Измеритель временных интервалов

Измеритель временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в измерительной и вычислительной технике, автоматике и приборостроении для измерения временных параметров импульсных сигналов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит генератор 1 счетных импульсов, блок 2 грубого измерения, содержащий эл-емент И 3 и счетчик 4 грубого измерения , блоки 5 и 6 устране1шя неод нозначности, каждый из которых со-i держит, триггеры 7 (8), 11 (12) и

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАДИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,Я0„„2411 5

А1 (51)4 С 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЬ1И HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3761435/24-21 (22) 26,06.84 (46) 30.06.86.Бюл. У 24 (71.) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) C.Â.Äåíáíîâåöêèé, А.Н.Шкуро,:

С.М.Кокошкин, Ю.Е.Соломко и Л.А.Худякова (53) 681.317.77(088,8) (56) Патент США Ф 3668529, кл. С 04 F.10/04, 1972.

Патент С8А Ф 3675127, кл. С 04 F 10/04, 1972. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ .ИНТЕРВАiЛОВ (57) Изобретение может быть использовано в измерительной и вычислительной технике, автоматике и приборостроении для измерения временных па рйметров импульсных сигналов. Цельк изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит генератор 1 счетных импульсов, блок 2 грубого измерения, содержащий элемент И 3 и счетчик 4 грубого измерения, блоки 5 и 6 устранения неоднозначности, каждый из которых со- i держит. триггеры 7 (8), 11 (12) и

1241185

17 (18) элементы И-НЕ 9 (10), 13(14) и 19(20); блоки 21 и 22 точного измерения каждый из которых содержит

t триггеры 23 (24), преобразовательн

25 (26) масштаба времени, элемент

И 27 (28) и счетчик 29 (30); микроЭВМ 31, элемент 32 запрета, формиро" ватели 33-35 импульсов, элемент НЕ

36, блок 37 формирования эталонных интервалов, содержащий элемент И 38, 1

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения временных параметров импульсных сигналов в измерительной и вычислительной технике, автоматике и 5 приборостроении.

Цель изобретения — повьппение точности измерения временных интервалов.

На фиг.1 приведена структурная схе10 ма измерителя временных интервалов; на, фиг.2 - временные диаграммы работы измерителя соответственно в режиме калибровки и в режиме измерения .

Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 счетных имl5 пульсов следующих с периодом Го, блок 2 грубого измерения, содержащий элемент И З.и счетчик 4 грубого измерения, блоки 5, 6 устранения не20 однозначности, каждый из которых содержит триггер 7 (8), элемент И-HE

9 (10), триггер 11 (1.2), элемент

И-НЕ 13 (14), элемент И 15 (16), триггер 17 (18) и элемент И-НЕ 19 (20)"

25 блоки 21,22 точного измерения, каждый из которых содержит триггеры 23 (24), преобразователь 25 (26) масштаба времени, элемент И 27(28) и счетчик 29 (30); микроЭВМ 31, элемент 32 запрета, формирователи 33, 30

34 и 35 импульсов, элемент НЕ 36, флок 37 формирования эталонных интервалов, содержащий. элемент И 38, делитель 39 частоты, триггер 40, элемент И 41, умножитель 42 частоты 3g и счетчики 43, Д4; элементы ИЛИ 45, 46.

Выход генератора 1 подключен к первым входам элемента И 3, микроЭВМ 31, элементов И 27,28„38, эле-. 40 делитель 39 частоты, триггер 40, элемент И 41, умножитель 42 частоты и счетчики 43, 44; элементы ИЛИ 45, 46. МикроЭВМ 31 осуществляет коррекцию результатов измерения отрезка времени между интервальным и выделен ным счетным импульсами и выдает ис-. комое значение временного интервала,. что обеспечивает повышение точности измерения. 4 з-ri. ф-лы, 2 ил.

2. ментов И-НЕ 19,20, к вторым .входам . элементов И-НЕ 9, 10 и входу умножи» теля 42 частоты, выход которого соединейс первым входом элемента И 41, второй вход которого подключен к вы-, ходу триггера 40, а выход - к входу счетчика 43, входы разрядов.которого соединены с выходами разрядов счетчика 44, счетный вход которого соединен с выходом счетчика 43, < -входом триггера 40, и вторыми входами элемен. тов ИЛИ 45, 46, первые входы которых подключены соответственно к выходам формирова г. лей 34 н 35 соответственно, первые входы которых объединены и соединены с выходом элемента НЕ 36, вход которого подключен к первым входам элементов И-НЕ 13, 14, второму входу элемента И 38 и выходу микро3ВМ 31, второй, третий, четвертый и ,пятый входы которой соединены с выходами соответственно счетчика 4, счетчика 29, счетчика 30 и формирователя 33 импульсов, вход которого подключен к выходу элемента 32 запрета, . первый вход которого соединен с выходом преобразователя 25 и вторым входом элемента И 27, выход которого соединен с входом счетчика 29, второй вход элемента 32 запрета подключен к выходу преобразователя 26 и второму входу элемента И 28, выход которого подключен к входу счетчика .

30, выход элемента ИЛИ 45 подключен к 3 -входам триггеров 7 и 23, 5 -входы триггеров 7 и 8 объединены и подключены к С -входу триггера 40 и выходу делителя 39, вход которого соединен с выходом элемента И 38, выход элемента ИЛИ 46 подключен к Я -вхоз 1241 дам триггеров 8 и 24, 11. -входы триггеров 23, 24 подключены к выходам элементов И-НЕ 19, 20 соответственно,. второй вход элемента И-HE 19 подключен к выходу триггера 17 и

5 второму входу элемента И 3, третий вход которого соединен с инверсным выходом триггера 18, -вход которого подключен к выходу элемента И 16, первый вход которого. подключен к вы- 10 ходу элемента И-НЕ 14, а второй вход соединен с выходом элемента И-НЕ 10 и с входом триггера 12, вторые входы формирователей 34 и 35 подключены соответственно к шинам "Старт" и "Стоп" 1 б импульсов .

В качестве микроЭВМ 31 может быть использован контролер программируе- мый универсальный КПУ "Электроника

Kl-20".

В исходном состоянии все счетчики установлены в нуль. Триггеры 7, 8, 17 и 18, 40 . держат в закрытом состоянии соответственно элементы 9, 10, 3 и 19, 20, 41, триггеры 11, 12 установлены в нуль, элементы И 27 и

28, управляемые соответственно преобразователями 25 и 26, закрыты, а /элемент 32 закрыт. На 1) -входы триггеров 7, 8, 11, 12, 17 и 18 постоян30 но подан уровень логической единицы.

В режиме калибровки осуществляется линейная аппроксимация функции . преобразования Т (t) преобразователей 25 и 26 масштаба времени отрез- 35

/ ков t> и t< (фиг.2) путем определения кодов T„ (t„) функции преобразования в точках эталонных интервалов д ° l.o (где i=1 2,3,4,5.... число точек аппроксимации функции преобразования; n=2 3,4.... — число, показывающее деление периода на рав-, ные части), которые заносятся в память микроЭВМ 31. После грубого из-, 5 мерения временного интервала t

N 1о и отрезков времени :и

F на этапе коррекции с помощью микроЭВМ сравниваются коды значений Т (t )

/ /

Э

Т„(t ) функций преобразования с ко- $0 .1 ° .1о дами Т; (†--) значений в его памяти

Э г выявляются два ближайших кода Т

Т

/ / э

g(q/,g для t g H Т 1, ° Т р(;,,) из условия Т<1с Т (й ) < Т 1,1) и S5

Т (Т (,,) (Т (,, 1 ., после чего осуществляется коррекция отрезков

t„ è вычисление конечного резуль185 тата измерения временного интервала по формулам (» «)-еМ ) е -е; + (Т вЂ” Т,./ ) — — — — —"

I и "о Я Гк где t- — —; ti - — - - - коды значений i.-ro и i+1-ro эталонных ин-. тервалов, Т„, Т„, - коды значений функции преобразования в точках эталонных интервалов Q и tg<, /

Т> Тр коды значений функции преобразования отрезков t и

/ ь, „-.коды скорректированных значейий времени

Процесс калибровки начинается с момента подачи от микроЭВМ 31 сигнала (фиг.2б) через элемент НЕ 36 на формирователи 34 и 35, запрещающего прохождение соответственно Старт" и .

"Стоп" импульсов S и 1- на элементы ИЛИ 45 и 46, И-НЕ 13 и 14 и элемент И 38, открывая его, в результате чего счетные импульсы (фиг.2a) с генератора I будут проходить на . делитель 39 (фиг.2в)..Первый импульс с делителя 39 (фиг.2г) устанавливает триггер 40 в единичное состояние, сигнал с которого (фиг.2д) открывает элемент И 41. Сигнал с делите= ля 39 также поступает на 4 -вход триггеров 7 и 8. Элемент .И 41 пропускает импульсы (фиг.2 е), следующие с периодом Я /и; с умножителя 42 на вход счетчика 43 (фиг.2 ж). Как только в счетчике 43 число импульсов станет равным А+1, где А — код счетчика 44, поступающий с его информационных выходов на управляющие входы счетчика 43, счетчик 43 вырабатывает импульс (фиг.2 з), который устанавливает триггер 40 в нулевое состояние, в результате чего закрывается элемент И 41, а счетчик 44 — в состояние на единицу большего предыдущего. Импульс (фиг.2 з) со счетчика 43 через элементы ИЛИ 45 и 46 переключает триггеры 23 и 24, формирующие начало интервалов длительностью и

t и

Поступающий с делителя 39 импульс (фиг.2 г) íà C входы триггеров .7 и

8 переключает их (фиг.2 и), в результате чего открываются элементы

1241 185

И-НЕ 9 и 10, через которые первые прошедшие импульсы (фиг.2 к) с генератора 1 переключают триггеры 11 и

12 в состояние (фиг.2 л), при котором сигналы с выходов элементов

И-НЕ 13 и 14 (фиг.2 м) открывают элементы И 15 и 16. Соответственно последующий импульс с генератора 1, прошедший через элементы И-НЕ 9 и 10, И 15 и 16, переключает триггеры 17 и 18 в состояния, при которых сиг налы с выходов триггеров (фиг.2 о) открывают элементы И-НЕ 19 и 20 и. закрывают (фиг.2 п) элемент И Ç..Пер выми импульсами с генератора 1, прошедшими через элементы И-НЕ 19 и 20 (фиг.2 р), триггеры 23 и 24 переключаются в исходное состояние, заканчивая формирование интервалов 2б ( длительностью з и .

Импульсы длительностью йГ и сформированные триггерами 23 и 24 (фиг.2c), преобразовываются в К раз преобразователями 25 и 26 и запол- 25 няются счетными импульсами с генератора 1, прошедшиьж через элементы

И 27 и 28. Число импульсов на инI тервалах длительностью Kt> и Kt„фиксируются счетчиками 29 и 30 емкостью

ЗК. По окончании действия импульсов

Kt и Kt закрываются элементы И 27 и 28, а через элемент 32 запрета и формирователь 33 импульса в микроЭВМ

31 поступает импульс (фиг.2 m) обес35 печивающий перепись результатов измерений из счетчиков 4,29 и 30 в микроЭВМ 31 и установку в исходное состояние -триггеров 7, 8, 11, 12, 17, 18, 23, 24 и 40 а также счетчиков 4, 29 40 и ЗО.

С приходом следующего импульса с делителя 39 частоты переключаются триггеры 7, 8 и 40, при этом сигнал с последнего открывает элемент И 41,.

45 который пропускает импульсы с умножителя 42 на счетчик 43. После того как в счетчике 43 код станет равным

A+I (А=l), поступающему по шинам управления со счетчика 44, он выработает импульс (фиг.2э), который уста50 новит триггер 40 в нулевое состояние,. а счетчик 44 — в состояние на едини- цу больше предыдущего, а также, пройдя через элементы ИЛИ 45 и 46, переключит триггеры 23 и 24. Сформирован«6о / l,р ные импульсы t — — и t — — преоб5 n F n разовываются в k. раз преобразователями 25 и 26, а счетчики 29 и 30 зафиксируют количество импульсов, прошедших через элементы И 27 и 28 за ин" тервалы времени длительностью

K(t - -. ) и К (t -, — ). По оконЯ 7о и F n чании преобразований через элемент

32 запрета и формирователь 33 в микроЭВМ 31 поступает импульс, обеспечива»щий перепись результатов измерений из счетчиков 4, 29 и 30 в память микроЭВМ 31 и установку в исходное состояние триггеров 7, 8, ll, 12, 17, 18, 23, 24 и 40, а также счетчиков .

4, 29 и 30. Процесс калибровки будет продолжаться до тех пор, пока состояние счетчика 44 не станет равным

2п. По окончании калибровки нулевым потенциалом, приходящим с микроЭВМ

31 через элемент HE 36, открываются формирователи 34 и 35 интервальных импульсов, и через элементы И-НЕ 13 и 14 — элементы И 15 и 16, после чего измеритель временных интервалов готов к измерению временных интер- . валов, ограниченных "Старт" и Стоп импульсами.

С приходом стартового 5 импульса, проходящего через формирователь 34 и элемент HJP. - 45, переключаются : триггер 23, формирующий начало интервала длительностью t, и триггер 7, открывающий элемент Й-HE 9. Первый счетный импульс, прошедший через элементы 9 и 15, переключает триггер 17, разрешающий прохождение счетных импульсов с генератора 1 через элементы И 3 и И-НЕ 19 соответственно на счетчик 4 и триггер 23. Последний переключается прошедшим счетным импульсом в исходное состояние, в результате чего заканчивается формирование отрезка t<, ограниченного стартовым и счетным импульсами. Преобразованный в К раз преобразователем 25 отрезок времени t заполняется счетS ными импульсами, следующими с генератора 1 через элемент И 27, которые фиксируются счетчиком 29 емкостью

ЗК. Аналогично, с приходом стопового импульса, проходящего через формирователь 35 и элемент ИЛИ 46, происходят процессы по выделению отрезка ( времени, с той лишь разницей, что переключение триггера 18 закрывает, элемент И 3, прекращая прохождение счетных импульсов на счетчик 4. Вы! 241185 деленный интервал длительностью t преобразуется в K раз преобразователем 2б, а затем заполняется счетными импульсами с генератора 1, прошедшими через элемент И 28, которые фиксируются счетчиком 30 емкостью 3V,.

По окончании преобразования отрезков. t и с преобразователей 25

26 через, элемент 32 запрета и формирователь 33 разрешения коррекции в микрбЭВМ 31 поступает импульс, обеспечивающий перепись результатов измен рений из счетчиков 4, 29 и 30 в naMHth MH1cpo3BM 31 H установку в исходное состояние триггеров 7, 8., 11, 12

17 и 18. Затем микроЭВМ 31 осуществляет коррекцию резуль!ата измерения . отрезка времени между интервальным и выделенным счетным импульсами в ка-. нале стартового и стопового импульсов, для этого выбираются по полученным значениям кода измеренного отрезка времени коды двух ближайщих .значений измеренных эталонных интер- р5 валов, один из которых меньше, а другой больше полученного значения кода, определяет произведение разности полученного значения кода и выбранного меньшего значения кода измерен- Зр ного эталонного интервала и частного от разности двух выбранных ближайших кодов эталонных интервалов и разности соответствующих значений измеренных этих эталонных интервалов, суммирует полученный результат с выбранным меньшим значением кода эталонного интервала, а также суммирует скорректированное значение результата измерения отрезка времени в кас 40 нале стартового импульса с результатом грубого измерения и вычитает из полученного результата скорректированное значение результата измерения отрезка времени в канале сто.пового импульса и выдает искомое

45 значение временного интервала.

Формула изобретения

1. Измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных импульсов, выход которого соединен с первым входом блока грубого измерения и первыми входами первого и второго блоков точного измерения, о т — 55 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены элемент запрета, три формирователя импульсов, блок форми рования эталонных интервалов, элемент НЕ, микроЭВМ, два блока устранения неоднозначности и два элемента ИЛИ, причем выход генератора счетных импульсов соединен с первыми входами обоих блоков устранения неоднозначности и блока формирования эталонных интервалов и микроЭВМ второй вход которой соединен с. выхо- дом блока грубого измерения, а третий и четвертый входы подключены к первым выходам соответственно первого и второго блоков точного измерения, вторые выходы которых подключены к инверсному и прямому входам соответственно элемента запрета, выход которого через первый формирователь импульсов соединен с пятым входом микроЭВМ, выход которой соединен с вторыми входами обоих блоков устранения неоднозначности и блока формирования эталонных интервалов непосредственно и через элемент НŠ— с первыми входами второго и третьего формирователей импульсов, вторые входы которых соединены соответственно с шинами Старт" и Стопи, выходы второго и третьего формирователей импульсов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых объединены и соединены с первым выходом блока формирования этат лонных интервалов, второй выход которого соединен с третьими входами блоков устранения неоднозначности, выход первого элемента ИЛИ соединен .с четвертым входом первого блока.устранения неоднозначности и вторым входом первого блока точного измерения, третий вход которого подключен к первому выходу первого блока устранения неоднозначности, второй вы- ход которого соединен с вторым входом блока грубого измерения, выход второго элемента ИЛИ соединен с четвертым входом второго блока устранения неоднозначности и вторым входом второго блока точного измерения, третий вход которого подключен к первому выходу второго блока устранения неоднозначности, второй выход которого подключен к третьему входу блока грубого измерения.

2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что каждый блок устранения неоднозначности со1241185

10 держит три триггера, три элемента

И-НЕ и элемент И, причем выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого является первым вхо" дом блока и "соединен с первым входом второго .элемента И-НЕ, выход которо-, го является первым восходом блока, а второй вход, подключенный к выходу второго триггера, является вторым выходом блока, второй вход которого соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера, а,,выход подключен к первому входу элемента .И, второй вход которого подключен к С -входу третьего триггера и выходу первого элемента И-НЕ, а выход элемента И соединен с С -входом второго триггера, третий и четвертый входы блока соединены соответственно с С вЂ” и $ -входами первого триго гера, Q -входы всех триггеров обьединены и подключены к шине логическ ой "1".

3. Измеритель по п. l, о т.л и,ч а ю шийся тем, что блок формирования эталонных интервалов содержит два элемента И, делитель час тоты, триггер, два счетчика и умножитель частоты, первый вход блока подключен к первому входу первого элемента И непосредственно и через умножитель частоты к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход †.со счетным входом первого счетчика, входы разрядов которого ! соединены с выкодами разрядов второ.го счетчика., а выход подключен к счетному входу второго счетчика, первому выходу блока и It, — âõîäó триг-. гера, Q -вход которого соединен с вторым выходом блока и выходом де- лителя частоты, вход которого подключен к .выходу первого элемента И, ° второй вход которого соединен с вторым входом блока.

41 Измеритель по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что, каждый блок точного измерения содержит триггер, счетчик импульсов, преобразователь масштаба времени и элемент И, причем первый вход блока соединен с первым входом элемента И, второй щб вход, которого подключен к второму выходу блока и выходу масштабного преобразователя, а выход — к входу счетчика импульсов, выход которого является первым выходом блока, вто25 рой и третий входы которого соедине- ны соответственно с 3 и К -входами триггера, выход которого подключен к входу преобразователя масштаба времени °

5. Измеритель по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что блок грубого измерения содержит счетчик импульсов и элемент И, первый, второй и третий входы которого являются со:ответственно, первым, вторым и треть-.

35 им входами блока, а выход соединен с входом счетчика, выход которого яв- .. ляется выходом блока.

124 1 185 е

ГХ л л. л л л л л .л л л.

Составитель Л.Плетнева

ТехРед Р.Сопко КоРРектоР В.БУтЯга

Редактор М.Бандура Заказ 3486/41 Тираж 398

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие,r.ужгород,ул.Проектная,4