Измеритель временных интервалов Советский патент 1989 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к измерительньм устройствам ядерного приборостроёш1Я, и предназначено для измерения и кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядернофизических экспериментах.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является измеритель временных интервалов, содержащий генераторj выход которого соединен с.первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу триггера управления и к первому входу блока временной трансформации, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами соответственно блок а задания коэффициента трансформации, выход . которого соединен с первым входом триггера управления, основной адресный. счетчик, второй вход триггера управления соединен с вторьм входом блока временной трансформации.

К недостаткам этого измерителя временных интервалов можно отнести трудность и сложность обеспечения стабильности регистрируемых временных спектров и положения в них временных пиков при больших коэффициентах трансформации что приводит к снижению точности измерений.

Целью изобретения является повьш1ение точности измерений путем повышения стабильности временного разрешения измерителя при больших значениях коэффициента тpaнcфop «ции и устранения влияния дрейфа временного порога,

Поставленная цель достигается тем, что в извест1ый измеритель временных интервалов, содержащий генератор, выход которого соединен с первым входом первого элемента i,., второй виод которого подключен к выходу триггера управления и к первому входу блока временной трансформации, первый и вто рой выходы которого соединены с первьм и вторьм входами соответственно блока задания коэффициента трансформации, выход которого соединен с первым входом триггера управления, основной адресный счетчик, второй вход триггера управления соединен с вторым входом блока временной трансформации, введены блок управления, два блока селекции, регулируемьй элемент задерж ки, второй и третий элементы И, дополнительный адресный счетчик, блок коммутаторов и элемент задержки, причем первьй выход блока управ;тения соеди ен с первьми входами первого и второго блоков селекции, вторые входы которых подключены к входам Старт и Стоп измерителя соответственно, выход п«грвого блока селекции соединен

с вторьм входом блока временной трансформации, к третьему входу.которого через регулируемый элемент задержки подключен выход второго блока селекции, второй выход блока управления подключен к первому входу второго элемента И и установочному входу дополнительного адресного счетчика, счетный вход которого соединен с вы.ходом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к третьему выходу блока управления, а выход - к счетному входу основного адресного счетчика, установочные входы которого подключены к соответствующим вькодам блока коммутаторов, входы которого подключены к соотвествующим выходам дополнительного адресного счетчика, выход блока задания коэффициента трансформации через элемент задержки подключен к управляющему входу блока коммутаторов, выход триггера управления соединен с входом блока управления,

Такое схемноерешение позволяет повысить стабильность временного разрешения при больших значениях коэффициента трансформации и устранить влияние дрейфа временного порога блока временной трансформации, так как информация о флуктуа циях и дрейфе порогов формирующих и преобразующих устройств измерителя в виде кода записывается и периодически обновляется в дополнительном адресном счетчике с помощью устройства уцравления. Перед каждым измерением эта информация с помощью блока коммутаторов переписывается в основной адресньй счетчик в виде обратного кода, что позволяет в процессе измерения временного интервала автоматически вычитать флуктуирующие и дрейфующие временные добавки, вносимые формирующими и преобразующими устройствами измерителя, и получать правютьный код измеряемого временного интервала.

На чертеже изображена блок-схема измерителя временных интервалов.

Измеритель содержит генератор 1, элемент И 2, основаой адресный счетчик 3, триггер 4 управления, блок 5 временной трансфо)ма11ни, включакяций элементы ИЛИ 6 и 7.и преобразователи 8 и 9 временных интервалов, блок 10 задания коэффициента трансформации. .51 которьй содержит элемент ИЛИ 11 и счетчик 12, блок 13 управления, блоки 14 и 15 селекцйц, регулируемый элемент 16 задержки, два элемента И 17 и 18, допсшнительный адресный счетчик 9y блок 20 коммутаторов и элемент 21 задержкиw Эл емент И 2 выполняет функцию основного клапана пропускающего импул сы генератора 1, при взведенномтриг гере 4 управления, либо на основной адресный счетчик 3, либо на Додопнительный адресньй счетчик 19, в завис мости от поступаюпщх с блока 13 управпения уровней на элементы И 17 и18, Блок 5 временной трансформаций увеличивает входной временной интервал в определенное число раз. Это чи

ло, называемое коэффициентом трансфор-20 ет на третий вход блока 5 временной мации, устанавливается с помощью блока трансформации и снимает блокировку с 10 задания коэффициента трансфбрмации, преобразователей 8 и 9. Сигнал с выхоблок 13 управления периодически об-да блока 14 селекции поступает также

новляет информа1Д1ю о временном пороге на первый вход блока 5 временной трайизмерителя в виде кода в дополнитёль- 25 сформации. Сигнал с выхода другого адреснся счетчике 19. Частота обновления этой информации определяется скоростью дрейфа временного порога измерителя и зависит от коэффициента трансформации, с увеличени1ем его значения частота обновления инфор мации о величине временного псфога увеличивается. Блоки 14 и 15 селекции идентифицируют сигнал, поступивший от блока 13 управления ,вьщеляют его и подают на входы блока 5 временной трансформации. Регулируемый элемент 16 задержки осуществляет задержку .сиг нала на входе Стоп блока 5 времен-. ной трансформации на необходимую ввли чину, в целях достижения оптимальной витальности цикла получения информации о величине временного порога измерителя, в виде кода, в зависимости от величины коэффициента трансформации. Дополнительный адресный счетчик 19 хранит информацию о величине временного порога измерителя. Блок 20 коммутаторов обеспечивает установку основного адресного счетчика 3 .в обратнс коде относительно кода, хранимого в дополнительном адресном счетчике 19. Элемент 21 задержки служит для задержки сигнала установки триггеров оснсшного адресного счетчика 3 на длительность, необходимую для съема информации с основного адресного счетчика 3 s систему регистрации (на чертеже не показана). 7 Измеритель временных интервал ов работает след) образом. При включении измерителя временных интфвалов блок 13 управления блокирует элемент И 18, устанавливает триггер 4 дополнительного адресного счетчика 19 в исходное состояние снимает блокировку с элемента И 17 и «одает уровень на блоки 14, 15 селекции, котррьй блокирует другие их входы. Сигнал с выхода блока 14 селекции, оюеленный из поступившего уровня, взводит триггер 4 управления, который подает разрешающий уровень на элемент И 2, и импульсы генератора 1 через элемент И 17 поступают на дополнительный адресный счетчик 19. Уро« вень с триггера 4 управления поступаблока 15 селекции, вьщеленный из поступившего уровня блока 13 управления, через регулируемый элемент 16 задержки поступает la второй вход блока 5 временной трансформации. Временный интервал, заключенный между сигналами, поступившими по первому и второму входам блока 5 временной трансформации, удваивается преобразователем 8. ; Сшнал с первого выхода преобразователя 8, соответствующий концу входного временного интервала, поступает на первый вход второго преобразователя 9 и через элемент ИЛИ 11, вход которого является одним из. входов блока 10 задания коэффициента трансформации, поступает на счетчик 12 и регистрируется в нем. Сигнал с второго выхода преобразователя В поступает на второй вход второго преобразователя 9. Временной интервал, заключеннйй между входньгш сигналами преобразователя 9, равен временному интервалу, заключенному между сигналами .Старт и Стоп, и удваивается в этом преобразователе. Сигнал с первого выхода второго, преобразователя 9, Соответствующий концу временного интервала, поступивше- го на его входы, подается через элемент ИЛИ 11 на счетчик 12 и регистрируется в нем. Сигнал с первого выхода второго преобразователя 9 поступает также-на другой вход элемента ИЛИ 6. Сигнал со со второго выхода преобразователя 9 поступает на вход элемента ИЛИ 7. Си налы с выходов элементов ИЛИ 6 и 7 поступают на входы преобразователя 8 Временной интервал, заключенньй меяд ЭТ1ШИ входными сигналами преобразова теля 8, опять равен входному временлому интервалу, заключенному между сигналами Старт и Стоп. Преобраз ватель снова удваивает этот временный интервал, и сигнал с выхода преобразователя 8 через элемент ИЛИ J i поступает на счетчик 12 блока 10 .задания коэффициента.трансформации и на юсод преобразоват.еля 9, На другой вход этого преобразователя 9 поступа ;ет сигнал с второго выхода преобразователя 8. Последовательная работа двух преобразователей временных интервалов с коэффициентом преобразования, равным двум, будет продолжаться до тех пор, пока не заполните счетчик 12, При заполнении этого счет чика сигнал с его выхода возвращает TiHirrep 4 управления в исходное состояние, блокируя тем самь. преобразователи 8 и 9 и снимая разрешающий уро вень с элемента И 2, прекращая поступ ление импульсов генератора 1 через элемент И 17 на дополнительный адрес ный счетчик 19. Сигнал с выхода блока 10 задания коэффищ1ента трансформация через элемент 21 задержки поступает на блок 20 коммутаторов и через него переносит инЬормацию из дополнительного адресного счетчика 19 в основной адресный счетчик 3 в виде дополнительного кода. Таким образом, информация о временном пороге измерителя, временных интервалов занесена в основной адресный счетчик 3 в виде дополнительного кода. Блок 13 управления заканчивает,: ;( инициирование необходимых сигналов, блокирует элемент И 17, снимает блокировку с элемента И 18 и входов бло ка 14 и 15 селекции, соединенных соответственно с шиной Старт и шиной Стоп. Сигнал Старт, поступивший на вход измерителя и появившийся на выходе блока 14 селекции, взводит триг гер 4 управления,который подает, разрешающий уровень на элемент И 2. Импульсы с генератора 1 поступают теперь через элементы 2 и 18 на основной адресный счетчик 3. Сигнал с выхода блока 14 селекции поступает так же на вход блока 5 временной трансформации, которьй по его третьему входу деблокирован уровнем с триггера 4 управления. Сигнал Стоп, прошедший на вход блока 15 селекции, с его выхода через регулируемый элемент 16 задержки, поступает на вход блока 5 временной трансформации, который в совокупнос ти с блоком 10 задания коэффициента трансформации работает таким же образом, как описано. При заполнении счетчика 12 в блоке 10 задания коэффициента трансформащ1и сигнал с его выхода возвращает триггер 4 управления в исходное состояние, блокируя при этон в блоке 5 временной трансформации преобразователи 8 и 9 и снимая разрешающий уровень с элемента И 2, прекращая пост тупление импульсов генератора 1 через элемент И 18 на основной адресный счетчик 3, Особенность работы адресного счет Чика 3 заключается в том, что в нем в дополнительном коде хранилась информация о временном пороге измерителя. По мере поступления импульсов с генератора 1 счетчик заполняется и информация о временном пороге измерителя, записанная в нем, уменьшается и при полном заполнении счетчика информация о временном пороге в счетчике равняется нулю и далее в счетчик записывается информация о временном интервале, заключенном между сигналами Старт и Стоп, Таким образом, путем досчета импульсов генератора 1 до переполнения адресного счетчика 3 в нем осуществляется цифровое вычитание временного порога измерителя временных интервалов. Сигнал с выхода блока 10 задания коэффициента трансформации через элемент 21 задержки поступает на блок 20 коммутаторов и через него вновь переписьшает информацию из дополнительного адресного счетчика 19 в основной а,цресный счетчик 3 в ввде допол ьштельного кода. Измеритель временных интервалов опять готов для 1фиема сигналов Старт и Стоп, Спустя некоторое время, если триггер 4 управления находится в исходном состоянии или по возвращении его в исходное состояние, блок 13 управления вновь инициирует нeoб:ioдимыe tn rнaлы получения информации о временном пороге измерителя в его дополнительном адресном счетчике 19.,

Использование в измерителе временных интервалов дополнительных элементов и связей между ними позволяет обеспечить долговременную, независя-: щую от изменения температуры, стабильность временных спектров, положение в них временных пиков и высокое временное разрешение при большом кот , эффицивите трансформации, так как

устраняется влияние нестабильностей и дрейфа, связанных с изменением порогов формирую1щх и преобразующих узлов измерителя. Периодическое обновление информации о временном пороге измерителя в его дополнительном адресном счетчике и постоянное вычитание этой информации в циклах измерения из основного адресного счетчика в цифровом виде обеспечивает высокие метрологические параметры измерителя временных интервалов.

татт

жи

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий генератор, выход которого соединен с первьм входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу триггера управления и к первому входу блока временной трансформации, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторьм входа1ш соответственно блока задания коэффициента трансформации, выход которого соединен с первым входом триггера управления, основной.адресный , второй вход триггера управления соединен с вторьм входом блока щ еменной трансформации, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем повьшения .стабильности временного разрешения измерителя при больших значениях коэффициента трансформации и усТ1 анения влия.ния дрейфа временного порога, в него введены блок управлешя, два блока селекции, регулируемый элемент задержки, второй и третий элементы И, дополнительный адресный ;счетчик, блок коммутаторов и элемент задержки, причем первый выход блока управления соединен с первыми входами первого и второго блоков селекции, вторые входы которьге подключены к входам Старт и Стоп измерителя соответственно, выход первого блока селекции соединен с вторым входом блока временной трансформации, к третьему входу которого через регулируеш 1й элемент задержки подключен выход . второго блока селекции, второй выход блока управления подключен к первому входу второго элемента И и установочному входу дополнительного адресного счетчика, счетньй вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с выхо-; дом первого элемента И и первый вхо- , дом третьего элемента И, второй вход которого подключен к третьему выходу блока управления,а выход - к счетному входу основного адресного счетчика, установочные входы которого подключены к соответствующим выходам блока коммутаторов, входы которого подключеш к соответствующим выходам дополнительного адресного счетчика, выход блока задания коэффициента трансформащш через элемент задержки подключен к управляющему входу блока коммутаторов, выход триггера управления соединен с входом блока управления .