Устройство для измерения флуктуаций временных интервалов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/00 

Изоберетение OTHOCHTCJJ к измерительной технике, а именно измерению временных интервалов. Известно устройство для непрерывного изменения периода следования им пульсов, содержащее счетчик, генератор эталонной частоты, две схемы сов падения, ждущий мультивибратор, триг гер и регистр сдвига Недостатками данного устройства являются сложность изготовления генератора эталонной частоты и отсутствие возможности измерения длительности импульсов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ррйство для измерений флюктуации вре менных интервалов, содержащее два измерительных канала, первый из которых состоит из последовательно включенных ограничителей по верхнему и нижнему уровню, дифференциального трансформатора и усилителя-огра ничителя, а второй - из включенных последовательно ограничителей по верхнему и нижнему уровням и диффе,ренциального трансформатора, а также усилителя-ограничителя, триггер, один вход которого соединен с выходом услителя-ограничителя второго из мерительного канала, регулируемую линию задержки, вход которой соедине с выходом усилителя-ограничителя первого измерительного канала, два переключателя, многоканальный дискри минатор длительности, содержащий сек ционированную линию задержки иШ бло ков формирования, каждый из которых состоит из последовательно включенных сумматора, ограничителя и выходного каскада, выходы которых соединены с выходами дискриминатора длительности, причем вход секционированной линии задержки соединен с вхо дом дискриминатора длительности и подключен к первым входам всех сумма торов, вторые входы которых подкл1оче ны к выходам секционированной линии задержки и счетчик импульсов, входы которого соединены с выходами дискриминатора длительности, дополнительный вхол которого соединен с выходом триггера, второй вход которого, через первый переключатель соеди.ней с выходом усилителя-ограничителя первого измерительного канала и выходом регулируемой линии задержки а вход усилителя-ограничителя второго измерительного канала через второй переключатель соединен с соответ ствующими выходами обоих дифференциальных трансформаторов X 2 . Однако известное устройство не позволяет измерять длительность поступающих на его вход временных интервалов, для определения которой приходится использовать другую аппа ратуру, что не позволяет измерять длительность временных интервалов от интервала к интервалу. Цель изобретения - расширение функциональных воз можностей устройс:тва за счет одновременного измерения флюктуации и длительности флюктуирующих временных интервалов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два измерительных канала, первый из которых состоит из последовательно включенных ограничителей по верхнему и нижнему уровню, дифференциального трансформатора и усилителя-ограничителя, а второй - из последовательно соединенных ограничителей по верхнему и нижнему уровням и дифференциального тpaнcфop laтopa, а также усилителя-ограничителя, триггер, первый вход которого- соединен с выходом усилителя-ограничителя второго измерительного канала, регулируемую линию задержки, вход которой соединен с выходом усилителя-ограничителя первого измерительного канала, многоканальный дискриминатор длительности, содержащий секционированную линию задержки и Я блоков формирования, каждый из которых состоит из последовательно включенных сумматоров, ограничителя и выходного каскада, выходы которых соединены с выходами дискримиНсчтора длительности, причем вход секционированной линии задержки соединен с входом дискриминатора длительности и подключен к первым входам вс:ех сумглаторов, вторые входы которых подключены к выходам секционировашной линии задержки, два переключателя и счетчик импульсов, входы которого соединены с выходами дискриминатора длительности, вход дискриминатора длительности соединен, с выходам триггера, второй вход которого через первый переключатель соединен с выходом усилителя-ограничителя первого измерительного канала и выходом регулируемой линии задержки, а вход усилителя-ограничителя второго измерительного канала соединен через второй переключатель с соответствующими выходами обоих дифференциальных трансформаторов, введены блок совпадения и триггер, первый вход которого соединен с выходом усилителяограничителя первого измерительного канала, второй вход соединен с выходом усилителя-ограничителя второго измерительного канала, при этом первый, вход блока совпадения соединен с ваходом дополнительного триггера, вторые входы соединены с выходами регулируемой линии задержки, выполненной секционированной, а выход блока совпадения - с дополнительным входом счетчика импульсов. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит два измерител ных канала 1 и 2, каждый из которых состоит из ограничителя 3 по верхнем уровню, ограничителя 4 по нижнему уровню, дифференциального трансформатора 5 и усилителя-ограничителя 6 триггеры 7 и 8, секционированную регулируемую линию 9 Зсодержки, выполненную в виде набора секций, соедиЦенных последовательно, с одинаковым временем задержки каждой секции и с дополнительными выходами от точек соединения каждой , подсоединенными к раздельным контактам одной неподвижной платы переключателя 10, блок 11 совпадения, переключа тель 12, многоканальный дискриминато 13 длительности и счетчик импульсов 14. Многоканальный дискриминатор 13 сострит из секционированной линии 15 задержки и К блоков 16 формирователей, каждый из которых состоит из сумматора 17, ограничителя 18 и выходного каскада 19. Сигналы подаются на входные шины 20 и 21. Предлагаемое устройство работает следукицим образом. Исследуемые временные интервалы, длительность которыхf необходимо измерить на заданном уровне (()t,f) f подаются, на входйую шину 20 ограничителя 3.1, Ограниченные сверху до заданного уровня измерения (U) импульсы подаются на ограничитель 4.1. Уровень ограничения снизу выбирается таким, чтобы на выходе ограничителя 4 получались практически прямоугольные импульсы с длительностью; равной длительности входных импульсов на заданном уровне измерения. Эти И1«тульсы подаются на тран сформатор 5.1 с двумя вторичными обмотками, с которых снимаются разнополярные импульсы. Импульсы напряжения с первой выходной обмотки трансформатора 5 подаются иа усилительограйичитель 6.1, с помощью которо.го выделяется импульс, соответствующий переднему фронту импульса измеряемого временного интервала. Этот импульс задерживается в секциониро,ванной регулируемой линии 9 задержки на время i; , соизмеримое с длитель ностью измеряемого временного интервала (t л-у. и через первый контакт подвижной платы переключателя 10 подается на вход триггера 7, опрокидывая его в новое устойчивое со тояние. Импульсы напряжения со второй обмотки трансформатора 5.1 (обратной полярности) подаются на усилйтел1Ь-ограничитель 6 со второго измерительного канала, с помощью которого выделяются импульсы, соответствунвдие переднему фронту измеряемь1х импульсов ог ратной полярности. Эти импульсы поступают на второй вход триггера 7, опрокидывая его в исходное состояние. Сформированные усилителями-ограничителями б импульсы поступают также на входы дополнительного триггера 8, работа которого аналогична работе триггера 7. Сформированный триггером 8 импульс, длительность которого равна длительности измеряемого временного интервала (в рассматриваемом случае - периода повторения импульсов) подается на разрешающий вход блока 11 совпадения, на второй вход которого поступают mfпульсы с выходов секционировандой регулируемой линии .9 задержки, снимаемые с каждого из контактов второй неподвижной платы переключателяЮ. Общее количество контактов переключателя 10 равно количеству секций линии 9 задержки. В результате на выходе блока 11 совпадения появляются импульсы с дискретностью во времени количество которых прямо пропорционально длительности измеряемого временного интервала, длительность которого с погрешностью, не превышающей времени задержки между двумя соседними выводами секционированной регулируемой линии задержки .9, определяется выражением Ь ЛС:зрИи1 где количество импульсов на выходе блока совпадения, определяемое длительностью импульса, сформированного триггером 8 и считываемое счетчиком 14 на дополнительном его входе). Положение переключателя 10 выбирается таким, чтобы переключение его в одну сторону не приводило к увеличению количества импульсов на выходе блока 11 совпадения, а переключение на одну стуйень в другую сторону приводило к уменьшению количества импульсов на один.. Контроль правильности о выбранного .положения переключателя 10 осуществляется с помощью счетчика 14 .импульсов.. . В результате на выходе триггера 7 появляются импульсы/ длительность которых равна погрешности измерения временного интервала, не превышающей Д1;5р определенной с помовдью триггера 8, блока 11 совпадения, регулируемой секционированной линии 9 задержки и счетчика 14. Сформированныйтриггером 7 импульс поступает на входы сумматоров 17 и на вход секционированной линии 15 задержки дискриминатора 13 длительности. Суммарное время задержки секционироващной линии 15 задержки равно времени задержки одной секции регулируемой секционированной линии 9 задержки ufep { ) Задержанный последовательно на время Л Ьэ, , -г («а-) импульс с каждого из rtyj. выходов линии 15 задержки поступает на вход сумматора .17 своего блока 16 фо{;ч.1Н рователей дискриминатора 13 длитель ности. В результате на выходах cj.Mматора 17 появляются укороченнЕле им пульсы с дискретностью во врег.-:ени равной количество которых пря мо пропорционально длительности измеряемого временного интервала, дли тел7зность которого определяется вырггжеиием и (где Иц.2 - количе ство импульсов на выходе дискримина тора 13, определяемое величиной измеряемого временного интервала, не превышающего ДТзр (при макси. значении измеряемого временио1о интервала оно равно количеству секций линии задержки 15). Укороченные импульсы с выходов сумматоров 17 пост пают на входы своих усилителей-огра ничителей 18, с выходов которых через выходные блоки 19 количество им пульсов считывается счетчиком 14. Абсолютное значение длительноо-ти измеряемого временного интервала, оп ределяется суммой ЬГ, и. -t t-&t. -дТ и, Пример характеризует работу уст ройства при измерении флюктуирующих по длительности периодов повторения иглпульсов. Измерение других временных интервалов (длительности сов, задержки одноа импульсной после довательности относительно другой и т.д.) обеспечивается за счет выбора других положений переключателей 10 и 12 и использования второго входа измерителя. Измерение флюктуагшй временных интервалов является частным случаем работы измерителя флюктуирующ1 Х интервалов и .-ожет осу-п.ествляться как известным ранее способом, так и срав нением результатов измерения двух соседних Ерем-иных последовательноеTe;i (длитсль:-:1сти первого импульса со . I , -,:. и т ,;;,.;. H;MO.;ib /таииг для измерения длиj-ejiLHOCTH тзремсиных интервалов двух заддержк,. выполненных секциоиироааичо, обеспечивает измерение интервалов, л.7п тельности которых соизмерим1г или меньше с ммарного вреMfjiiH задержки этих линий задержки. При зтом измерение временных интервалов, диительность которых меньше суммарного времени задержки,обеспегивается г.утем изменения этого времени (уменьшения) с поглощью переключателя Юг обеспечивающего подключение 1 еобходимого количества секций линии заддержки 9. Использование для измерегдия длительности флюктуирующих временных интервалов количества импульсов с выходов блока 11 совпадения и дискриминатора 13 длительности позволяет рзсшщжть функциональные возможности известного измерителя флюктуации временных интервалов за счет одновременного измерения флюктуации и флюктуирующих временных интервалов,. Использование секционированной линии задержки 15 с. одинаковым временем задержки каждой секции и о ммарным временем задержки, равнЕлм времени задержки одной секции линии задержки 9 дня измерения временного интервала, 1-.1еньшего, чем время задержки секции ЛИН5-И 9, обеспечивает получение резульгг тов измерений флюктуирующих временных ир.тервалов с погрешностями, че превышающими времени задержки одной секции линии 15 задержки, т.е. At,2., 1ТО при наличии линий задержки с секциями,.обеспечивающими задержку на единицы г;анйсекунд, позволяет измерять врегленные интервалы с мак-С1 мальными длительностями, определяамьтми с т марным временем задержки :. ;огосекционных линий задержки с точчостьж до едиГИЦ наносекунд.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ФЛЮКТУАЦИИ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее два измерительных канала, первый из которых ;состоит из последова тельно соединенных ограничителей по верхнему и нижнему уровню, дифференциального трансформатора и усилителя-ограничителя, а второй - КЗ последовательно соединенных ограничителей по верхнему и нижнему уровням и дифференциального трансформатора, а также усилителя-ограничителя, триггер, первый вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя второго измерительного канала, регулируемую линию задержки, вход которой соединен с ВЫХОДСЯ4 урилителя-ограничителя первого измерительного канала многоканальный дискриминатор длительности, содержгиций секционированную линию задержки N блоков формирования, каждый из которых состоит из после- . довательно включенных сумматора, ограничителя и выходного каскада, выходы которых соединены с выходами дискриминатора длительности, причел вход секционированной линии задержки соединен с входом дискриминатора длительности и подуслючены к первым входам всех сумма1оров, вторые входы которых пoдклibчeны к выводал секционированной линии задержки, два переключателя и счетчик импульсов, входы которого соединены с выходами дискриминатора длительности, вход дискриминатора длительности соединен с выходом триггера, ВТОЕЮЙ вход которого через первый )чатель соединен с выходом усилителя-ограничителя перво1Ю измерительного канала и ;выходом регулируемой линии задержки, а вход усилителя-ограничителя второго измерительного канала соединен через второй переключатель с соответ(П ствующими выходами обоих дифференциальных трансформаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройства, в него дополнительно введеg ны блок совп шения и триггер, перши t вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя первого измерительного канала, второй вход соединен с выходом усилителя-ограничителя второго измерительного канала, при этом первый вход блока совпадения со б5дннвн с выходом дополнитель- , ного триггера, вторые входы соединены, с выходами регулируемой линии задержки, выполненной секционированной, а выход блока совпадения соединен с дололнятельньм входом счетчика импульсов.