Устройство для измерения повторяющихся интервалов времени Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

Изобретение отнссигся к радиоизмери тельной технике и может найти применение при различных временных измерениях Известно устройство для измерения ин тервалов времени, работа которого основана на методе прямого счета числа импуль сов опорной последовательности с постоян ным периодом TQ, уложившихся в измеряемый интервал времени, оно содерж 1Т входные формирователи, формирователь временного интервала, селектор и счетчик Ci 3 . OckoBHbiM недостатком известного уст ройства является большая погрешность квантования (+ единица счета). Известно устройство - стохастический измеритель повторяющихся интервалов времени, в котором случайность вводится в погрешность за счет того, что для авпо нения временных интервалов используется последовательность счетных импульсов со случайным периодом следования, которое содеришт формирователь сигнала 1-го канала, формирователь сигнала 2-го канала, формирователь времендагх интервалов, селектор, счетчик, устройство усреднения, устройство индикации, генератор шума, фазовый модулятор, формирователь импуль сов, .опорный генератор 23. Недостатком этого устройства является то, что нарастание дисперсии при увеличении измеряемого интерйвала времени существенно снижает точность известных стохастических измерителей. Цель изофетения - повышение точности измерений.. Поставленная цель досшгается тем, что .устройство для измерения повторяк щихся интервалов времени, содержащее формирователь сигнала первого и формирователь сигнала второго каналов, входы которых являются входами устройства, формирователь интервалов времени, выход которого подключен к первому входу селектора,выход которого соединен с входом ( счетчика импупьсав, выжод которого чере блок усреднения подключен к входу блока индикации, генератор гшорной частоты и генератор шума,выходы которых подключены соответственно к первому и второму дам фазового модулятора, выход которого соединен с входом первого формирователя им пульсов, введены второй формирователь им пульсов и ава блока временной привязки,первые входы которых пойключены к выходам соответственно формирователя сигнала пе|Жого канала и формирователя сигнала второго канала, вторые входы блоков временной привязки объединены и соединены с выходом первого формирователя рмпульсов, а выходы подключены к первому и второмувходйм соответственно формирователя интервалов времени, выход генерато ра опорной частоты срединен с входом второго формирователя импутосов , выход которого подключен к второму входу се- . лектора. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, которое содержит формирователь 1 сигнала первого канала, формирователь 2 сигнала второго канала, фор.мирователь 3 интервалов времени, селектор 4, счетчик 5 импульсов, блок 6 усреднения, блок 7-индикации, генератор 8 шума, фазовый модугаятор 9, первый форми чЬатель 1О импульсов, генератор 11 опорной частоты, второй формирователь 12 импульсов, первый блок 13 временной привязки, второй блок 14 временной привязки. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства приведены на фиг. 2, где сц - периодическая последовательность стартовых импульсов на первом Екоде устройстЬа; б - периодическая последовательность стоповых импульсов на втором входе устройства; е- вспомогательная последовательность импульсов со случайным периодом следования на выходе первого формирователя 10 импульсов; 1, -последовательность импульсов на выходе первого блока 13 временной привязки; д - последовательность импульсов на выхо ле второго блока 14 временной привязки; е- последовательность импульсов на выхо де формирователя 3 интервалов времени; ж -последовательность счетных импульсов с постоянным периодом на выходе второго формирователя 12 импульсов; з -пачки счетных импульсов на выходе селектора 4. Устройство работает оледукяцим образом. Периодические последовательности импульсов Старт и Стоп, задержанные относительно друг цруга на время Т,которое , необкодимо измерить, поступают на первый и второй Ёкоды cooiBeTCTBefiHo (фиг. 2 а,б) и нормалиауаются по длительности и амплитуде в формирователях 1 и 2. С приходом импульса Старт блок 13 временной привязки взьзделнет из вспомогательной последовательности импульсов со случайным периодом следования (фиг. 2 в) бпижайщий импульс (фиг. 2 г). Аналогичные операции проделываются блоком 14 временной привязки с приходом импульса Стоп по второму входу. Импульсы с-выходов блоков 13 и 14с равновероятным в интервале 1о временным положением используются для формирования послеаовательности прямоугольных импульсов случайной алительнос ти Эта операция выполняется с прмошыофорКЩ5б&а Тел я 3 интервалов времени. Импульсы с вь1хода формирователя 3 открывают ceJienfTbp 4 по первому входу, а по второму входу селектора 4 подается последовательность счетных импульсов с постояншлм периодом следования Т (фиг, 2 ж). При этом на выходе селектора 4 образуются пачки со случайным числом счетных импульсов (фиг. .2з)« которые считаются счетчиком 5. Блок 6 усреднения определяет среднее число п импульсов в пачке, и результат намерения индицируется блоком 7 индикации. Вспомогательная последовательность импульсов со случайным периодом следования формируе1х:я из сигнала генератора 11, имеющего период Т,путем его фазовой модуяяши в фазовом мрдуляторе 9 шумовым - напряжением с reHepiaToра 8 шума. Для обеспечения равновероятного в интервале Т распределения временного положения импульсов вспомогательной П1Х ледовательности необходим достаточно большой индекс шумовой фазовой модуляции.. Из выходного сигнала фазового модулятора по положительным переходам через нутш формируются короткие импульсы в первом формирователе 10 импульсов. Периодическая последовательность счет ных импульсов также формируется из сиг нала генератора 11 по положительным пе реходам через ноль 60 втором формирователе 12. Повьпнение точности устройства объясняется тем, что операция введения случайности и операция заполнения временны интервалов счетными импульсами вьшолня ются раздельно, в то время как в извест нкк устройствах обе эти операции вьшолняются одновременно за счет использования счетных импульсов со случайным периодом следования. В настоящем устройсч ве, случайность в погрешность измерения вводится за счет операции временной привязки импульсов Старт и Стоп к импульсам вспомогательной случайной последовательности. Этим достигается случайное равновероятное в интервале Т распределение положения начала и конца сформированных временных интервалов относительно последовательности счетных импульсов. На фиг, 21-, д показаны штриховкой возможные временные положения импутльсов на выходах блоков 13 и 14, привязки, а на фиг. 2, е положения начала и конца временных интервалов. Заполнение временных интервалов производится счет- . ными импульсами с постоянным, периодом следования Тр, поэтому в процессе счета импульсов в пачке не возникает погрешности из-за накопления дисггерсни. Результат единичного измерения может случайным образом изменяться только на +1 счета независимо от длительности измеряемого интервала (фиг. 2з). Единствёншэй погрешнортью остается случайная погрешность квантования с дисперсией Т2 /6. .. - В известном устройстве дисперсия единичного измерения больших интервалов не менее Т , следовательно настоящее устройство дает как минимум шестикратный выигрыш по диспе рсш единичного измерения и, следовательно, по дисперсии усредненного резутвьтата при одинаковом числе усредняемых пачек импульсов. Настоящее устройство дает также возможность экономии времени измерения по сравнению.с известньпли устройства ми при одной и той же -погрешности измерения. В предлагаемом устройстве можно использовать вдвое меньшее число пачек импульсов и получить более точный результат. Двукратное сокрщцение числа пачек импульсов эквивалентно сокращению в два раза времени получения одного усредненного результата измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПСЖТОРЯЮШИХСЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ, содервкащее формирователь сигнала первого и формирователь сигнала второго каналов, входы которых являются входами устройства,, формирователь интервалов времени, выход которого подключен к первому ВХОДУ селектора, выход которого соединен с вхоДом счетчика импульсов, выход которого через блок усреднения подключен к входу блока индикации, генератор опорной частоты и генератор шума, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам фйзового модулятора, вькод которого соединен с входом первого формирователя имдульсов, отличающийся тем, что, с целью повышетшя точности измерений, в него введены второй формирова. тель импульсов и два блока временной привязки, первые входы которых подкяк чены к выходам соответственно формирователя сигнала первого канала и формирователя сигнала второго канала, вторые входы блоков временной привязки объединены и соединены с выходом первого формирователя икшульсов, а выходы подключе i ны к первому и второму входам соответственно формирователя интервалов времеш (Л выход генератора опорной частоты соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого подключен к .второму входу селектора. .

Пг-З

Фиг.2

ш