Нониусный измеритель временных интервалов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

(54) НОНИУСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в радиолокации, лазерной технике, автоматике, экспериментальной физике, для измерения интервалов времени с высокой точностью.

Известен интерполяционный измеритель временных интервалов с нониусной интерполяцией интервала неопределенности временного положения старт- и стопсигналов относительно импульсов времязадающего генератора С 1 .

Однако этот измеритель характеризуется ограниченной точностью из-за нестабильности применяемых генераторов ударного возбуждения.

Из известных измерителей временных интервалов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измеритель, содержащий основной и нониусный генераторы ударного возбуждения, элемент совпадения, селектор основной последовательности импульсов, основной и нониусный счетчики t23 .

в известном устройстве измеряемый временной интервал преобразуется в цифровой код в соответствии с выражением

,(T,-T),

где N и число отсчетов основного и нониусного счетчиков; Т и Т2 - . установленные номинальные значения

10 периодов колебаний основног о и нониус- ного генераторов ударного возбуждения. Однако характерные для генераторов ударного возбуждения значительные долговременная и температурная нестабиль15ности частоты колебаний приводит в известном устройстве к отклонению значений Т и Тп ьт установленных номинальных значений, что ограничивает точность измерения.

20

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в нониусный измеритель временных1гятервалов, содержащий основной генератор ударного возбуждения, первый вход которого соединен с шиной старт измерителя, а выход с первыми входами элемента совпадения и селектора основной последовательности импульсов, второй вход которого подключен к шине стоп-измерителя и первому входу нони- усного генератора ударного возбуждения выход которого соединен с вторым вхо- дом элемента совпадения, выход селектора основной последовательности.импульсов соединен с входом основного счетчика, выход которого подключен к первому входу арифметического блока, второй вход которого соединен с выходо нониусного счетчика, введены селектор нониусной последовательности импульсов делитель частоты, генератор образцовой частот-ы, селектор образцовой последо- вательности импульсов и дополнительный счетчик, причем первый вход селектора нониусной последовательности импульсов соединен с выходом нониусного генератора ударного возбуждения, второй вход соединен с выходом элемента совпадени входом делителя частоты и первым входом селектора образцовой последователь ности импульсов, а выход подключен к входу нониусного счетчика, выход делителя частоты соединен с вторыми входами- основного и нониусного генератор ударного возбуждения и селектора образ цовой последовательности импульсов, вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход - к входу дополнительного счетчика, выход которого соединен с третьим входом арифметического блока. ; Это позволяет путем подсчета числа импульсов высокостабильного непрерывноработающёго образцового генератора, поступивших на образцовый счетчик меж ду несколькими сигналами схемы совпадения, осуществлять при каждом цикле измерения уточнение значения величины дискретизации нониусного квантования : т..: На фиг, 1 представлена блок-схема нониусного измерителя временных интервалов; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, Измеритель содержит основной генератор 1 ударного возбуждения, нониус- ный генератор 2 ударного возбуждения, элемент 3 совпадения, селектор 4 основной последовательности импульсов, селектор 5 нониусной последовательное- ти импульсов, делитель 6 частоты, основной и нониусный счетчики 7 и 8, генератор 9 образцовой частоты, селектор 10 образцовой последовательности импульсов, дополнительный счетчик 11, арифметический блок 12. Старт-сигнал (фиг, 2а), задакллий начало измеряемого временного интервала t4 .запускает основной генератор 1 ударного возбуждения, импульсы которого с периодом, равным Т (фиг. 2В) через открытый селектор 4 (фиг. 2е) основной последовательности импульсов поступает на вход основного счетчика 7, Стоп-сигнал (фиг, 25), задающий окончание измеряемого интервала ty, выключает селектор 4 импульсов основной последовательности и запускает нониусный генератор 2 ударного возбуждения, импульсы которого с периодом Т г, (фиг, 21-) через открытый селектор 5 Нониусной последовательности импульсов (фиг, 2ж.) поступают на вход нониусного счетчика 8. В момент совпадения во времени импульсов генераторов 1 и 2 элемент 3 совпадения формирует сигнал (фиг, 2Э), которым выключается селектор 5 нониусной последовательности импульсов и открьгеает селектор 10 образцовой последовательности импульсов (фиг. 2 к) для прохождения сигналов генератора 8 с периодом, paвны ТдСфиг. 2,з) на Вход дополнительного счетчика 11, В зависимости от выбранного интервала контроля временийТ-Т -Т делитель 6 частоты формирует сигнал по входному сигналу элемента 3 совпадения (фиг, 2и), которым выключается селектор 10 образцовой последовательности импульсов и генераторы 1 и 2 ударного возбуждения, В результате измерения в счетчиках 7, 8 и 11 фиксируются значения N , Nj и NO , связанные с измеряемым интервалом tjj и периодами следования импульсов генераторов 1, 2 и 9 при коэффициенте деления делителя 6, равном 2, соотношениями (1) N„1 К(К-И) где К устанавливается в соответствии с уравнением нониусного метода (К+1), (Ъ1 Арифметический блок 12 при каждом измерении временного интервала опредепяет в соответствии с выражением (2), реальное значение дТ и вычисляет ре- зультат измерения по формуле (1) с уче том этого значения. В предлагаемом нониусном измерителе временных интервалов, по сравнению с известным, температурная и долговременная составляющая погрешности в 1,5-2 раза. Формула изобретения Нониусный измеритель временных интервалов, содержащий основной генера- тор ударного возбуждения, первый вход которого соединен с шиной старт-измерителя, а выход - с первыми входами элемента совпадения и селектора основной последовательности, импульсов, второй вход которого подключен к шине стоп-измерителя и первому входу нони- усного генератора ударного возбуждения выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход селек- тора основной последовательности импульсов соединен с входом основного счетчика, выход которого подключен к первому входу арифметического блока, второй вход которого соединен с выходо

фиг 1 нониусного счетчика, отличающийся тем, что, с шлью повышения точности измерений, в него введены се- . лектор нониусной последовательности импульсов, делитель частоты, генератор образцовой частоты, селектор образцовой последовательности импульсов и дополнительный счетчик, причем первый вход селектора нониусной последовательности импульсов соединен с выходом нониусного генератора ударного возбуждения, входом делителя частоты и первым входом селектора образцовой последовательности импульсов, а выход подключен к входу нониусного счетчика, выход делителя частоты соединен с вторыми входами основного и нониусного генераторов ударного возбуждения и селектора образцовой последовательности импульсов, третий вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход - к входу дополнительного счетчика, выход которого соединен с третьим входом арифметического блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 303617, кл. G, 04 F 10/О4, 1962. 2.Патент США № 3218553, кл. Q 04 F 10/04, 1978.

iu

а

и

I I I

III I

1111111 III,iIJ

J L J I LJ I J