Цифровой усредняющий измеритель временных интервалов

Цифровой усредняющий измеритель временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиии

Социалистичесиии

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дояолнительное к авт. свид-ву11 533905 (22)Заявлено23.05.80 (21) 2972167/18-21 (51) М. Ки .

G 04 F 10/04 с лрисоелвнеиием заявки М— (23)йриоритетВеуаарстеаииыИ камитет

ССОР ив делам иаебретеиий и етирытиа

Опубликовано 15. 05.82 ° Вкнллетень %18

Дата овублииовани» описания 15. 05.82 ($8) УД 681. » (088.8) А. Д. Гуляев, В. И. Емельяненков, В. В. 11зох и В. А, Липатов

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.В.И.Ленийа и Специальное конструкторско.-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. B. И, Ленина (72) Авторы изобретения (71)Заявители (54) ЦИФРОВОЙ УСРЕДНЯЮЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может быть использовано для измерения пе-— риодических времеынь1х интервалов.

По основному авт.св. И 533905 известен цифровой усредняющий измеритель временных интервалов, содержащий два разрешающих триггера, два ключа, эталонный генератор, блок усреднения, основной и вспомогательный счетчики и блок установки (1) .

Однако у измерителя недостаточная точность измерения при усреднении за счет непрямоугольного закона распределения импульсов эталонного генератора относительно интервала квантования.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключеыия систематической ошибки.

Поставленная цель. достигается тем, что в цифровой усредняющий измеритель временных интервалов, содержащий два разрешающих триггера, цва ключа, эталонный генератор, блок усреднения, основной и вспомогательный счетчики, блок установки, подключенный к выходу блока усреднения, причем вход вспомогательного счетчика .импульсов соединен с выходом первого ключа, а выход - с объединенными входаии разреаающих триггеров, выходы которых соответственно те подключены к вторым входам ключей, третьи входы которых объединены между собой и соединены с входом блока установки, при этои первый вход основного счетчика соединен с выходом второго ключа, à ampoA вход основного счетчика -с выходом блока установки, дополнительно введены генератор эталонной частоты, четыре. элемента совпадения, коммутатор, блок управления, регистр, блок сравнения кодов, счетчик и триггер, причем выходы генераторов эталонной час тоты через коммутатор подключены к пеовым входам четырех элементов сов"

3 92 падения, выход первого из которых соединен с объединенными входами ключей, выход второго элемента совпадения подключен к первому входу дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента совпадения, а выход - с вторым входом четвертого элемента совпадения и первым входом блока управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющему входу коммутатора и второму входу первого элемента совпадения, выход четвертого элемента совпадения через дополнительный счетчик соединен с входом регистра и первым входом блока сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом регистра, а выход - с вторым входом блока управления, вины "Стоп" и "Старт" импульсов подключены к вторым входам второго и третьего элементов совпадения соответственно.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифровой усредняющий измеритель временных инте; валов содержит генераторы 1 и 2 эталонной частоты, триггеры 3-5> ключи 6 и 7, блок 8 усреднения, основной счетчик 9, вспомогательный счетчик 10 и дополнительный счетчик 11, блок 12 установки, подключенный к выходу блока 8 усреднения, коммутатор 13, элементы

14-17 совпадения, регистр 18, блок

19 сравнения кодов и блок 20 управления, причем вход вспомогательного счетчика 10 импульсов соединен с" выходом ключа 6, а выход — с объединенными входами триггеров 3 и 4, выходы которых соответственно подключены ко вторым входам ключей 6 и 7, третьи входы которых объединены между собой и соединены с входом блока

12 установки, при этом первый вход основного счетчика 9 соединен с выходом ключа 7, а второй вход основного счетчика 9 - с выходом блока

12 установки. Выходы эталонных генераторов 1 и 2 подключены ко входам коммутатора 13, вход которого соединен с блоком управления 20, а выход - с объединенными входами четырех элементов 14-17 совпадения, элементы 15 и 17 своими выходами подклю чены к входам триггера 5, а элемен55 жения, имеющий место при установке триггера 5 в исходное состояние, поступает на вход блока 20 управления, который разрешает прохождение

8294 4 ты 14 и 16 " к объединенным входам ключей 6 и 7 и входу счетчика 11 соответственно. Выход счетчика ll соединен со входами регистра 18 и блока 19, второй вход которого подключен к выходу регистра 18, а выход - к первому входу блока 20 управления, второй вход которого объединен со вторым входом элемента 16 и выходом

10 триггера 5, а второй выход подключен ко второму входу элемента 14 совпадения. Выход основного счетчика 9 служит выходом устройства. Вход триггера 4, объединенный с входом элемен15 та 17 совпадения, подключен к вине Старт" импульсов, а вход триггера

3 объединен с входом блока Я,усреднения, входом элемента 15 совпадения и шиной "Стоп" импульсов.

20 Измеритель работает следующим образом.

Обязательным условием .работы измерителя является взаимная несоизмеримость - иррациональность периодов

25 эталонных генераторов импульсов. Работа устройства подразделяется на два этапа: первый этап — подготовительный, на котором осуществляется выбор эталонного генератора, период которого является несоизмеримым с измеряемым временным интервалом, . второй - этап собственно измерений.

Импульсы из периодической последовательности импульсов "Старт" rioc35 тупают на первые входы элемента 17 совпадения и триггера 4. Импульсы генератора 1 через коммутатор 13 поступают на объединенные входы всех элементов совпадения. При совпадении

40 во времени импульсов "Старт" и эталонного генератора 1 элемент 17 совпадения опрокидывает триггер 5, который дает разрешение на прохождение импульсов генератора 1 через элемент 16 совпадения на счетчик 11, 45 который считает до тех пор, пока один из периодических импульсов

"Стоп" не совпадает во времени с импульсом генератора 1. При совпадении импульсов элемент 15 опрокидывает триггер 5 в исходное состояние и тем самым запрецает дальнейшее поступление импульсов генератора 1 в счетчик. Полученный код Nl-:çàïîìèнается-.в регистре 18. Перепад напря928294 6 через коммутатор 13 импульсов генератора 2. Процесс повторяется. Полученный в счетчике 11 код N2 сравнивается в блоке 19 сравнения кодов с кодом N1, хранящимся в регистре 18, Результат сравнения поступает в блок

20 управления, который обеспечивает прохождение через коммутатор 13 импульсов эталонного генератора, давшего большее число импульсов между ближайшими совпадениями по времени импульсов этого генератора с импульсами "Старт", "Стоп". Кроме того, блок 20 управления вырабатывает разрешающий сигнал, с приходом которого на второй вход элемента 14 совпадения начинается этап собственно

50 измерений. Импульсом "Старт" опроки-. полнении счетчика 10 импульс перепада напряжения с его выхода перебрасывает в исходное состояние триггеры 3 и 4. При поступлении импульсов "Старт" и "Стоп" следующего периода процесс повторяется. Так происходит в течение L периодов, определяемых блоком 8 усреднения, представляющим собой реверсивный счетчик, после. чего ключи 6 и 7 закрываются сигналом с выхода блока 8.

Если перед началом измерений в счетчике 9 было записано число mL в обратном коде, где m - -объем счет- 40 началом измерения производится блоком 12 установки. В этом случае измеряемый временной интервал искусственно увеличивается на п5 периодов, 45

55 генератора, период которого является и тем самым устраняет систематическую дывается триггер 4 и открывается ключ 7. Импульсы выбранного генератора через элемент 14 совпадения и ключ 7 поступают на вход счетчика

9 импульсов. Импульсом "Стоп" опрокидывается триггер 3 и открывается ключ 6..Импульсы генератора проходят на вход счетчика 10, При перечика 10, то код на выходе счетчика 9 пропорционален -временному интервалу между импульсами "Старт" и

"Стоп". Запись mL a счетчик 9 перед что позволяет измерять неизвестный интервал Т, меньшей разрешающей способности, определяемой интервалом квантования. Кроме того, выбор несоизмеримым с измеряемым временным интервалом ть, обеспечивает прямоугольный закон распределения импульсов эталонного генератора относительно интервала квантования

Зо

35 ошибку при усреднении, а именно, вследствие того, что измеряемый временной интервал (фиг.2-21) является составной частью периодической временной последовательности импульсов (фиг.2-22) с периодом. 7, то в случае соизмеримости периода эталонного генератора (фиг.2-23) Т г с i справедливо Т Е=Т„54, где k N — взаимнопростые числа, причем t4 — число периодов генератора, укладывающихся между ближайшими совпадениями во време" ни импульсов этого 5 евератора с импульсами "Старт" и "Стоп", k - соответствующее число периодов С между укаэанными совпадениями.

По мере поступления импульсов Старт" интервал между ними и. ближайшими импульсами эталонного генератора изменяется с дискретом 5.й=

Т

= + j, где j - число интервалов укладывающихся в периоде импуль.сной последовательности "Старт"; определяется объемом m счетчика 10 при m=O, j=1.В случае несоизмеримости периода генератора Т ги 7ь N

- 0, т.е. идеально обеспечивается прямоугольный закон распределения импульсов генератора относительно интервала квантования Тг.

В предлагаемом измерителе несоизмеримость Т г и ь обеспечивается требованием несоизмеримости периодов генераторов эталонной частоты.В этом случае, по крайней мере, один из генераторов всегда несоизмерим с из" меряемым интервалом, независимо от того, выражается .ли т рациднальным или иррациональным числом..Формула изобретения

Цифровой .усредняащий измеритель временных интервалов, по авт.св.

Ю 533905, отличающийся тем,. что, с целью повышения точности измерений за счет исключения систематической ошибки, в него дополнительно введены генератор эталонной частоты, четыре элемента совпадения, коммутатор, блок управления, регистр, блок сравнения кодов, счетчик и триггер, причем выходы генераторов эталонной частоты через коммутатор подключены к первым входам четырех элементов совпадения, выход первого из которых соединен с объединенными входами клю7 928294 8 чей, выход второго элемента совпа- счетчик соединен с входом регистра дения подключен к первому входу До-. и первым входом блока сравнения кополнительного триггера, второй .вход дов, второй вход которого соеДинен которого соединен с выходом третье- с выходом регистра, а выход - с втого элемента совпадения, а выход - рым входом блока управления, шины с вторым входом четвертого элемента "Стоп" и "Старт" импульсов подклюсовпадения и первым входом блока чены к вторым входам второго и треуправления, первый и второй выходы тьего элементов совпадения соответсткоторого подключены соответствен- венно. но к управляющему входу коммутатора 10 Источники информации, и второму входу первого элемента сов- принятые во внимание при экспертизе. падения, выход четвертого элемента 1. Авторское свидетельство СССР совпадения через дополнительный 533905, кл. G 04 F 10/04, 1973.

928294

Ф ° 4 к-.2

karpe Сюии

° Э °

° ° °

Фиг.

Составитель Л. Плетнева

Редактор Т.Парфенова Техред Е.ХаритончикКорректор Н. Стец

Заказ 3235/58 . Тираж 429, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий

113035 Иосква, N-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4