Цифровой измеритель одиночных временных интервалов Советский патент 1984 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длительности одиночных временных интервалов. Известен измеритель одиночных вре манных интервалов, содержащий генера тор импульсов, ключ, счетчик, управляющий триггер, линию задержки, элементы И, триггеры и дешифратор 1. Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой измеритель одиночных временных . интервалов, содержащий генератор образцовой частоты с автоподстройкой, элемент И, счетчик импульсов, управляющий триггер, интерполятор, состоя щий из многоканальной линии связи, блока элементов И и регистраj элемен та ИЛИ и триггера включения интерполятора.. Первьй вход генератора образцовой частоты соединен с системой автоподстройки, второй - с первым входом управляющего триггера, выход - с пер вым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом управляю .щего триггера, выход - с входами счетчика импульсов и линии задержки интерполятора, вход линии задержки соединен с первым входом первого блока элементов И, а выходы секций с первыми входами остальных элементов И блока элементов И, вторые входы которых соединены между собой . и подключены к выходу триггера включения интерполятора, а выходы - к входам элемента ИЛИ и входам регистра, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами обоих триггеров, пер вые входы которых подключены соответ ственно к входным шинам начала и кон ца измеряемого интервала времени 2. Недостатком известных устройств является невысокая точность измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения. : Поставленная цель достигается тем что в цифровой измеритель одиночных временных интервалов, содержащий счетчик импульсов, вход которого через первый элемент И подключен к выходу генератора образцовой частоты с автоподстройкой, вход которого соединен с шиной Пуск и первым вхо дом управляющего триггера, выход котррого подключен к второму входу первого элемента И, секционированную линию задержки, входи каждый выход секций которой черег соответствующие элементы И первого блока элементов И подключены к входам регистра, и первый элемент ИЛИ, дополнительно введены вторая секционированная линия задержки, второй блок элементов И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и второй регистр, причем второй вход управляющего триггера соединен с шиной Стоп и с входом второй секционированной линии задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элементы И второго блока элементов И подключены к входам второго регистра, а входы и каждый выход секций первой и второй секционированных линий задержки подключены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И, выход которого подключен .к вторым входам элементов И первого и второго блоков элементов И, а вход генератора образцовой частоты с автоподстройкой соединен с входом первой секционированной линии задержки. На фиг. 1 изображена функциональная схема цифрового измерителя одиночных, временных интервалов; на фиг. 2 - один из возможных вариантов реализации секционированной линии задержки. Измеритель (фиг. 1) содержит счетчик 1 импульсов, вход которого через первый элемент И2 подключен к выходу генератора 3 образцовой частоты с автоподстройкой, управляющий триггер 4, выход которого соединен с вторым входом элемента И2,/а первый вход с шинрй Пуск и входом генератора 3, первую и вторую секционированные линии 5 и 6 задержки, первый и второй блоки 7 и 8 элементов И 9, первый и второй элементы ИЛИ 10 и 11, второй элемент И 12, первый И второй регистры 13 и 14, состоящие из триггеров 15, причем второй вход управляющего триггера 4 соединен с шиной Стоп и с входом второй секционированной линии 6 задержки, вход первой линии 5 задержки соединен с выходом генератора 3, вход и каждый выход секций первой и второй линий 5 и 6 задержки соединены с соответствующими входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ 10 и 11 и с , первыми входами соответствующих элементов И 9 блоков 7 и 8, выходы первого и второго элементов ИЛИ 10 и 1 соединены соответственно с первым и вторым входом второго элемента И 12 выход которого соединен с вторыми входами элементов И 9 блоков 7 и 8, а выходы элементов И 9 блоков 7 и 8 соединены с соответствующими триггерами 15 первого и второго регистров 13 и 14. На фиг. 2 приведен пример рбализа ции линий задержек 5 и 6 с использованием волоконно-оптической линии связи (воле). Линия задержки содержит электрический вход 16, соединенный с входным светоизлучателем 17, входную апертуру 18, оптическую выходную апертуру 19 с оптическими сек ционированными выхода.ми 20 и свето воды 21 калиброванной длины. Цифровой измеритель однократных временных интервалов работает следую щим образом. Перед началом измерений все элементы измерителя: управляющий триггер 4, генератор 3, счетчик 1, триггеры .15 регистров 13 и 14 устанавливаются в исходное состояние. С приходом импульса начала измеряемого временного интервала по шине Пуск триггер 4 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент И2, и запускается генератор 3. Соотношения времен срабатывания триг гера 4 и запуска генератора 3 выбираются таким образом, чтобы первый импульс с выхода генератора 3 не поступал на вход счетчика 1. Все последующие импульсы генератора 3 за время действия измеряемого интервала поступают на счетный вход счетчика 4, Одновременно эти импульсы с выхода генерато1 а 3 поступают на вход линии 5 задержки и поочередно формируются на ее выходах и соответственно на выходе элемента ИЛИ 10. До поступления импульса по шине Стоп на входе линии 6 задержки и ее выходах импульсы отсутствуют, как и отсутствуют на выходе элемента ИЛИ 11. Таким образом, в результате наличия элемента И12 до поступления импульса по шине Стоп блоки 7 и 8 элементов И.9 оказываются блокированными по вторым входам нулевым уровнем сигнала с выхода элемента И Суммарное время задержки импульсов секционированной линией 5 задерж ки выбирается равным периоду следования импульсов Тр генератора 3, т.е. в момент времени, когда предьщущий импульс генератора 3 появляется на выходе посл.едней секции линии 5 задержки , последуюш 1Й импульс с генератора поступает на ее вход. CyM iapHoe время задержки секционированной линией 6 задержки выбирается равным , где К - количество выводов секционированной линии 6 задержки или основание позиционного кода, с помощью которого на триггерах 15 регистров. 13 и 14 образуются коды, соответствующие младшим разрядам результата измерения. Предпочтительнее выбирать , т.е. основание выбирать десятичным для удобства снятия показаний без дополнительного преобразования. При поступлении импульса конца измеряемого временного интервала по шине Стоп, который подаётся на линию 6 задержки, триггер 4 устанавливается в нулевое состояние и запрещает дальнейшее поступление импульсов генератора 3 через элемент И2 на счетный вход счетчика 1. Последний зафиксирует значение старших, разрядов результата измерения, r.eJ число целых периодов Т, укладывающихся в измеряемой временной интервал. Если импульс по шине Стоп поступает через время ut после момента появления последнего импульса генератора 3, прошедшего на счетный вход счетчика 1, то за это время At.j импульс с выхода генератора 3 пройдет по линии 5 задержки, применительно к линии задержки, реализованной на воле, путь, длина которого равна -J, L, vui где J - длина одной секции первой линии 5 задержки; V - скорость распространения импульса по ВОЛС. 1. секции второй линии 6 заДлинадержки равна Начиная с момента появления импульса по шине Стоп на секционированных выходах как в первой, так и во второй линиях 5 и 6 задержки формируются выходные импульсы. Если в некоторый момент времени после поступления импульса по шине Стоп на выходах обоих линий задержки сформированы совпадающие по времени выходные импульсы, то они через элементы ИЛИ 10 и 11 поступают соответственно на пер вый и второй входы элемента И12, на выходе которого формируется импульс опроса элементов И 9 блоков 7 и 8, которьй отпирает цепи прохождения импульсов на триггеры 15 регистров t3 и 14. Пусть при этом будет зафиксировано наличие импульса на п-м выходе линии 5 и на т-м выходе линий 6 задержки, что приведет к срабатыванию соответствующих п-гои т-го триггеров 15 регистров 13 и 14. Обозначив отрезок времени от момента появления последнего импульса с выхода генератора 3, прошедшего в счетчик 1 до момента совпадения импульсов на выходах линий 5 и 6 задержки через t., а отрезок времени от момента появления импульса по шине Стоп до того же момента совпаде ния импульсов через tj, заметим, что отрезок времени 4t, подлежащий измерению, равен разности . x-VS- , При этом -1 соответствует целому числу секций линии 5 задержки, прошедших импульсом за время -t , т.е. ке; OK о если до момента совпадения импульсов ;на выходах линий 5 и 6 задержек вто рой импульс с генератора 3 появляет ся по линии 5 задержки. Интервал времени i,.пpи этом раве mgg, ni-j-gi m(K-) Следовательно, измеряемый отрезо 4 i V равен m(K-1)i 0 . о (n-m) k Из полученной зависимости следует, что измеряемый интервал 4tx содержит m частных отрезков времениТ /К,,,соответствующих младшему разряду результата и (п-т), если или (n+k-m), если , частных отрезков , определяющих старший разряд из двух младших разрядов результата, Таким образом, зафиксировав номера сработавших триггеров 15 регистров 13 и 14 соответственно пит, определяется истинное значение двух младших результатов измерения. Номер m соответствует непосредственно младшему из двух зафиксированных разрядов в позиционном коде, а для определения второго (старшего) разряда необходимо вычесть m из п, кроме того, если необходимо добавить к разниде число К. По отн-ошению к известному техническому решению измеритель позволяет, фиксировать результат измерения с точностью до второго знака после запятой от целого числа величины периода генератора образцовой частоты, тогда как известное устройство позволяет осуществлять измерения с точностью до первого знака после запятой величины периода генератора образцовой частоты. Чтобы получить возможность измерения более коротких временньрс интервалов секционированные линии 5 и 6 задержки могут быть вьшолнены в виде входного светоизлучателя 17 и набора световодов 21 различной длины (фиг. 2). Луч, проходя через световоды 21 разной длины, появляется на выходах 20 через разное время. В качестве светоизлучателя 17 может использоваться инжекционный полупроводниковый лазер, а в качестве элементов И и ИЛИ соответственно последовательно или параллельно включенные фотоприемники, например, лавинные фотодиоды. Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известными обеспечивается повышенная точность измерения одиночных временных интервалов.

Tr-l

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОДИНОЧНЫХ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий счетчик импульсов, вход которого через первый элемент .И подключен к выходу генератора образцовой частоты с автоподстройкой, вход которого соединен с шиной Пуск и первым входом управляющего триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, секционированную линию задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элементы И первого блока элементов И , ключены к входам регистра, и первый элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены вторая секционированная линия задержки, второй блок элементов И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и второй регистр, причем второй вход управляющего триггера соединен с шиной Стоп и с входом второй секционированной линии задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элементы И второго блока элементов И подключены к входам второго регистра, а входы и каждый выход секций первой и второй секционированньк линий задержки подключены (Л соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому . и второму входам второго элемента И, выход которого подключен к вторым входам элементов И первого и второго блоков элементов И, а выход генею X ратора образцовой частоты с автоподстройкой соединен с входом первой N9 секционированной линии задержки.