Способ измерения длительности периодических импульсов и устройство для его осуществления

Способ измерения длительности периодических импульсов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советских

Социапистичвсник

Рес убпнн

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 907509 (61) Дополнительное к авт. сана-ау(22) Заявлено 27. 06.80 (2! ) 2ч45455/18-21 с присоединением эааакн М(23) Приоритет—

Опубликовано 23. 02. 82 Ьнмяетень М 7 (5 2 <а

С 04 F 10/04

ГоеудерствснлыН квинтет

СССР ло лелем нэебретемкк и открытка () 3 Д.К 621..

317(088.8) Лата опубликования описания 23 . 02 . 82

В.Н. Вишневский, В.И. Емельяненков1 В.В., Изб и А.И. Розанов

t - .- (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ

ИМПУЛЬСОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения длительности периодических импульсных сигналов.

Известен способ измерения длитель- ности периодических импульсов. путем последовательного во времени сравнения измеряемой импульсной последовательности с эталонной, временные характеристики которой дискретно изменяют. Способ позволяет определять величину и знак рассогласования между длительностями измеряемых и эталонных импульсов и изменять длительность эталонных импульсов до значения дли13 тельности измеряемых импульсов (1 )

Однако этот способ не позволяет производить измерение импульсов малой длительности.

Наиболее близким по технической сущНости к изобретению является способ измерения длительности периодических импульсов, в котором с целью уменьшения погрешности измерения, связанной с кратностью периодов сравниваемых последовательностей, устанавливают период эталонной последовательности кратным периоду измеряемой последовательности, а затем изменяют период эталонной Ilo следовательности на определенную величину (2).

Известно устройство для реализации данного способа, содержащее блок задания эталонного сигнала, времязадающий каскад, ключ, счетчики, блок синхронизации (2).

Однако необходимость в данном способе подсчета числа импульсов измеряемой последовательности приводит к ограничению частотного диапазона измерений.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона измеряемых импульс" ных последовательностей.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу измерения дли90750 тельности периодических импульсов, включающему сравнение во времени измеряемой и эталонной последовательностей, при котором период последней изменяют на известную величину относительно его значения, кратного периоду измеряемой последовательности, период эталонной последовательности изменяют многократно на дискретные величины одного знака, сохраняя неизменной длительность ее импульсов, для каждого значения периода эталонной последовательности подсчитывают количества импульсов эталонной последовательности между ближайшими моментами совпадения импульсов сравниваемых последовательностей, сравнивают подсчитанные величины, а измеряемую длительность импульсов определяют по величине длительности импульсов эталонной последовательности и суммарному значению изменения периода эталонной последовательности, при котором подсчитанное количество периодов эталонной последовательности стало больше, чем при предыдущем значении периода.

С- этой же целью в устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее блок задания эталонного сигнала, первый выход которого соединен через ключ с сигнальным входом первого счетчика, времязадающий каскад, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа, а второй — с первым входом блока синхро35 ниэации, а также второй счетчик, дополнительно введены элемент cpasнения, регистр памяти и блок отбора совпадения, первый вход которого соею динен с первым выходом блока задания эталонного сигнала, управляющий вход соединен с выходом блока синхронизации, а выход отбора совпадений соединен с входом времязадающего каскада м и установочным входом первого счетчика, при этом сигнальный вход регистра памяти соединен с выходом первого счетчика и первым входом элемента сравнения, управляющий вход регистра памяти соединен с вторым выходо л времяэадающего каскада, а его выход соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого подключен к второму входу блока синхронизации, причем установочный вход регистра па- мяти соединен с третьим входом блока синхронизации и вторым выходом блока задания эталонного сигнала, вход коN „ подсчитывается и запоЧисло минается.

Затем изменяют период эталонной последовательности на величину 5t и получают его новое значение

Т z =Тэл+ "=Тэ+2М.

9 2.

Вновь сравнивают во времени импульсные последовательности с периодами Т и Ту .

При этом несколько раз подсчитывают количества N+g периодов эталонной последовательности .ЕИ+ между ближайшими моментами совпадения и сопоставляют получающиеся значения Мэд с запомненным числом Иэ1.

Гсли все получающиеся значения

Мэг меньше (это следует из (1) и (2)), то запоминается одно из и, например последнее, и вновь изменяют период эталонной последовательности.

Перечисленные операции повторяют.

На и-ом шаге изменения периода эталонной последовательности его значение равно

Т и =Т +и t а величина изменения периода с начала измерения и Lt дос 1и9 4 торого соединен с входом второго счетчика и выходом блока синхронизации.

Сущность способа заключается в следующем.

Устанавливают период Тэ эталонной последовательности равным или кратным периоду Т следования импульсов длительность .Х которых измеряется так, что имеет место равенство

Т=К.Т„, где К=1, 2, 3

Затем изменяют период эталонной последовательности на величину 6t и получают его новое значение Т>

91

Т +, сохраняя неизменной длительность С импульсов этой последовательности.

Сравнивают во времени последовательности с периодами Т л и Т и выделяют моменты совпадения сравниваемых последовательностей.

За момент совпадения принимают определенный элемент пачки импульсов совпадения, например ее начало. Тогда количество N периодов эталонной последовательности с периодом

Тял между ближайшими моментами совпадений равно

907509 ствующее максимальной емкости .первого счетчика. Одновр.менно этот же сигнал поступает на блок 11 синхронизации, после чего последний подает команду на фазовращатель 4 для изменения периода эталонной последовательности на величину дс и открывает БОС 5.

На входы БОС 5 поступают импульсы измеряемой и эталонной последовательности соответственно со входа устройства и выхода фазовращателя.

БОС 5 формирует серию импульсов, каждый из которых определяет момент совпадения импульсов сравниваемых последовательностей и соответствует определенному элементу пачки импульсов совпадения, например ее началу. Импульсы с выхода БОС 5 поступают на времязадающий каскад 6 и установочный вход счетчика 8. Времязадающий каскад 6 открывает ключ 7, через который импульсы с выхода фазовращателя 4 поступают на счетный вход счетчика 8. Счетчик 8 подсчитывает число И 4 импульсов эталонной последовательности между ближайшими импульсами, формируемыми БОС 5. Установка первого счетчика 8 в нулевое состояние осуществляется каждым импульсом с выхода БОС 5. Элемент 10 сравнения сопоставляет по величине числа, записанные в счетчике 8 и регистре

9 памяти. Если число, записанное в регистре 9 памяти, больше, то элемент 10 сравнения не подает сигнала остановки измерения на блок 1.,1 синхронизации..

Сопоставление чисел происходит в течение временного интервала, on— ределяемого известным количеством импульсов с выхода БОС 5 и устанавливаемого времязадающим каскадом

6. Ilo окончании этого временного интервала времязадающий каскад 6 подает сигнал на управляющий вход регистра 9 памяти и на блок 11 синхронизации. По этому сигналу регистр 9 памяти переписывает с первого счетчика 3 зарегистрированное им число

N+4 импульсов эталонной последовательности, изменяя ранее записанное в регистре 9 число. Блок 11 синхронизации блокирует БОС 5, подает команду на фазовращатель 4 для изменения периода эталонной последовательности на следующую величину ht, а затем открывает БОС 5. Второй счетчик 12 подподсчитывает число и изменений периода эталонной последовательности.

20 гает такой величины, что ста новится равной или больш и суммарной длительности импульсов измеряемой, х и эталонной У> последовательностей, т.е. 5

CX+ ee Mhk

При этом происходят пропуски в регистрации моментов совпадения, и следовательно, подсчитываемое количество N@ периодов эталонной последовательности между ближайшими совпадениями значительно превышает расчетное значение N, определенное как р х

Эи -1N

ИИ

При соответствующем выборе величины приращения Ей число N „ q меньше, чем и подсчитанное, что и обнаруживается при сопоставлении этих чисел.

По известной длительности У импульсов эталонной последовательности и суммарному значению изменения

n.ht периода Т эталонной последовательности, при котором подсчитанное количество И и периодов эталонной последовательности между ближайшими зарегистрированными моментами совпадения больше аналогичного количества N>(<<) при предыдушем значении Т (и ) периода, определяют измеряемую длительность 1 импульсов из соотношения

Kg =ngt Ср °

На чертеже приведена структурная 35 схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит блок 1 задания эталонного сигнала, включающий блок 2 автоподстройки частоты (АПЧ) 4О генератор 3 квантующих импульсов, фазовращатель 4, блок 5 отбора совпадений (БОС), времнзадающий каскад 6, ключ 7, первый счетчик 8, регистр 9 памяти, элемент 10 сравнения, 45 блок 11 синхронизации и второй счетчик 12.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения период следования импульсов генератора 3 квантующих импульсов с помощью блока

2 АПЧ устанавливается кратным периоду измеряемой импульсной последовательности. Сигнал об установлении кратности периодов с выхода блока

2 АПЧ поступает на установочный вход регистра 9 памяти, по которому в регистре записывается число, соответ"0 g q II<1.1 ° 1г)c» вс (<)Г)c Г)<1)g и)) Г1()B то PRIoтс Я .

ПГ..рГ)ы. 1 сче тчик 8 подсчитывает числа

N>), равные кол)честву периодов этас л )нной посг1едооатепьности между бл))жайшими импульсами БОС 5. Эг)емент

10 сравнения сопоставляет числа N qZ и М,. Если М,) тN, то происходит дальнейшее изменение периода эталоню)1 Г)оспедовательности на величину

Как только число, зарегистрированное в первом счетчике 8, оказыва«тся бопьше, чем число, записанное в регистре 9 памяти, элемент 10 сравнения подзет на блок 11 сигнал, по которому измерения прекращаются, а измеряемую длительность г- импульсое определяют из соотношения (.,Г =-n ь - Гэ, (3) где n - число изменений периода этаг)онной последовательности, подсчитанное счетчиком 12,,. - длитель 9„ ность импульсов эталонной последовательности на выходе фаэовращателя 4.

В предлагаемом способе, в отличие от известного, отсутствует Г)одсчет периодов измеряемой последовательности, а подсчитывается число периодов эталонной последовательности. Тем самым снимается ограничение на частот- ЗО ный диапазон измеряемых импульсных последовательностей, накладываемое быстродействием счетных схем, так как частота эталонной последовательности может быть эа счет применения большой кратности частот значительно меньше, чем частота измеряемого сигнала.

Точность измерения предлагаемым способом определяется величиной 4о

Qt дискрета изменения периода эталонной последовательности. Количество шагов изменения периода эталонной последовательности импульса, не превышающего величины периода эталонной последовательности, не больше величины и-т

Длительность Г импульсов эталонной последовательности не должна 5о быть больше, чем половина минимального периода измеряемой,последоватх и))и тельности, т, е. Cq< — Г- при скважности измеряемого сигнала :ольше двух, 55 формула изобретения

1. Способ измерения длительности периГ)ди )ес ких импульсов, включающий ср 1вн) н))е во времени измеряем1)и и эталонной последовательностей, при котором период посг)едней изменяют на известную величину относительно его значения, кратного периоду измеряемой последовательности, о т л 1 и а ю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измеряемых импульсных последовательностей, период эталонной последовательности изменяют многократно на дискретные величины одного знака, сохраняя неизменной длительность ее импульсов, для каждого значения периода эталонной последовательности подсчитывают количества импульсов эталонной последовательности между ближайшими моментами совпадения импульсов сравниваемых последовательностей, сравнивают подсчитанные величины, а измеряемую длительность импульсов определяют по величине

4 длительности импульсов эталонной последовательности и суммарному значеHHIo изменения периода эталонной последовательности, при котором подсчитанное количество периодов эталонной госледовательности стало больше, чем при предыдущем значении периода.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее блок задания эталонного сигнала, первый выход которого соединен через ключ с сигнальным входом первого счетчика, времязадающий каскад, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа, а второй — с первым входом блока синхронизации, а также второй счетчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона измеряемых импульсных последовательностей, в него введены элемент сравнения, регистр памяти и блок отбора совпадения, первый вход которого соединен с первым выходом блока задания эталонного сигнала. управляющий вход соединен с выходом блока синхронизации, а выход блока отбора совпадений соединен с входом времязадающего каскада и установочным входом первого c÷åò÷èêà, при этом сигнальный вход регистра памяти соединен с выходом первого счетчика и первым входом элемента сравнения, управляющий вход регистга памяти соединен с вторым выходом времязадающего каскада, а его вы « л соединен с вторым входом злемен )1

907509

Составитель В. фуляр

Р актор В. Данко Техреду T. 11аточка Корректор Е. Рошко

Заказ 587/56 Тираж 429 Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 Москва, Ж-Д Раушская наб. д. 4/g филиал ППП "П,патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4 сравнения, выход которого подключен к второму входу блока синхронизации, причем установочный вход ре истра памяти соединен с третьим входом блока синхронизации и вторым выходом блока задания эталонного сигнала, вход которого соединен с входом второго счетчика и выходом блока синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

542169 кл. G 04 F 10/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 420961, кл. G 01 R 29/02, 1970