Измеритель временных интервалов

Измеритель временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1ц 600514

Союз Советских

Социалистических

Республик.(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.03.76 (21) 2329330/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 03.04.78 (51) Ч. Кл.- G 04F 10 04

Государственный комитет

Совете Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681.11(088.8) (72) Авторы изобретения

С. В. Денбновецкий, А. Н. Шкуро и С. М. Кокошкин

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для измерения временных интервалов и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике, радиолокации и экспериментальной физике.

Известны измерители временных интервалов (1), однако такие измерители имеют сложную конструкцию и значительные погрешности измерения.

Самым близким к описываемому является измеритель временных интервалов (2), содержащий генератор мерных импульсов, выход которого соединен через блок измерения и сложения времен с входом счетчика грубого измерения и через блок формирования временных ворот грубого счета с вторым входом счетчика грубого измерения. Второй вход блока формирования временных ворот грубого счета связан с выходом блока устранения неоднозначности для стартового импульса, вход которого соединен с выходом формирователя стартового импульса, третий вход блока формирования временных ворот грубого счета— с выходом блока устранения неоднозначности для стопового импульса, вход которого соединен с выходом формирователя стопового импульса. Вход формирователя стартового импульса подключен к выходу объекта исследования, вход формирователя стопового импульса — к второму выходу объекта исследования, вход которого соединен с выходом формирователя сдвига спнхроимпульсов, входом связанного с выходом генератора мерных импульсов и с входом формирователя зон за5 прета, выход которого подключен к второму входу блока устранения неоднозначности для стопового импульса и к второму входу блока устранения неоднозначности для стартового импульса.

10 Недостаток таких измерителей состоит в значительной погрешности преобразования отрезков времени, обусловленной нелпнейностью время-амплитудных преобразований, что в конечном счете приводит к абсолютной погреш15 ности в измерении интервала времени.

Цель изобретения — уменьшение абсолютной погрешности измерения.

Это достигается тем, что в измеритель введен блок коррекции погрешности измерения, 20 причем вход блока коррекции погрешности измерения соединен с выходом блока устранения неоднозначности для стартовых импульсов, второй вход блока коррекции погрешности измерения †выходом блока устранения неоднозначности для стопового импульса, третий вход блока коррекции погрешности измерения — с выходом формирователя сдвига синхроимпульсов. Выход блока коррекции погрешности измерения подключен к второму

30 входу блока измерения и сложения времен,, 600514 третий вход блока измерения и сложения времен — к второму выходу блока коррекции IIoгрешпости измерения, третий выход которого соединен с четвертым входом блока измерения и сложения времен. ьлок коррекции погрешности измерения содержит преобразователь, вход которого соединен с выходом двух ключей, вход первого ключа подключен к выходу формирователя стартового импульса, второй вход первого ключа — к выходу триггера, к входу третьего ключа и к второму входу блока измерения и сложения времен. Вход второго ключа соединен с выходом формирователя стопового импульса, второй вход второго ключа подключен к второму выходу триггера, к входу четвертого ключа и к третьему входу блока измерения и сложения времен. Второй вход преобразоватсля соединен с выходом третьего ключа и с выходом четвертого ключа, второй вход третьего ключа подключен к выходу одновибратора, вход которого связан с выходом блока устранения неоднозначности для стартового импульса. Второй вход четвертого ключа соединен с выходом второго одновибратора, вход которого подключен к выходу блока устранения неоднозначности для стопового импульса, третий вход третьего ключа — с третьим входом четвертого ключа и с выходом генератора мерных импульсов, а выход преобразователя — с четвертым в одом блока измсрен1ия и сложения времен.

Такое отличие позволяет значительно уменьшить абсолютную погрешность измерения интервала времени.

На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя временных интервало в; на фиг. †временн диаграмма его работы.

<)

1 1змеритель временных интервз @ов содержит генератор мерных импульсов; блок формирования временных ворот грубого счета, состоящий из ключей 2, 3, триггеров 4, 5; счетчик 6 грубого измерения; объект 7 исследования; формирователи стартового 8 и стопового 8 импульса; блок устранения неодно-. значности для стартового импульса, содержащий триггер 9, ключи 10, 11 и 12, тр1иггер 13, линию 14 задержки; блок устранения неоднозначности для стопового импульса, включающий в себя триггер 9, ключи 10, 11 и 12, триггер 13 и линию 14 задержки; блок кор- рекции погрешности измерения, состеящий из одновибраторов 15, 15, преобразователя 16, ключей 17, 17, 18, 18, триггера 19; формирователь 20 сдвига синхроимпульсов; формирователь 21 зоп запрета, блок измерения и сложения времен, имеющий ключи 22, 23, 24, счетчики 25 и 26 точного измерения, триггер

27; ключ 28.

В исходном состоянии триггеры 4, 9, 9, 27 держат соответственно ключи 2, 12, 12, 24 закрытыми, а триггеры 5, 9, 9, 13, 13 — ключи;

3, 10 и 10, 11, 11 открытыми. Триггер 19держит при этом ключи 17, 18, 22 открытыми,-а ключи 17, 18, 23 закрытыми, На ключи 11, 11 с формирователя 21 синхронно с последовательностью мерных импульсов UI (фиг. 2) поступают импульсы запрета зон неоднозначU3. Длительность HMII 1"JIbcoB 30HbI за5 прета выбирается из условия

0,5-. т„, 2 (ф+ -„), где т„.,— длительность импульса зоны запрета;

10 т11 — период следования мерных импульсов; т„— длительность мерного импульса ряда М1,. тф — длительность фронта триггера управления временных ворот грубого счета (триггер 4).

Последовательность импульсов U3, предназначенных для запуска объекта 7 исследования, поступает с выхода формирователя 20

20 сдвига синхроимпульсов таким образом, что каждая последующая пара импульсов оказывается сдвинутой относительно предыдущей на величину.о тср — з

25 где iV — число сдвигов пар синхроимпульсов.

После запуска первым синхроимпульсом ряда U3 (первый подцикл работы устройства)

З0 объекта исследований исследуемый сигнал с выхода последнего попадает на формирователи 8, 8, обеспечивающие формирование интервальных импульсов U4 (стартового О, стопового К), ограничивающих временной интер35,вал t„ на фиксированных уровHÿõ входного сигнала. Стартовый (стоповый) импульс с учетом состояния U3 триггера 19 проходит (не проходит) через ключ 17 (17 ) на вход

«интервальный импульс 03» преобразователя

40 16. Одновременно стартовый (стоповый) импульс подается в блок устранения неоднозначности для стартового (стопового) импульса. Если стартовый (стоповый) импульс

Н1 (AI) не входит в зону запрета, то он про45 ходит через ключ 11 (11 ) и перебрасывает триггер 9 (9 ) в состояние U (UI4), разрешающее поступление последующего интервального импульса через ключ 12 (12 ) и запрещаюгцее прохождение импульсов U3 (U3) че50 рез ключ 11 (11 ) . .Стартовый (стоповый) импульс, пройдя через ключ 11 (11 ), запускает одновибратор 15 (15 ) с длительностью имФ льса Ug (UI3), pBBHoH Tg.

В этом случае ближайший мерный импульс, 55 следующий за стартовым (стоповым).импульсом, с учетом состояния У3 триггера 19 подается (не подается) через ключ 18 (18 ) на вход «мерный импульс» Ug преобразователя 16.

60 После преобразования в Й раз импульс длительностью А+ 11 с выхода преобразова, -eëÿ 16 поступает на вход ключа 22, обеспечивая тем самым прохождение мерных импульсов на счетчик 25 точного измерения tI

55 емкостью Атл. КРоме того, ста 1товый импУльс, 60051

45 составляющих отрезки времени tll и tqI+ p. >

G0 и5

5 пройдя через ключ 11, перебрасывает триггер

4 в состояние UI;., при котором через ключ 2 мерные импульсы Ul начинают проходить на счетчик 6 грубого измерения. Стоповь|й импульс, пройдя ключ 11, перебрасывает триггеры 4 и 5 в состояния Ull и UI3, при которых подача мернь.х HìïóëbñoB через ключи 2 и 3 на счетчик 6 прекращастся. Таким образом, в течение первого подцикла работы устройства счетчик 6 измеряет целую часть временного интсрвала t„, а счетчик 25 †неучтенный отрезок времени 41..

Второй подшгкл работы устройства начинается с приходом через период T второго синхроимпульса U> с формирователя 20. При этом триггер 9 перебрасывается, а также происходит запуск объекта 7 исследований. Как и во время первого подцикла форх4ирователи

8, 8 осуществляют выработку двух интервальных импульсов U4 (И и К,), однако в этом случае состояние триггера 19 таково, что возможно прохождение на преобразоватсль 16 только стопового интервального импульса и следующего за ним мерного импульса. Преобразованный интервал времени

И, с выхода преобразователя 16 поступает на вход ключа 23, обеспечивая прохождение мерных импульсов на счетчик 26 емкостью

2/гт». Очевидно, что отрезок времени t. +т ——

=2то — t I составляет количество мерных импульсов, недостающее до полного заполнения счетчика 26.

Однозначное сложение отрезков времени и tgI+tI; начинается с окончанием преобразования отрезка времени t», т. е. с окончанием преобразованного импульса И, с выхода преобразователя 16 триггер 27 через ключ

28 устанавливается в состояние, при котором мерные импульсы через ключ 24 одновременно проходят на счетчики 25, 26. При пе1»еполнении счетчика 26 возникает импульс переноса, который перебрасывает триггер 27 в состояние, запрещающее прохождение мерных импульсов на счетчики 25, 26. В счетчике 25 происходит суммирование мерных импульсов.

Возникающие в счетчике 25 либо при измерении отрезка времени tll, либо при суммировании отрезков времени tll и 4<+xII импульсы переноса поступают на счетчик 6. Измерения целой части временного интервала t во время второго подцикла не происходит, так как триггер 5 находится в состоянии, запрещающем прохождение мерных импульсов через ключ 3 на счетчик 6.

Таким образом, в устройстве за один цикл, состоящий из двух подциклов, происходит первое, из полного числа N, измерение временного интервала t.

Работа устройства в случае появления какого-либо интервального импульса в зоне запрета отличается лишь работой блока устранения неоднозначности для соответствующего интервального импульса. Как показано н я

4

6 фиг. 2, после запуска сбъсктя исследований третьим сиихроимпульсом Уа стя; товый импУльс Бя находится в зоне запРста и Во влемя первого подцикла o Ie".,B»íoão пик B l змсрений ие и; оходит через кл|оч 11. а через IHнпю 14 с заде»жкой та=0.5те подается через открытый ключ 10 на входы одновпбратора

15, триггспов 4, 13. п", ебрасывая ппи этом триггер 13 в состояние Ul-„ ïðH котором lll.охождение данного интсргальиого импульса через ключ 11 невозможно и Во восмя втопого подцикла. На преобразователь 16 поступает, таким образом, отрезок времени 1 -.

На фиг. 2 показано нахождение стоиового импульса К,; — также в зоне запоста ппи запуске объекта исследований последним 2N-v синхроимпульсом ряда У,. На ппсобра30Bятель 16 в этом случае поступает отрезок впсмени t »-. С окончанием каждого никла из лерснпй триггеры 4, 5, 9. 9 . 13, 13, 19, 27 устаиявливаютсл импульсом UIq с фо1»ми1»овятслл в исходное состояние.

Форм ла пзобрстсиил

1. Измеритель временных интсрва loB. содержащий генератор мерных импульсог., выход которого сосдинсH через блок измерения и сложеHил времеH с входом счетчика грубого измерения и через блок формирогянил временных ворот грубого счета с вторым входом счетчика грубого измерения, второй вход блока фо.-.мирования временных ворот гпубого счета соединен с выходом блока устранения неоднозначности для стартового импульса, вход которого соединен с выходом фоомпрователя стартового импульса, третий вход блока формирования временных ворот грубого счета соединен с выходом блока устраненил неоднозначности для стопового импульса, вход которого соединен с выходом формипователя столового имг1улhcB, вход формирователя стартового импульса подкл1очен к выходу объекта исследования, вход формирователя стопового импульса подключен к втопому выходу объекта исследования, вход которого соединеH с выходом формирователя с.iBHI a синхроимпульсов. вход которого соединен с выходом генератора мерных импульсов и с входом формирователя зон запрета, выход ко торого подключен к втооому входу блока уст ранения неоднозначности члл стопового им пульса и к BToI»oMA входу блока устранени неоднозначности для стартового импульса отличающийся тем, что, с целью умень шенил абсолютной погоешности измепенил.

íolo вве.",ен блок копрскипп погоешности из меренпл, причем в. ол, блока «оррскшш пс госигности измерения соединен с Bblходо блока устранения неоднозначности длл стяг

TARbl: импульсов. второй вход блока коп»е4

Il-ти погрегцностл измерения соединен с вых

-ом блок", устпаненил неоднозначности 1л стопового импульса, третий вход блока ко1 рекции погрешности I çìñðåHèÿ подключен

ыходу формирователя сдвига сиихроимпул

600514

Фиг. 1 сов, выход блока коррекции погрешности измерения соединен с вторым входом блока измерения и сложения времен, третий вход которого подключен к второму выходу блока коррекции погрешности измерения, третий выход которого соединен с четвертым входом блока измерения и сложения времен.

2. Измеритель по п. 1, отл и ч а ю шийся тем, что блок коррекции погрешности измерения содержит преобразователь, вход которого соединен с выходом двух ключей, вход первого ключа соединен с выходом формирователя стартового импульса, второй вход первого ключа подключен к выходу триггера, к входу третьего ключа и к второму входу блока измерения и сложения времен, вход второго ключа соединен с выходом формирователя стопового импульса, второй вход второго ключа подключен к второму выходу триггера, к входу четвертого ключа и к третьему входу блока измерения и сложения времен, второй вход преобразователя соединен с выходом третьего ключа и выходом четвертого ключа, второй вход третьего ключа подключен к выходу одновибратора, вход которого соединен с выходом блока устранения неоднозначности для стартового импульса, второй вход четвертого ключа соединен с выходом второго одновибратора, вход которого подключен к выходу блока устранения неодноIO значности для стопового импульса, третий вход третьего ключа соединен с третьим входом четвертого ключа и с выходом генератора мерных импульсов, выход преобразователя соединен с четвертым входом блока изме15 рсния и сложения времен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №423094, кл. G 04F 10/04, 1974.

20 2. Патент Великобритании № 990564, кл. G 08С, 11 Н 03F, 1965.

600514 11 ггг

1 1

1!

4 гвг -(— ——

Рог 2

Редактор О. Пушкин

Корректоры: Н. Федорова и Позняковская

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель А. Лизунов

Техред И. Михайлова

Заказ 406/15 Изд. ¹ 365 Тираж 544

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., и. 4/5

1 1