Многоканальное устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных характеристик нескольких непериодических процессов, в частности в физическом эксперименте, радиолокации. Известно устройство для измерени временных интервалов в непериодичес ких последовательностях импульсов, содержащее адресный формирователь, запоминающий блок, сутугматор, блок ин дикации , генератор, регистры, контактные переключатели Clj. Недостатками указанного устройства являются невысокая точность измерений и относительная сложность. Точ ность измерения известного устройст ва ограничена п |едельной частотой счетчика. Кроме того, устройство не позволяет измерять интервалы между импуЛВсами в разных каналах при совпадении импульсов .начала либо конца интервала, либо обоих одновременно. Наиболее близким к предлагаемому является многоканальное устройство для измерения временных интервалов непериодических последовательностях импульсов, содержащее последователь но Соединенные многофазный генератор и измерительный счетчик, запоминающий блок, блок управления, формирователь адреса и сумматор-вычислитель первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, а первый выход соединен с входом блока индикации . Известное устройство не позволяет измерять временные интервалы в непериодических последовательностях , импульсов в случаях совпадения по времени импульсов этих последовательностей в разных каналах. Кроме того, оно требует специальной синхронизации работы всех узлов. При совпадении по времени импуль сов в последовательностях хотя бы двух каналов происходит неправильная запись признака канала. Записывается код признака только одного и каналов, а не всех, В результате им пульсные сигналы в других каналах маскируются, не принимаются во внимание. Это приводит к существенным ошибкам при измерении интервалов ка между импульсами в одном канале, та и между каналами, и уменьшает точность измерений в целом, в особенно ти при совпадении по времени импуль сов последовательностей нескольких каналов. Точность измерения в известном устройстве зависит также от разреше ния логических элементов, объединяющих последовательности разных каналов и элементов синхронизатора. Из-за объединения последовательностей, конечной разрешающей способнос ти этих элементов и конечной длителььости реальных импульсов последовательностей возможно маскирование импульсов не только совпадающих, но и перекрывающихся по длительности, либо расположенных лруг относительно дрд/га по времени ближе, чем на величину разрешающей способности логических элементов, что в ряде случаев не позволяет использовать высокое разрешение, обеспечиваемое многофазным генератором. Требование специальной синхронизации работы всех узлов усложняет устройство. Цель изобретения - повышение точ ности и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов, содержащее последовательно соединенные многофазный генератор и измерительный счетчик, запоминающий блок, блок управления, формирователь адреса, сумматор-вычислитель, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, а первый выход соединен с входом блока индикации, введен блок мультиплексоров, информационные входы которого подключены к выходам запоминающего блока, а управляющий вход соединен с выходом формирователя адреса и вторым входом ciTviMaTOpa-вычислителя, третий вход которого подключен в .выходу блока Мультиплексоров, первый вход записи запоминающего блока подключен к второму выходу блока управления и к первому входу формирователя адреса, остальные входы записи запоминающего блока подключены к шинам измерительных каналов, первый и второй уп.равляющие входы запоминающего блока подключены к выходам многофазного генератора и счетчика соответственно, второй выход сумматора вычислителя соединен с входом блока управления, третий выход которого подключен к второму входу формирователя адреса. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграм.ы его работы. Устройство содержит шины 1 измерительных каналов, многофазный генератор 2, счетчик 3, запоминающий блок 3, блок 5 управления, формирователь 6 адреса, блок 7 мультиплексоров, сумматор-вычислитель 8, блок 9 индикации, В качестве блока 5 может быть использован регистр. На временных диаграьвдах работы устройства (фиг. 2 (для простоты рассмотрен случай трех каналов, три шины 1, четырехфазный генератор 2 н двухразрядный счетчик 3) обозначены

сигнал 10, 5шравляющнй режимами работ Измерение, Индикация и действующий на третьем выходе блока 5 (ТН и ТК - моменты начала и окончания сигнала 10)-; измерительные импульсы 11 по первому каналу; измерительные импульсы 12 по второму каналу; измерительные импульсы, 13 по третьему каналу; моменты Т1 - Т8 измере.ния, обусловленные импульсами 11-13; сигналы 14 на выходах мно- О гофаэного генератора 2 с дискретностыо и периодом повторения Тд ; сигналы 15 на выходе первого разряда измерительного счетчика 3; сигналы 16 на выходе второго разряда изме- 15 рительнрго счетчика 3 с высокостабильным периодом Т повторения; кодированные значения 17 сигналов 1416, поступающих на запоминающий блок 4 от генератора 2 и счетчика 3; ко- 20 дированные значения 18 первого канала, записываемые в блоке 4 импульсами 11; кодированные, значения 19 второго канала, заяисьаваемые в блоке 4 импульсами 12; кодированные значе- 25 ВИЯ 20 третьего канала, записываешзе в блоке 4 импульсами 13.

Устройство имеет два режима работы: Измерениеи Индикация, которые разделены во времени. Возмо- ЗО жен также полный останов работы устройства. В этом случав на всех выхо- дак блока 5 нулевые коды, шины 1 .бло- . ка 4 и работа формирователя 6 адреса заблокированы сигналом со второго j и третьего выходов блока 5; а сумматор-вычислитель, 8 заблокирован по первому входу сигналом с первого выхода блока 5, аналогичным сигналу 10 (не показан на фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

В режилю Измерение в исходном СОСТОЯНИИ (до момента ТН на фиг. 2) на выходах блока 5 управления и формирователя 6 - нулевые коды, генера- 45 тор 2 непрерывно формирует последовательности сигналов .14. Первая из этих последов атель нос тёй подсч итыв ае тс я счетчиком 3. Последовательности сиг,налов Д 4 сдвинуты одна относительно 50 другой по фазе на величину ДТ. Период Tg-j. определяет необходимое быстродействие счетчика 3, а Т - дискретность измерения временньзх интерВсшов. Период Тэт может выбираться jj из соотношения , где Ks2,3,4, ..., К - целое число. При увеличении К может быть снижено быстродействие счетчика 3, либо увеличена точносзть .измерения (за счет уменыае- , ния ЛТ) без изменения его быстродействия. В рассматриваемом случае .

Яоскольку блок 4, формирователь 6, сумматор-вычислитель 8 заблокированы, на их выходах отсутствуют изме- 5

нения кодов, в частности сохраняются нулевые коды.

При подаче сигнала 10 происходит включение Олока 4. Поскольку на трет ем выходе блока 5 будет нулевой код, то формирователь б продолжает оставаться заблокированным. По шинам 1 блока 4 действуют с момента ТН импульсы 11-13, в результате чего Производится запись в блок 4 в моменты времени Т1-Т 8 по соответствующим каналам кодированных Значений 17. Запись производится автономно и последовательно по каждому каналу в независимые ячейки блока 4.

кодированные значения 17, поступающие на входы блока 4, имеют периодичность появления равную Т, поскольку работа многофазного генератора 2 и счетчика 3 происходит непре рывно.. Это позволяет обеспечить уменьшение дискретности до величины йТ-Тэт/К или увеличение точности в К раз..

Поскольку импульсы 11-13 действуют по разным шинам блока 4, то запись кодированных значений 18-20 под .действием- совпадс1Ю1цих импульсов i |1Ь;13 (например, в момент Т5) производится одновременно по всем- каналам Таким образом, исключается маскирование импульсом одного из каналов импyльqoв других каналов. В блоке 4 в рассматриваемом случае запоминается .код временного отсчета кодированных значений 18-20, соответствующего моменту Т5 прихода измерительных импулсов 11-13 как по первому, так и по второму и третьему каналам.

Маскирование исключается и в случях перекрытия измерительных импульсо в разных каналах по длительности, например,, в моменты Т7 и ТВ. Если в качестве действующего при записи .в моменты Т и Т8 рассматривать.фронт (а не срез) импУ льсных сигналов 13 и 14, длительность которых- показана, на фиг. 2 пунктиром, то легко убедиться, что в результате независимой записи по каналам второму и третьему в блок 4 будут записаны, кАк код, соответствующий моменту Т7, так и код, соответствукяций моменту Т8.

Это позволяет повысить точность измерения за счет полной регистрации в непериодических последовательностях импульсов при совпадении или перекрытии во времени в разных каналах.

В режиме Индикация на втором выходе блока 5 устанавливается низкий уровень сигнала 10 (момент ТК фиг. 2) блокирующий шины 1, на третьем выходе блока 5 устанавливается сигнал, разблокирующий фо 4ирователь 6 и задакнций код признака выбираемого канала. ,На первом выходе блока 5

задается сигнал управления режимом .:-:ирозакия су 4 матора-вьр1ислителя ,-, В (рормирователе б устанавливается акже код номера ячейки запоминающео блока , соответствующего порядкеому номеру измерительного импульса, записанного в дг.няом канале, либо улевой код при измерении всех вреенных интервалов в последовательности измерительных импульсов этого канала.

В момент ТК происходит запуск форирователя б, сигналы с выхода которого поступают на управляющий вход блока 7 мультиплексоров и на второй вход сумматора-вычислителя 8. В результате происходит мультиплексирование записанных в блоке 4 кодированных значений моментов времени, соответствующих заданному каналу и установленному номеру измерительного импульса в какале„ {(одированные значения аоступают на третий вход сумматора-вычислителя 8, в зависимости от сигнала управления от блока 5 на третьем входе сумматоравычислителя 8, или производится cyi-- Мирование поступающих кодов. Во время суммирования на втором выходе сумматора-вычислителя 8 появляется сигнал, запрещающий в блоке 5 на время вычислений задание новых кодов управления.

Таким образом отсутствует необходимость в специальной синхронизации процессов считывания кодов иэ блока и вычисления в су4мматоре-вычислителе 8, Путем введения блока 7 мультиплексоров обеспечивается дочсние считывания кодов как различных по порядковому номеру измерительного импульса згчданного канала, так и различных каналов,. За счет введв ггйя связи с второго выхода сушлатора-вычисл1-;теля 8 на вход блока 5 обеспечивается асинхронный редким управления и вычислительной обработки кодов с темпом, определяемым процессом вычислений, что упрошает устройство.

Для измерения временного интервала, например, между импульсами третьего каналг; в моменты времени Т2 и Т5 (фиг. 2) необходимо задать в формирователе б код. соответствуюгдий порядковому номеру измерительного импульса 13 в момент Т2, Тогда при первом разрешающем сигнале на первом выходе блока 5 в cyMiviaTop-вычислитель 8 записывается обратный код данных для

момента Т2 - 1010 (начиная со старшего разряда) . Поскольку вычислений в cyiviMaTOpe-вычислителе 8 не производится, с его второго выхода поступает сигнал, разрешающий выдачу на первом выходе блока 5 следующего разрещающего сигнала. При действии второго разрешающего сигнала с выхсзда блока 5 на первый вход сумматора-вьпислителя 8 код Т2 1010 суммируется с кодом данных для момента Т5 - 1101. На выходе сумматора-вычислителя 8 появляется код 0111, что соответствует 7, равный целому числу квантов ДТ, содержащихся в измсвряемом временном интервале. В интервале Т5-Т2 (фиг, 2) содержатся 7 квантов (Т. Максимальное значение измеряемого временного интервала двумя импульсами не должно превышать значения Т,

Значения кода временного интервала с выхода сумматора-вычислителя 8 поступают на блок 9 индикации для визуального представления.

В зависимости от задаваемых сигНс1лов на выходах бчока 5 и на выходе формирователя б можно задать различные режимы измерений. В ч стности, управляя режимом сумматоравычислителя по первому входу можно суммировать коды, соответствующие моментам действия не только рядом саоящих измерительных сигналов (Т1, ТА), но и в сериях щшульсных сигналов, моменты действия которых выбраны между рядом стоящими парами , имеющими один общий импульс или парами разных импульсов ( Т 2, Т 8)

Оперативно изменяя код признака (Канала на выходе блока 5 и Формирователя б можно проводить такие измерения между импульсами разных каналов, о17еративно изменяя код номера импульса на выходе формирователя 6 ме.-кду любгд1ми (по номеру импульсами разных каналов.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения при совпадении или перекрытии по длительности измерительных импульсов в разных каналах за счет исключения маскирова шя их путем автономной и независимой регистрации. Кроме того, оно отличается простотой структуры, благодаря обеспечению асинхронного режима управления и вычислительной обработки с темпом, определяемым процессом вы 1ислений.

Фиг. г

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В НЕПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОСЛЕДОВА ЛЬНОСТЯХ ИМПУЛЬСОВ, содержацее последовательно соединенные многофазный генератор и измерительный счетчик, эапоминаюций блок, блок управления, фо шрователь адреса, сукматор-вычие литель,первый вход которого подключен к первому выходу блока управле кия, а первый выход соединен с вхоIдом блока индикации, отличающееся тем, что, с целью повшиения точности и упрощения устройства, в него введен блок мультиплексоров, ииформационные входы которого подключены к выходёш запоминающего блока, а управляющий вход соединен с выходом формирователя адреса и вторсм входом сумматора-вычислителя, третий вход которого подключён к выходу блока мультиплексоров, первый вход записи запоминающего блока подключен к второму выходу блока управления и к первому входу формирователя адреса, остальные входы записи запоминаюцего блока подключены к шинам измерительных каналов, первый и второй равляюцие входы запоминающего бло ка подключены к выхоДаш многофазноТо генератора и. счетчика соответствёнио, второй выход сумматора-вычислителя соединен с входом блока управлений , третий выход которого под-, ключей к входу формирователя адреса. :о 4; о :о