DE2921899A1 - Verfahren zur frequenzmessung - Google Patents

Verfahren zur frequenzmessung

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/10—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage by converting frequency into a train of pulses, which are then counted, i.e. converting the signal into a square wave

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Description

Br.-Ing. Holzhauser DlpL-Met. Goldbach 292189 DlpL-lng. Schieferdecker . 3 . ^ <? ^ ! P *
NORD-MICRO
Elektronik Feinmechanik AG
Victor-Slotosch-Straße 20
6000 Frankfurt a.Main 60
Verfahren zur Frequenzmessung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Frequenzmessung, bei dem eine Bezugsfrequenz erzeugt und diese mit der zu messenden Frequenz in eine bestimmte Beziehung gesetz wird, wobei die zu messende Frequenz und die Bezugsfrequenz je einen Zähler zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Bekannte Meßverfahren der genannten Art bewirken eine Frequenzmessung, bei der zur Erreichung einer hohen Auflösung über mehrere kurze Meßperioden statistisch gemittelt wird oder die Meßperiode verlängert wird.
Der Erfindung liegt jedoch die Aufgabe zugrunde, bei belie- ; biger Meßperiode jeweils eine Aussage über den zu messenden Wert zu erhalten, wobei diese Werte bei aufeinanderfolgenden
Meßperioden unterschiedlich sein können und gleichzeitig mit unterschiedlichen Meßperioden gemessen werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabenstellung sieht die Erfindung vor, daß der Zähler für die Bezugsfrequenz beim Nulldurchgang (dessen Polarität festgelegt ist) eines Impulses der zu messenden Frequenz am Ende einer Meßperiode ein Signal erzeugt, welches das Einlesen des Zählerstandes des Bezugsfrequenzzählers in einen Speicher steuert, daß der Meßfrequenzzähler durch die Nulldurchgänge (deren Polarität festgelegt ist) der Impulse der zu messenden Frequenz getriggert wird und sein Zählerstand mittels des Signals am Ende einer Meßperiode in einen zweiten Speicher eingelesen wird, und daß aus mehreren aufeinanderfolgenden und gespeicherten Zählerständen des Bezugsfrequenzzählers die einer Zeitmessung entsprechen, und mehreren aufeinanderfolgenden und gespeicherten Zählerständen des Meßfrequenzzählers die Frequenz bzw. Periodendauer für unterschiedlich lange MeßperiodW^Yt%chenbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt:
Bild 1 ein Zeitdiagraam und Bild 2 rein schematiach ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens .
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Die zu messende Frequenz, im folgenden kurz Meßfrequenz
genannt, liegt an einem Eingang 10 an.
Es ist ferner ein Frequenzgenerator 11 für eine Bezugsfrequenz vorgesehen, die in der Größenordnung von 20 MHz
liegen kann.
Die Meßfrequenz wird einem Periodenzähler 12 und die Bezugsfrequenz einem Zähler 13 zugeführt. Dem Periodenzähler 12
ist ein Speicher 14 und dem Bezugsfreqenzzähler 13 ein
Speicher 15 nachgeschaltet.
Die Auswertung der Meßergebnisse erfolgt durch einen MiKroprozessor 16, der von einer Programmiereinheit 17 gesteuert wird. Die Meßergebnisse werden in einem Anzeigegerät 18
zur Anzeige gebracht. Der Programmiereinheit ist einlikoder 19 nachgeschaltet, der zur Adressierung der Speicher 13 und 14 dient und der eine Schaltungsanordnung 20 zur Zeitsteuerung steuert. Ferner ist eine Synchronisierschaltung 21 in
Form eines Flip-Flops vorgesehen.
In Bild 2 ist bei A der Impulsverlauf im Ausgang des Synchronisier-Flip-Flops 21 dargestellt. Die Kurve B zeiehnet die Impulse der zu messenden Frequenz und C die Impulse der Bezugsfrequenz des Oszillators 11.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist nun folgende:
Die Meßfrequenz wird in einer kürzesten Meßzeit in dem Zeitraum ^t gemessen. Ein Signal z.Zt. TN für den Beginn einer Meßperiode ersetzt das Synchronisier-Flip-Flop 21. Der nächste negative Nulldurchgang der Meßfrequenz setzt dieses Flip-Flop zurück. Das Zurücksetzen wird verzögert bis der Bezugsfrequenzzähler 13 durchgeschaltet hat und,bewirkt nun das Abspeichern des Zählerstandes des Bezugsfrequenzzählers 13 in dem zugeordneten Speicher 13* Bei einer Bezugsfrequenz von 20 MHz beträgt die Auflösung der Meßfrequenz 30 nsec.
Die Meßfrequenz wird dem Zähler 12 zugeführt. Das vorstehend erwähnte zurücksetzen des Synchronisier-Flip-Flops bewirkt auch ein Abspeichern des Zählerstandes des Zählers 12 in dem zugeordneten Speicher 14. Die Differenz zweier aufeinanderfolgender Zählerstände entspricht der Anzahl der Perioden während einer Meßperiode. Die Differenz der entsprechenden Zählerstände des Bezugsfrequenzzählers 13 entppricht der Zeitdauer dieser Meßperiode mit dem Auflösungsvermögen der Bezugsfrequenz. Der Quotient aus Meßzeit und Periodenzahl wird in dem Mikroprozessor 16 errechnet und entspricht der genauen Periodendauer bzw. der Frequenz, die gemessen werden soll.
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ORIGINAL INSPECTED
Speichert der Prozessor 16 mehrere aufeinanderfolgende Zählerstände in einem weiteren Speicher und korrigiert diese Werte, falls ein Überlauf eines Zählers eingetreten ist, so kann der Prozessor ein Vielfaches der kürzesten Meßzeit benutzen und aus den dazu gehörenden Zählerständen die Periodendauer und die Frequenz des zu messenden Signals mit größerer Auflösung berechnen. Ein neuer, aktueller Wert, der auf diese Weise verlängerten Meßzeit kann jigrweils nach Ablauf einer kurzen Meßperiode errechnet werden. Die entsprechende Einstellung hierzu kann in der Programmiereinheit 17 vorgenommen werden.
j Auf diese Weise kann man in dem Anzeigegerät 18 sowohl die
Augenblickswerte der Frequenzmessung zur Anzeige bringen als auch gleichzeitig diejenigen einer verlängerten Meßperiode.
Bei der vorerwähnten längeren Meßperiode kann durch gleitenden Beginn der Messung jeweils nach Ablauf einer kurzen Meßperiode das Meßergebnis neu bestimmt werden.
Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung bzw. des beschriebenen Meßverfahrens besteht darin, daß durch das Auslesen der Meßwerte die Messung nicht unterbrochen wird und dadurch die Auflösung bei einer verlängerten Meßperiode proportional zur Anzahl der kurzen Meßperioden verbessert wird, während die Auflösung bei einer statistischen Mitte-
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lung über kurze Meßperioden nur proportional zur Wurzel aus der Anzahl der kurzen Meßperioden verbessert wird.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Dauer einer Meßperiode den jeweiligen Anforderungen nach Auflösungsvermögen und schneller Meßwertausgabe angepaßt werden kann.
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Leerseite

Claims (7)

  1. Anspruches
    1· Verfahren zur Frequenzmessung, bei dem eine Bezugsfrequenz erzeugt und diese mit der zunmessenden Frequenz in eine Beziehung gesetzt wird, wobei die zu messende Frequenz und die Bezugsfrequenz je einem Zähler zur Weiterverarbeitung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler für die Bezugsfrequenz beim Nulldurchgang (dessen Polarität festgelegt ist) eines Impulses der zu messenden Frequenz am Ende einer Heßperiode ein Signal erzeugt, welches das Einlesen des Zählerstandes des Bezugsfreqeuenzzähler3 in einen Speicher steuert,- daß der Meßfrequenzzähler durch die Nulldurchgänge (deren Polarität festgelegt ist) der Iapulse der zu messenden Frequenz getriggert wird und sein Zählerstand mittels des Signals am Ende einer Meßperiode in einen zweiten, Speicher eingelesen wird, und daß aus mehreren aufeinanderfolgenden und gespeicherten Zähleretänden des Bezugsfrequenzzählers die einer Zeitmessung entsprechen, und mehreren aufeinanderfolgenden und gespeicherten Zählerständen des Meßfrequenzzählers die Frequenz bzw. Periodendauer tlir unterschiedlich lange Meßperioden parallel errechenbar let*
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer bzw. Frequenz kontinuierlich, d.h* in vorbe-
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    stiemten kurzen Zeitabständen errechnet und zur Anzeige gebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlesen in und das Auslesen aus den Speichern unabhängig voneinander gesteuert ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer einer Meßperiode belieb! einstellbar ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedliche lange Meßperioden nebeneinander einstellbar sind und die resultierenden Meßergebnisse nebeneinander bzw. unabhängig voneinander zur Anzeige gebracht werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5f dadurch gekennzeichnet, daß mim. beide Meßperioden (kurze und längere) zum gleichen Zeitpunkt enden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Meßperioden (kurze und längere) zum gleichen Zeitpunkt beginnen.
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