Устройство для измерения временных интервалов

Устройство для измерения временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(7!) Заявитель (S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к измери тельной и вычислительной технике и может быть использовано для построе- - ния высокоточных измерителей временных интервалов.

Известны устройства для измерения временных интервалов, работа которых основана на масштабном преобразовании измеряемого интервала с помощью двух последовательностей импульсов, .час16 тоты следования которых отли аются на небольшую величину, и измерении преобразованного интервала (1).

Однако указанные устройства имеют большое время измерения используе15 мые в них управляемые .генераторы .. сложны и не обеспечивают высокой точности из-за нестабильности частоты сформированных сигналов, что снижает точность измерения временных интер валов, Наиболее близким к изобоетению flo технической сущности является уст ройство для измерения временных интервалов, содержащее блок управления управляемые генераторы образцовой и вспомогательной частот, три счетчика импульсов, два цифровых отсчетных устройства, два электронных ключа и схему сравнения кодов, выходным сигналом которого с помощью ключей определяется режим работы генераторов и счетчиков.

Работа устройства основана на запуске по переднему фронту измеряемого интервала генератора образцовой частоты и подсчете количества импульсов, выработанных генератором за время существования измеряемого интервала. Уточнение результата измерения производят путем дополнительного измерения временного интервала, соответствующего погрешности квантования измеряемого интервала (2 .

Однако указанное устройство для измерения временных интервалов не обеспечивает высокой точности измерения, так как используемые управ8933

55 ляемые генераторы обладают значитель ° ным временем выхода на режим, в течение которого они имеют нестабильный период вырабатываемых сигналов. Кроме того, функциональные возможности устройства ограничены в связи с тем, что измерения временного интервала нельзя осуществлять по заданной команде.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей измерителя ,временных интервалов.

Поставленная цель достигается тем, .что в устройство для измерения временных интервалов, содержащее ге, нератор образцовой частоты, блок управления, первый. и второй электронные ключи, выходы которых соединены с входами первого и второго счетчиков импульсов, два цифровых отсчетных блока, входы которых соединены с выходами первого и третьего счетчиков импульсов, и блок сравнения кодов, входы которого связаны с выходами второго и третьего счетчиков импульсов, а выход соединен с входом остановки генератора импульсов и первым входом второго электронного ключа, дополнительно введены элемент выделения разности, элемент сравнения, первый, второй и третий генераторы линейно, изменяющегося напряжения и электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй входс первым выходом блока управления, третий вход — с выходом блока сравнения кодов, а выход связан с входом первого генератора линейно изменяющегося напряжения и .первым и вторым входами первого и второго основных электронных ключей соответственно, при этом выход элемента сравнения соединен с вторым и третьим входами соответственно первого и второго основных электронных ключей и входом запуска генератора импульсов, а два входа элемента сравнения соединены соответственно с выходами первого генератора линейно изменяющегося напряжения и элемента выделения разности, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего генераторов линейно изменяющегося напряжения, входы которых связаны с вторым и таетьим выходами блока управления, 4

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 временные диаграммы, поясняющие его работу, Устройство для измерения временных интервалов (фиг,l) содержит генератор 1 образцовой частоты, генератор 2 частоты, блок 3 управления, электронные ключи 4-6, генераторы

1о 7-9 линейно изменяющегося напряжения, элемент 10 выделения разности . элемент 11 сравнения, счетчики 12-14 импульсов, блок 15 сравнения кодов, цифровые отсчетные блоки 16 и 17 и шину 18 входного сигнала.

Временная диаграмма (фиг.2), поясняющая работу устройства, содержит измеряемый временный интервал .19 на шине l8 входного сигнала, выходные

2О сигналы 20 генератора 1 образцовой частоты, выходные сигналы 21 ключа

4, выходное напряжение 22 генератора

8, выходное напряжение 23 генератора 9, выходное напряжение 24 элеменg5 lpga 10 выделения разности, выходное напряжение 25 генератора 7, выходные сигналы 26 ключа 5, выходной сигнал

27 элемента 11 сравнения, выходной сигнал 28 генератора 2, выходной сигнал 29 электрсчного ключа

6, выходной сигнал 30 блока 15 сравнения кодов, 1

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t, соответствующий переднему фронту измеряемого интервала 19, сигналом блока 3 управления запускается генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, который

4g вырабатывает напряжение 22. В момент времени t задним фронтом измеряемого временного интервала l9 запускается генератор 9 линейно изменяющегося напряжения, вырабатывающий напряжение 23. Элементом l0 выделения разности напряжения постоянно выделяется разность 24.напряжений 22 и

23. В моменг времени t5 по сигналу блока 3 управления, совпадающим с приходом очередного счетного импульса, запускается генератор 7, вырабатывающий напряжение 25, и на счетчик

12 через ключ 5 начинают поступать импульсы генератора l с частотой

fgfy, В момент времени ty равенства линейно изменяющегося напряжения

25 и напряжения разности 24 элемент

11 сравнения вырабатывает импульсный

5 ° 918933

М сигнал 27, с помощью которого запус- Формула изобретения кается генератор 2 частоты, форми- Устройство для измерения временрующии последовательность импульсов ных интервалов, содержащее генератор

28 с частотой Гася,количество импуль-. образцовой частоты блок управления

У с в в которои подсчитывается счетчи- s первый и второй электронные ключи, ком 14. При этом закрывается ключ 5 выходы которых соединены с входами и йрекращается счет импульсов счет- первого и второго счетчиков импульсов, чиком 12, а также открывается ключ 6, два цифровых отсчетных блока, входы на выходе которого, начиная с момен- которых соединены с выходами первого та С„-, имеется последовательность 1О и третьего счетчиков имйульсов, и

29 импульсов, сформированная из вы- блок сравнения кодов, входы которого ходных .сигналов 20 генератора 1, Ко- связаны с выходами второго и третьеличество импульсных сигналов в после- ro счетчиков импульсов а выход сое1 довательности 29 подсчитыватеся счет- динен с входом остановки генератора чиком 13. В момент времени tq равен- 1 импульсов и первым входом второго ства кодов в счетчиках 13 и 14 блок электронного ключа о т л и ч а ю Iñ 5 сравнения кодов вырабатывает: щ е е .с я тем что с целью повышеУ

1 1 импульсный сигнал 30, с помощью кото-, ния точности измерения и расширения рого счет импульсов всеми счетчиками функциональных возможностей, оно прекращается и заканчивается цикл 20 дополнительно содержит элемент выделения разности, элемент сравнения

Если между частотами Гобр и Гас» первый, второй и третий генераторы выполнено соотношение tohp /(Робу-Вся)= линейно изменяющегося напряжения и тп

=10, где в - коэффициент, характе- электронный ключ, первый вход которизующий количество дополнительно рого соединен с выходом генератора оцениваемых разрядов, то число М„, образцовой частоты, второй вход составленное из показаний счетчика . с первым выходом блока управления

12 N х оср и счетчика 14 N х3с, соот- - третий вход - с выходом блока сравветствует измеряемому интервалу Т, нения кодов а выход связан с входом

1А

У т.е. N„=T„=(N„ +ИДИ 10 ) Тц, 30 первого генератора линейно изменяюгде Тв . — период колебаний генерато- щегося напряжения и первым и вторым ра 1. входами первого и второго основных

Повышение точности измерения в электронных ключей соответственно

Ф предлагаемом устройстве достигается при этом выход элемента сравнения за счет того, что вновь введенные 35 соединен с вторым и третьим входами элементы и их связи позволяют вмессоответственно первого и второго то управляемого генератора образцо-. вой частоты, стабильность частоты основных электронных ключей и входом которого в момент запуска и в прозапуска генератора импульсов, а два цессе работы недостаточно высокая, входа элемента сравнения соединены использовать неуправляемый по запус- 4з соответственно с выход™и первого генератора линейно изменяющегося ку генератор 8 с кварцевой стабили.напряжения и элемента выделения зацией частоты, стабильность частоты разности, первый и второй входы кокоторого на несколько порядков выше торого соединены соответственно с выРасширение функциональных возмож4 ходами второго и третьего генератоностей устройства обеспечивается заров линейно изменяющегося напряпоминанием измеряемого временного жения, входы которых связаны с вторым .и третьим выходами блока интервала с помощью двух линейно изменяющихся напряжений с одинаковыуправления. ми наклонами, формируемыми по переднему и заднему фронтам измеряемого

50 Источники информации, интервала и появившейся возможнос- принятые во внимание при экспертизе тью считывания в любой момент време- 1. Авторское свидетельство СССР ни запомненного временного интервала 363068, кл. G 04 F 10/04, 1973. формированием третьего линейно изменя- 2. Авторское свидетельство СССР ющег вся напряжения с тем же наклоном. >5 712808. кл. G 04 F 10/04, 1980.