способ измерения частоты

Классы МПК:G01R23/00 Устройства для измерения частоты, анализаторы спектра частот
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-03-20
публикация патента:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения частоты периодических сигналов. Способ измерения частоты заключается в том, что подсчитывают число периодов образцовой частоты за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления, получая исходную последовательность кодов, которую анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, после определения очередных кодов коэффициента цепной дроби ai и знаменателя цепной дроби pi вычисляют код знаменателя цепной дроби q i, значение подходящей цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты под номером i и относительную максимальную погрешность измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты. Технический результат заключается в уменьшении максимальной относительной методической погрешности измерения частоты. 1 ил. способ измерения частоты, патент № 2530445

способ измерения частоты, патент № 2530445

Формула изобретения

Способ измерения частоты, заключающийся в том, что подсчитывают число периодов образцовой частоты в течение целого числа периодов измеряемой частоты, отличающийся тем, что подсчитывают число периодов образцовой частоты за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления, получая исходную последовательность кодов, которую анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов находят наименьший код, который является нулевым коэффициентом (a0) цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты и нулевым числителем упомянутой цепной дроби (p0 ), затем находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов наибольшее число подряд идущих кодов p0, которые встречаются в исходной последовательности кодов не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером один (a1), далее находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности первую группу кодов, в которой находятся код p0+1 и следующие непосредственно за ним коды p0, повторяющиеся (a1-1) раз, аналогичным образом находят в упомянутой последовательности кодов вторую, третью и другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p1 ) подходящей цепной дроби под номером один, и заменяют в исходной последовательности кодов найденные группы кодов на код p 1, не изменяя порядка их расположения в исходной последовательности кодов, получая последовательность кодов, свернутую один раз по отношению к исходной последовательности кодов, затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, наименьшее число подряд идущих кодов p1, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой один раз, не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером два (a2), далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, первую группу кодов, в которой подряд находятся коды p1, повторяющиеся a2 раз, и следующий непосредственно за ними код p0, аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой один раз, вторую, третью и по порядку все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p2) подходящей цепной дроби под номером два, и заменяют в последовательности кодов, свернутой один раз, найденные группы кодов на код p2 , не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой один раз, получая последовательность кодов, свернутую два раза по отношению к исходной последовательности, затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, наименьшее число подряд идущих кодов p2, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой два раза, не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером три (a3), далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, первую группу кодов, в которой находятся код p1 и следующие непосредственно за ним коды p 2, повторяющиеся a3 раз, аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой два раза, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p3) подходящей цепной дроби под номером три, и заменяют в последовательности кодов, свернутой два раза, найденные группы кодов на код p3, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой два раза, получая последовательность кодов, свернутую три раза по отношению к исходной последовательности кодов, после того как найден код коэффициента упомянутой цепной дроби под номером i (ai), код числителя подходящей цепной дроби под номером i (pi) и получена последовательность кодов, свернутая i раз по отношению к исходной последовательности кодов, находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой i раз, наименьшее число подряд идущих кодов pi , которые встречаются в последовательности кодов, свернутой i раз, не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером i плюс один (ai +1), далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой i раз, первую группу кодов, в которой находятся коды pi, повторяющиеся ai+1 раз, и код p i-1, который примыкает к подряд идущим кодам pi слева при i четном и справа при i нечетном, аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой i раз, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (pi+1) подходящей цепной дроби под номером i плюс один, и заменяют в последовательности кодов, свернутой i раз, найденные группы кодов на код pi+1 , не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой i раз, получая последовательность кодов, свернутую i плюс один раз по отношению к исходной последовательности кодов, после определения очередных кодов ai и pi вычисляют код знаменателя qi, значение подходящей цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты под номером i и относительную максимальную погрешность измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения частоты периодических сигналов.

Известен способ измерения частоты [Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) - К.: Вища шк., 1986, стр.321], основанный на подсчете числа периодов измеряемой частоты в течение заранее заданного образцового интервала времени, который формируется из целого числа периодов образцовой частоты.

Однако указанный способ характеризуется большой максимальной относительной методической погрешностью, равной единице, деленной на число периодов измеряемой частоты, подсчитанных в течение образцового интервала времени [Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) - К.: Вища шк., 1986, стр.3221].

Кроме того, известен способ измерения частоты [Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) - К.: Вища шк., 1986, стр.3241], являющийся прототипом предлагаемого изобретения, основанный на подсчете периодов образцовой частоты в течение заранее заданного целого числа периодов измеряемой частоты.

Однако указанный способ характеризуется большой максимальной относительной методической погрешностью, равной единице, деленной на число периодов образцовой частоты, подсчитанных в течение целого числа периодов измеряемой частоты [Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) - К.: Вища шк., 1986, стр.324].

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение максимальной относительной методической погрешности измерения частоты.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе измерения частоты, заключающемся и подсчете числа периодов образцовой частоты в течение целого числа периодов измеряемой частоты осуществляют подсчет числа периодов образцовой частоты, за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления, получая исходную последовательность кодов, которую анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов находят наименьший код, который является нулевым коэффициентом (a0) цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты и нулевым числителем упомянутой цепной дроби (p0), затем находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов наибольшее число подряд идущих кодов p0, которые встречаются в исходной последовательности кодов не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером один (a1), далее находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности первую группу кодов, в которой находятся код p0+1 и следующие непосредственно за ним коды p0, повторяющиеся (a1-l) раз, аналогичным образом находят в упомянутой последовательности кодов вторую, третью и другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p1 ) подходящей цепной дроби под номером один, и заменяют в исходной последовательности кодов найденные группы кодов на код p 1, не изменяя порядка их расположения в исходной последовательности кодов, получая последовательность кодов, свернутую один раз по отношению к исходной последовательности кодов, затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, наименьшее число подряд идущих кодов p1, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой один раз, не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером два (a2), далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, первую группу кодов, в которой подряд находятся коды p1, повторяющиеся a2 раз, и следующий непосредственно за ними код p0, аналогичным образом находя в последовательности кодов, свернутой один раз, вторую, третью и по порядку все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p2) подходящей цепной дроби под номером два, и заменяют в последовательности кодов, свернутой один раз, найденные группы кодов на код p2 , не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой один раз, получая последовательность кодов, свернутую два раза по отношению к исходной последовательности, затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, наименьшее число подряд идущих кодов p2, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой два раза, не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером три (a3), далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, первую группу кодов, в которой находятся код p1 и следующие непосредственно за ним коды p 2, повторяющиеся a3 раз, аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой два раза, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p3) подходящей цепной дроби под номером три, и заменяют в последовательности кодов, свернутой два раза, найденные группы кодов на код p3, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой два раза, получая последовательность кодов, свернутую три раза по отношению к исходной последовательности кодов, после того как найден код коэффициента упомянутой цепной дроби под номером i (ai), код числителя подходящей цепной дроби под номером i (pi) и получена последовательность кодов, свернутая i раз по отношению к исходной последовательности кодов, находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой i раз, наименьшее число подряд идущих кодов pi , которые встречаются в последовательности кодов, свернутой i раз, не менее двух раз, полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером i плюс один (ai+1 ), далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой i раз, первую группу кодов, в которой находятся коды pi, повторяющиеся ai+1 раз, и код p i-1, который примыкает к подряд идущим кодам pi слева при i четном и справа при i нечетном, аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой i раз, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы, путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (pi+1) подходящей цепной дроби под номером i плюс один, и заменяют в последовательности кодов, свернутой i раз, найденные группы кодов на код pi+1 , не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой i раз, получая последовательность кодов, свернутую (i+1) раз по отношению к исходной последовательности кодов, после определения очередных кодов ai и pi вычисляют код знаменателя qi, значение подходящей цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты под номером i и относительную максимальную погрешность измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит:

Формирователь импульсов 1 (Ф);

Генератор образцовой частоты 2 (ГОЧ);

Счетчик импульсов 3 (счетчик);

Микроконтроллер 4 (МК);

Цифровой ввод-вывод 5.

Входом устройства является вход формирователя импульсов 1, выход которого соединен с первым информационным входом микроконтроллера 4 (МК). Выход генератора образцовой частоты 2 (ГОЧ) соединен со счетным входом счетчика импульсов 3, вход управления, которого соединен с управляющим выходом МК 4. Информационный выход счетчика импульсов 3 соединен со вторым информационным входом МК 4, который имеет цифровой ввод-вывод 5.

Формирователь импульсов 1 может быть выполнен на основе компаратора, например MAX9692 (производства MAXIM), генерирующего короткие единичные импульсы каждый период измеряемой частоты. Генератор образцовой частоты 2 может быть выполнен на основе кварцевого генератора, например ГК137-ТС (производства МОРИОН). В качестве микроконтроллера (МК) 4 может быть выбрана схема, например, PZ276-104 (производства КАСКОД-ЭЛЕКТРО). Счетчик импульсов 3 может быть выполнен, например, по традиционной схеме на триггерах MAX9381 (производства MAXIM) либо содержаться в микроконтроллере 4.

Способ осуществляется следующим образом. ГОЧ 2 вырабатывает импульсы с образцовой частотой, которые поступают на счетный вход счетчика импульсов 3, где производится их счет. Формирователь 1 формирует импульс, который поступает на первый информационный вход МК 4, по приходу которого МК 4 считывает из счетчика импульсов 3 код, подсчитанных периодов образцовой частоты за период измеряемой частоты, и записывает этот код в память МК 4. После записи кода, МК 4 через управляющий выход подаст сигнал, который поступает на вход управления счетчика импульсов 3, обнуляя его. Далее счетчик импульсов 3 подсчитывает импульсы, формируемые ГОЧ 2. После прихода следующего импульса от формирователя 1, МК 4 считывает из счетчика импульсов 3 код подсчитанных периодов образцовой частоты за следующий период измеряемой частоты и записывает этот код в память МК 4, вслед за предыдущим кодом. Затем МК 4 подает на управляющий выход сигнал, который поступает на вход управления счетчика импульсов 3, тем самым, обнуляя его. Таким образом, формируется последовательность кодов, которая запоминается в памяти МК 4, при этом сохраняется порядок появления кодов, соответствующий порядку поступления периодов измеряемой частоты на вход устройства. Далее МК 4 проводит анализ исходной последовательности кодов и определяет коды коэффициентов цепной дроби отношения периода измеряемой частоты к периоду образцовой частоты, начиная с кода нулевого коэффициента. Рассчитывает коды числителей и знаменателей помянутой цепной дроби, используя следующие соотношения: способ измерения частоты, патент № 2530445 , где Sn - n-я подходящая цепная дробь, описывающая отношение периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты; n - целое число, изменяющееся от 0 до n; pn - числитель n-й подходящей дроби, описывающей отношение периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты; qn - знаменатель n-й подходящей дроби, описывающей отношение периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, an, an-1 , an-2 - коэффициенты цепной дроби n, n-1 и n-2 порядка соответственно; pn, pn-1, pn-2 - числители цепных дробей n, n-1 и n-2 порядка соответственно; qn, qn-1, qn-2 - знаменатели цепных дробей n, n-1 и n-2 порядка соответственно. Кроме того: pn=pn-1·an+pn-2 ; qn=qn-1·an+qn-2 [Хинчин Л.Я. Цепные дроби - М: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961, стр.11). Задаются начальные значения числителей, и знаменатель подходящей дроби p-1 =1, p0=a0, q-1=0, q0 =1 [Хинчин Л.Я. Цепные дроби - М: государственное издательство физико-математической литературы, 1961, стр.12). После определения кода очередной подходящей дроби определяют абсолютную и относительную погрешности измерения входной частоты по следующим соотношениям: способ измерения частоты, патент № 2530445 - абсолютная погрешность приближения n-й цепной дроби к отношению периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, где Tx - период измеряемой частоты, T0 - период образцовой частоты. способ измерения частоты, патент № 2530445 [Хинчин Л.Я. Цепные дроби - М: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961, стр.40] оценка абсолютной погрешности приближения n-й цепной дроби к отношению периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты. Для получения относительной максимальной погрешности разделим уравнение оценки абсолютной погрешности на n-ю подходящую дробь, получим

способ измерения частоты, патент № 2530445

способ измерения частоты, патент № 2530445 n - относительная максимальная погрешность измерения частоты предлагаемого способа.

способ измерения частоты, патент № 2530445

способ измерения частоты, патент № 2530445 np - относительная максимальная погрешность измерения частоты прототипа изобретения.

Максимальный выигрыш по относительной погрешности измерения при сравнении способа прототипа и предлагаемого способа:

способ измерения частоты, патент № 2530445

В предлагаемом способе по сравнению с прототипом относительная методическая погрешность измерения частоты уменьшена в qn раз.

Нахождение коэффициентов цепной дроби осуществляется в соответствии с формулой изобретения и рассмотрено на примерах.

Пример 1: отношение периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты 133/31

Подсчитывают число периодов образцовой частоты за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления. Получают исходную последовательность кодов. В таблице 1.1 приведена исходная последовательность кодов данного примера.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Полученную исходную последовательность кодов анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов находят наименьший код (выделен в таблице 1.1 жирным курсивом), который является пулевым коэффициентом (a0) цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты и нулевым числителем упомянутой цепной дроби (p0). Из таблицы 1.1 следует, что a 0=p0=4.

Затем находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов наибольшее число подряд идущих кодов p0, которые встречаются в исходной последовательности кодов не менее двух раз. Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером один (a1). Из таблицы 1.1 следует, что a1 =3. Далее находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности первую группу кодов, в которой находятся код p0+1 и следующие непосредственно за ним коды p 0, повторяющиеся (a1-1) раз, а именно код p 0+1=4+1=5 и следующие непосредственно за ним коды p 0=4, повторяющиеся a1-1=3-1=2 раза, образуя следующую группу кодов: 544.

Аналогичным образом находят в упомянутой последовательности кодов вторую, третью и другие такие же группы кодов. Вычисляют код группы, путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p1) подходящей цепной дроби под номером один. В данном случае p1=5+4+4=13. Заменяют в исходной последовательности кодов найденные группы кодов на код p 1, не изменяя порядка их расположения в исходной последовательности кодов, получая последовательность кодов (приведена в таблице 1.2), свернутую один раз по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, наименьшее число подряд идущих кодов p1, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой один раз, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 1.2 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером два (a2). Из таблицы 1.2 следует, что a 2=2. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, первую группу кодов, в которой подряд находятся коды p1, повторяющиеся a2 раз, и следующий непосредственно за ними код p 0, а именно код p1=13 повторяется a2 =2 раз, непосредственно за ними следует код p0=4, образуя следующую группу кодов: 13 13 4. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой один раз, вторую, третью и по порядку все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p2) подходящей цепной дроби под номером два. В данном случае p2=13+13+4=30. Заменяют в последовательности кодов, свернутой один раз, найденные группы кодов на код p2, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой один раз, получая последовательность кодов (приведена в таблице 1.3), свернутую два раза по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, наименьшее число подряд идущих кодов p2, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой два раза, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 1.3 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером три (a3). Из таблицы 1.3 следует, что a 3=4. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, первую группу кодов, в которой находятся код p1 и следующие непосредственно за ним коды p2, повторяющиеся a3 раз, а именно код p1=13 и следующие непосредственно за ним коды p2=30, повторяющиеся a3=4 раза, образуя группу кодов: 13 30 30 30 30.

Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой два раза, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы, путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p3) подходящей цепной дроби под номером три. В данном случае p3=13+30+30+30+30=133. Заменяют в последовательности кодов, свернутой два раза, найденные группы кодов на код p3, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой два раза, получая последовательность кодов (приведена в таблице 1.4), свернутую три раза по отношению к исходной последовательности кодов.

Таблица 1.4
133133133 133133 133133133 133133 133133способ измерения частоты, патент № 2530445

В таблице 1.5 приведены результаты вычислений по формулам (1), (2), (3).

Таблица 1.5
способ измерения частоты, патент № 2530445 a0 a1a2 a3
способ измерения частоты, патент № 2530445 43 24
p-1p0 p1p2 p3
1 41330 133
q-1 q0q1 q2q3
01 3731
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 1способ измерения частоты, патент № 2530445 2способ измерения частоты, патент № 2530445 3
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 2,6%0,48% 0,024%
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 1pспособ измерения частоты, патент № 2530445 2pспособ измерения частоты, патент № 2530445 3p
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 7,7%3,3% 0,75%
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 W1 W2W3
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 37 31

способ измерения частоты, патент № 2530445 1, способ измерения частоты, патент № 2530445 2, способ измерения частоты, патент № 2530445 3 - относительная максимальная погрешность предлагаемого способа измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, вычисленная по формуле (1).

способ измерения частоты, патент № 2530445 1p, способ измерения частоты, патент № 2530445 2p, способ измерения частоты, патент № 2530445 3p - относительная максимальная погрешность способа-прототипа измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, вычисленная по формуле (2).

W1, W2, W3 - выигрыш по максимальной относительной погрешности измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты при сравнении прототипа изобретения и предлагаемого способа, вычисленный по формуле (3).

Таким образом, из таблицы 1.5 видно, что максимальная погрешность измерения частоты в предложенном способе существенно меньше, чем у способа-прототипа.

Пример 2: отношение периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты 298/231

Подсчитывают число периодов образцовой частоты за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления. Исходная последовательность кодов данного примера приведена в таблице 2.1.

способ измерения частоты, патент № 2530445

В действительности вероятность того, что начало периода измеряемой частоты и периода образцовой частоты совпадут очень низка. Пусть измерение началось с произвольного момента времени (коды, не вошедшие в исходную анализируемую последовательность, выделены жирным курсивом в таблице 2.1), такая последовательность кодов приведена в таблице 2.2.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Полученную исходную последовательность кодов анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов находят наименьший код (выделен в таблице 2.2 жирным курсивом), который является нулевым коэффициентом (a0) цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты и нулевым числителем упомянутой цепной дроби (p0). Из таблицы 2.2 следует, что a 0=p0=1.

Затем находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов наибольшее число подряд идущих кодов p0, которые встречаются в исходной последовательности кодов не менее двух раз. Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером один (a1). Из таблицы 2.2 следует, что a1 =3. Далее находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности первую группу кодов, в которой находятся код p0+1 и следующие непосредственно за ним коды p 0, повторяющиеся (a1-1) раз, а именно код p 0+1=1+1=2 и следующие непосредственно за ним коды p 0=1, повторяющиеся a1-1=3-1=2 раза, образуя группу кодов: 2 1 1. Аналогичным образом находят в упомянутой последовательности кодов вторую, третью и другие такие же группы кодов. Вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p1 ) подходящей цепной дроби под номером один. В данном случае p 1=2+1+1=4. Заменяют в исходной последовательности кодов найденные группы кодов на код p1, не изменяя порядка их расположения в исходной последовательности кодов, получая последовательность кодов (приведена в таблице 2.3), свернутую один раз по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, наименьшее число подряд идущих кодов p1, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой один раз, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 2.3 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером два (a2). Из таблицы 2.3 следует, что a 2=2. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, первую группу кодов, в которой подряд находятся коды p1, повторяющиеся a2 раз, и следующий непосредственно за ними код p 0, а именно код p1=4 повторяется a2 =2 раза, непосредственно за ними следует код p0=l, образуя группу кодов: 4 4 1. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой один раз, вторую, третью и по порядку все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p2) подходящей цепной дроби под номером два. В данном случае p2=4+4+1=9. Заменяют в последовательности кодов, свернутой один раз, найденные группы кодов на код p 2, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой один раз, получая последовательность кодов (приведена в таблице 2.4), свернутую два раза по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, наименьшее число подряд идущих кодов p2, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой два раза, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 2.4 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером три (a3). Из таблицы 2.4 следует, что a 3=4. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, первую группу кодов, в которой находятся код p1 и следующие непосредственно за ним коды p2, повторяющиеся a3 раз, а именно p1=4 и следующие непосредственно за ним коды p2=9, повторяющиеся a3=4 раза, образуя группу кодов: 4 9 9 9 9. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой два раза, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p3) подходящей цепной дроби под номером три. В данном случае p3=3+17+17+17=54. Заменяют в последовательности кодов, свернутой два раза, найденные группы кодов на код p 3, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой два раза, получая последовательность кодов (приведена в таблице 2.5), свернутую три раза по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой три раза, наименьшее число подряд идущих кодов p3, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой три раза, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 2.5 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером четыре (a4). Из таблицы 2.5 следует, что a 4=3. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутую три раза, первую группу кодов, в которой подряд находятся коды p3, повторяющиеся a4 раз, и следующий непосредственно за ними код p 2, а именно коды p3=40, повторяющиеся a 4=3 раза, и следующий непосредственно за ними код p 2=9, образуя группу кодов: 40 40 40 9. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой три раза, вторую, третью и по порядку все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p4) подходящей цепной дроби под номером четыре. В данном случае p4=40+40+40+9=129. Заменяют в последовательности кодов, свернутой три раза, найденные группы кодов на код p4, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой три раза, получая последовательность кодов (приведена в таблице 2.6), свернутую четыре раза по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой четыре раза, наименьшее число подряд идущих кодов p4, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой четыре раза, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 2.6 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером пять (a5). Из таблицы 2.6 следует, что a 5=2. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой четыре раза, первую группу кодов, в которой находятся код p3 и следующие непосредственно за ним коды p4, повторяющиеся a5 раз, а именно код p3=40 и следующие непосредственно за ним коды p4=129, повторяющиеся a5=2 раза, образуя группу кодов: 40 129 129. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой четыре раза, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p5) подходящей цепной дроби под номером пять. В данном случае p5=40+129+129=298. Заменяют в последовательности кодов, свернутой четыре раза, найденные группы кодов на код p 5, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой четыре раза, получая последовательность кодов (приведена в таблице 2.7), свернутую пять раз по отношению к исходной последовательности кодов.

Таблица 2.7способ измерения частоты, патент № 2530445

11 999 94040 9129298 298298
298298298 298298 298298298 298298 298298способ измерения частоты, патент № 2530445

В таблице 2.8 приведены результаты вычислений по формулам (1), (2), (3).

Таблица 2.8
способ измерения частоты, патент № 2530445 a0 a1a2 a3a4 a5
способ измерения частоты, патент № 2530445 13 24 32
p -1p0 p1p2 p3p4 p5
1 149 40129298
q-1 q0q1 q2q3 q4q5
01 3731 100231
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 1способ измерения частоты, патент № 2530445 2способ измерения частоты, патент № 2530445 3способ измерения частоты, патент № 2530445 4способ измерения частоты, патент № 2530445 5
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 8,3%1,6% 0,081%0,0078% 0,0015%
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 1pспособ измерения частоты, патент № 2530445 2pспособ измерения частоты, патент № 2530445 3pспособ измерения частоты, патент № 2530445 4pспособ измерения частоты, патент № 2530445 5p
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 25%11% 2,5%0,78% 0,34%
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 W1 W2W3 W4W5
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 37 31100 231

способ измерения частоты, патент № 2530445 1, способ измерения частоты, патент № 2530445 2, способ измерения частоты, патент № 2530445 , способ измерения частоты, патент № 2530445 5 - относительная максимальная погрешность предлагаемого способа измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, вычисленная по формуле (1).

способ измерения частоты, патент № 2530445 1p, способ измерения частоты, патент № 2530445 2p, способ измерения частоты, патент № 2530445 , способ измерения частоты, патент № 2530445 5p - относительная максимальная погрешность способа-прототипа измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, вычисленная по формуле (2).

W1, W2, способ измерения частоты, патент № 2530445 , W5 - выигрыш по максимальной относительной погрешности измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты при сравнении прототипа изобретения и предлагаемого способа, вычисленный по формуле (3).

Таким образом, из таблицы 2.8 видно, что максимальная погрешность измерения частоты в предложенном способе существенно меньше, чем у способа-прототипа.

Пример 3: отношение периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты 1452/511

Подсчитывают число периодов образцовой частоты за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления. Получают исходную последовательность кодов. В таблице 3.1 приведена исходная последовательность кодов данного примера.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Полученную исходную последовательность кодов анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов находят наименьший код (выделен в таблице 3.1 жирным курсивом), который является нулевым коэффициентом (a0) цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты и нулевым числителем упомянутой цепной дроби (p0). Из таблицы 3.1 следует, что a 0=p0=2.

Затем находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности кодов наибольшее число подряд идущих кодов p0, которые встречаются к исходной последовательности кодов не менее двух раз. Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером один (a1). Из таблицы 3.1 следует, что a1 =1. Далее находят путем последовательного перебора кодов исходной последовательности первую группу кодов, в которой находятся код p0+1 и следующие непосредственно за ним коды p 0, повторяющиеся (a1-1) раз, а именно код p 0+1=2+1=3 и следующие непосредственно за ним коды p 0=2, повторяющиеся a1-1=1-1=0 раз, образуя группу кодов, которая состоит в данном случае из одного кода 3. Аналогичным образом находят в упомянутой последовательности кодов вторую, третью и другие такие же группы кодов. Вычисляют код группы, путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p1) подходящей цепной дроби под номером один. В данном случае p1=3. Заменяют в исходной последовательности кодов, найденные группы кодов на код p1, не изменяя порядка их расположения в исходной последовательности кодов, получая последовательность кодов (приведена в таблице 3.2), свернутую один раз по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, наименьшее число подряд идущих кодов p1, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой один раз, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 3.2 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером два (a2). Из таблицы 3.2 следует, что a 2=5. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой один раз, первую группу кодов, в которой подряд находятся коды p1, повторяющиеся a2 раз, и следующий непосредственно за ними код p 0, а именно код p1=3 повторяется a2 =5 раз, непосредственно за ними следует код p0=2, образуя следующую группу кодов: 3 3 3 3 3 2. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой один раз, вторую, третью и по порядку все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p2) подходящей цепной дроби под номером два. В данном случае p2=3+3+3+3+3+2=17. Заменяют в последовательности кодов, свернутой один раз, найденные группы кодов на код p2, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой один раз, получая последовательность кодов (приведена в таблице 3.3), свернутую два раза по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, наименьшее число подряд идущих кодов p2, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой два раза, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 3.3 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером три (a3). Из таблицы 3.3 следует, что a 3=3. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой два раза, первую группу кодов, в которой находятся код p1 и следующие непосредственно за ним коды p2, повторяющиеся a3 раз, а именно код p1=3 и следующие непосредственно за ним коды p2=17, повторяющиеся a3=3 раза, образуя группу кодов: 3 17 17 17. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой два раза, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p3) подходящей цепной дроби под номером три. В данном случае p3=3+17+17+17=54. Заменяют в последовательности кодов, свернутой два раза, найденные группы кодов на код p 3, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой два раза, получая последовательность кодов (приведена в таблице 3.4), свернутую три раза по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой три раза, наименьшее число подряд идущих кодов p3, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой три раза, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 3.4 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером четыре (a4). Из таблицы 3.4 следует, что a 4=4. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой три раза, первую группу кодов, в которой подряд находятся коды p3, повторяющиеся a4 раз, и следующий непосредственно за ними код p 2, а именно код p3=54 повторяется a4 =4 раза, непосредственно за ними следует код p2=17, образуя группу кодов: 54 54 54 54 17. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой три раза, вторую, третью и по порядку все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы, путем суммирования всех кодов, входящих в состав группы, который является кодом числителя (p4) подходящей цепной дроби под номером четыре. В данном случае p4=54+54+54+54+17=233. Заменяют в последовательности кодов, свернутой три раза, найденные группы кодов на код p4, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой три раза, получая последовательность кодов (приведена в таблице 3.5), свернутую четыре раза по отношению к исходной последовательности кодов.

способ измерения частоты, патент № 2530445

Затем находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой четыре раза, наименьшее число подряд идущих кодов p4, которые встречаются в последовательности кодов, свернутой четыре раза, не менее двух раз (такие коды выделены в таблице 3.5 жирным курсивом). Полученное число является кодом коэффициента упомянутой цепной дроби под номером пять (a5). Из таблицы 3.5 следует, что a 5=6. Далее находят путем последовательного перебора кодов последовательности, свернутой четыре раза, первую группу кодов, в которой находятся код p3 и следующие непосредственно за ним коды p4, повторяющиеся a5 раз, а именно код p3=54 и следующие непосредственно за ним коды p4=233, повторяющиеся a5=6 раз, образуя группу кодов: 54 233 233 233 233 233 233. Аналогичным образом находят в последовательности кодов, свернутой четыре раза, вторую и третью и все другие такие же группы кодов, вычисляют код группы путем суммирования всех кодов, входящих к состав группы, который является кодом числителя (p5) подходящей цепной дроби под номером пять. В данном случае p5=54+233+233+233+233+233+233=1452. Заменяют в последовательности кодов, свернутой четыре раза, найденные группы кодов на код p5, не изменяя порядка их расположения в последовательности кодов, свернутой четыре раза, получая последовательность кодов (приведена в таблице 3.6), свернутую пять раз по отношению к исходной последовательности кодов

Таблица 3.6
145214521452 14521452 145214521452 14521452 14521452способ измерения частоты, патент № 2530445

В таблице 3.7 приведены результаты вычислений по формулам (1), (2), (3).

Таблица 3.7
способ измерения частоты, патент № 2530445 a0 a1a2 a3a4 a5
способ измерения частоты, патент № 2530445 21 53 46
p -1p0 p1p2 p3p4 p5
1 2317 542331452
q-1 q0q1 q2q3 q4q5
01 1619 82511
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 1способ измерения частоты, патент № 2530445 2способ измерения частоты, патент № 2530445 3способ измерения частоты, патент № 2530445 4способ измерения частоты, патент № 2530445 5
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 33%0,98% 0,097%0,0052% 0,00013%
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 1pспособ измерения частоты, патент № 2530445 2pспособ измерения частоты, патент № 2530445 3pспособ измерения частоты, патент № 2530445 4pспособ измерения частоты, патент № 2530445 5p
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 33%5,9% 1,9%0,43% 0,069%
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 W1 W2W3 W4W5
способ измерения частоты, патент № 2530445 способ измерения частоты, патент № 2530445 16 1982 511

способ измерения частоты, патент № 2530445 1, способ измерения частоты, патент № 2530445 2, способ измерения частоты, патент № 2530445 , способ измерения частоты, патент № 2530445 5 - относительная максимальная погрешность предлагаемого способа измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, вычисленная по формуле (1).

способ измерения частоты, патент № 2530445 1p, способ измерения частоты, патент № 2530445 2p, способ измерения частоты, патент № 2530445 , способ измерения частоты, патент № 2530445 5p - относительная максимальная погрешность способа-прототипа измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, вычисленная по формуле (2).

W1, W2, способ измерения частоты, патент № 2530445 , W5 - выигрыш по максимальной относительной погрешности измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты при сравнении прототипа изобретения и предлагаемого способа, вычисленный по формуле (3).

Таким образом, из таблицы 3.7 видно, что максимальная погрешность измерения частоты в предложенном способе существенно меньше, чем у способа-прототипа.

Класс G01R23/00 Устройства для измерения частоты, анализаторы спектра частот

способ определения нелинейных искажений преобразования полосовых сигналов объектом -  патент 2529445 (27.09.2014)
устройство для измерения гармонических искажений электрического сигнала и его производных с высокой помехозащищенностью -  патент 2522827 (20.07.2014)
асинхронный панорамный радиоприемник -  патент 2521702 (10.07.2014)
способ измерения частоты радиосигнала в акустооптическом приемнике-частотомере -  патент 2521200 (27.06.2014)
способ измерения синхрофазора режимного параметра энергосистемы и устройство для его осуществления -  патент 2519810 (20.06.2014)
способ определения параметров широкополосного сигнала -  патент 2517799 (27.05.2014)
цифровой измеритель частоты -  патент 2517783 (27.05.2014)
устройство для измерения частоты сетевого напряжения при несинусоидальных помехах -  патент 2517759 (27.05.2014)
способ расширения полосы частот оценки спектров сигналов -  патент 2516763 (20.05.2014)
способ доплеровской фильтрации ионосферных сигналов -  патент 2516589 (20.05.2014)
Наверх