УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В ДАЛЬНОМЕРАХ Российский патент 1998 года по МПК G04F10/04 G21C7/36 

Изобретение относится к дальнометрии и может быть использовано в различной аппаратуре, требующей измерения интервалов времени в широком диапазоне между двумя апериодическими импульсами, например, в эхолокации, в диагностических приборах для технологических процессов в атомной промышленности /1/.

Известны серийно выпускаемые БИС измерителей временных интервалов /2,3/ между двумя апериодическими однократными импульсами, в работу которых заложен метод прямого счета. При их использовании в составе изделия (например, дальномера) создается специальный функционально независимый блок-формирователь строб-импульса. В его задачу входит ограничение диапазона измерения, создание "мертвой зоны" с целью исключения помех и ложных сигналов. Эти измерители формируют результат в двоично-десятичном и двоичном параллельно-последовательном коде и работают в диапазоне, определяемом объемом используемых счетчиков и эталонной частотой.

При использовании указанных БИС широко применяется стробирование с помощью функционально обособленных аналоговых схемных узлов, работа которых строится на способности R-C цепочек к заряду-разряду. Но такой вариант не дает температурной стабильности параметров устройства: из-за возможного уменьшения нижней границы установленного диапазона снижается помехоустойчивость изделия, а из-за увеличения нижней границы диапазона измерения ухудшается качество выполнения задач выпускаемым измерителем временных интервалов (далее ИВИ). Кроме того, для снижения указанных негативных явлений требуется предварительная подстройка нижней границы диапазона измерения в процессе производства каждого изделия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является изобретение "Устройство для измерения временных интервалов" /4/. Это устройство содержит формирователь входных сигналов, формирователь строб-импульса, генератор образцовой частоты, селектор и счетчик. Наличие в этом измерителе специального блока формирователя строб-импульса приводит к тому, что при использовании его в дальномере погрешность установки строб-импульса отлична от основной погрешности измерения временных интервалов, что затрудняет определение погрешности изделия в целом. Причем формирователь строб-импульса, решенный аналоговым способом, имеет плавающую погрешность, сильно зависящую от изменений параметров окружающей среды и выбранных элементов, и требует дополнительных компенсационных операций подстройки. Более приемлем цифровой вариант формирователя строб-импульса, но при условии использования основного генератора образцовой, эталонной частоты необходима дополнительная микросхема счетчик. В этом случае возрастает нагрузка на генератор эталонной частоты, что при высоких частотах создает дополнительные трудности при конструировании.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности ИВИ на основе серийных БИС, обеспечение возможности измерения интервалов до цели, окруженной другими предметами, создающими помехи (как-то: снег, дымка, лесистая местность, загрязненность водного пространства), сведение в условиях изменения параметров окружающей среды погрешности установки границ диапазона измерения к минимальной. Одновременно достигается высокая оперативность изменения длительности стробирующего импульса и исключается операция настройки предлагаемого к выпуску ИВИ, что способствует удешевлению производства.

В изобретении предлагается не вычленять схему формирования строба в отдельный функционально независимый узел, а передать функцию формирования строб-импульса имеющемуся в составе ИВИ для определения интервала основному счетчику. Предложенный вариант позволяет, используя цифровой метод, получить максимально точную установку нижней границы диапазона измерений и свести к минимуму ее отклонение в условиях изменения параметров окружающей среды. При этом погрешность будет определяться эталонной частотой и совпадать с погрешностью измерения самого временного интервала. Кроме того, это дает возможность оперативного изменения длительности интервала-строб. Фактически это привело к включению в состав системы перепрограммируемого дешифратора текущего состояния счетчика, являющегося управляющим узлом для всего измерителя и информирующего схему о начале и окончании строба, о готовности результатов измерения, о выходе за диапазон измерения и блокирующего выходы до выработки измерителем требуемой информации.

Измеритель временных интервалов имеет счетчик, обеспечивающий одновременный декадный вывод информации в двоично-десятичном и тетрадный вывод в двоичном параллельно-последовательных кодах. В связи с этим в схему введено управляемое устройство задания адреса, которое, учитывая способ вывода информации со счетчика, задает адрес декады и тетрады числа, предназначенного в данный момент времени для анализа перепрограммируемым дешифратором текущего состояния счетчика, выдающего управляющий сигнал.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

"Сердцем" устройства является счетчик 1, у которого СЧЕТНЫЙ ВХОД связан с эталонным генератором 2, вход СТАРТ и СТОП с выходами пропускателя входных сигналов 3, вход РЕЖИМ с выходом селектора цели 4, вход "адрес" задается от управляемого устройства задания адреса 5. Управление системой осуществляется перепрограммируемым дешифратором текущего состояния счетчика 6.

В основу работы ИВИ положен метод прямого счета, который позволяет иметь высокую скорость получения результата при одновременной простоте реализации ИВИ. Измеритель временных интервалов измеряет интервал между импульсом ЗАПУСКА и импульсом ОСТАНОВА, поступающими по одной шине. После прихода сигнала СБРОС счетчик 1 принимает импульс запуска, беспрепятственно проходящий через пропускатель входных импульсов 3, и начинает счет. В случае необходимости ограничения диапазона измерения снизу счетчик 1 считает до запрограммированной в дешифраторе 6 длительности строба, анализируется дешифратором 6, который разрешает пропускателю 3 прохождение импульса останов, селектору цели 4 выбор режима измерения и устройству задания адреса 5 замену с адреса строба на адрес максимальной дистанции для ожидания возможного выхода за пределы установленного диапазона. Счетчик 1 при этом продолжает считать. До окончания строба пропускателю входных импульсов 3 нет разрешения на прием импульсов останова, селектору цели 4 на выбор требуемого импульса останова из пачки поступающих импульсов, а устройство задания адреса 5 задает адрес строба. Как только селектор цели 4 позволит пропустить заданный импульс останова на счетчик 1, счетчик 1 примет его по входу СТОП и прекратит счет. При наличии результата дешифратор 6 парализует внутреннее управление устройством задания адреса 5, что позволяет считать результат измерения в выбранном коде посредством задания адреса извне, и выдает сигнал "результат готов" сопряженным с измерителем системам. А в случае выхода за пределы установленного диапазона дешифратор 6 дает аналогичный сигнал "результат готов" и оговоренный код переполнения
Предложенный вариант отрабатывался на макете с использованием БИС 1523ХП2 /2/ в качестве счетчика 1, кварцевого генератора с резонатором РК60КА-13ЕЭ-29971кГЦ аЦО. 338.033ТУ и логики, собранной на 564 серии бКО. 347.064ТУ.

Литература:
1. Цитович А.П. Ядерная электроника. М. Энергоатомиздат, 1984.

2. Микросхема 1523ХП1 бКО.347.663-2ТУ.

3. Микросхема 152ХП2 бКО.347.663ТУ.

4. Авторское свидетельство СССР N 746304 G 04 F 10/02 (прототип).

Использование: в дальнометрии и в различной аппаратуре, требующей измерения интервалов времени в широком диапазоне между двумя апериодическими импульсами, например, в эхолокации, в диагностических приборах для технологических процессов в атомной промышленности. Устройство для измерения временных интервалов в дальномерах содержит формирователь входных сигналов, генератор эталонной частоты, селектор цели и счетчик, при этом к выходам подключен перепрограммируемый дешифратор текущего состояния счетчика, а к входу управления счетчика подключено управляемое перепрограммируемым дешифратором текущего состояния счетчика устройство задания адреса. 1 ил.

Устройство для измерения временных интервалов в дальномерах, содержащее пропускатель входных сигналов, генератор эталонной частоты, селектор цели и счетчик, отличающееся тем, что к выходам счетчика подключен перепрограммируемый дешифратор текущего состояния счетчика, а к входу управления счетчика подключено управляемое перепрограммируемым дешифратором текущего состояния счетчика устройство задания адреса.