Устройство для измерения повторяющихся временных интервалов Советский патент 1985 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относлтся к импульсной технике и может быть использовано в тек oOjracTHx техники, где требуется измерять повторягадиеся интервалы времени, либо другие иеличины, которые могут быть преобразованы во временной интервал, например, в фазовых измерениях, при измерении электрического напряжения, тока, температуры и т.п.

Цель изобретения - повышергие точности измерения за счет приближения закона распределения случайного потока к линейному..

На фиг, 1 изображена функциональнал схема устройства измерения временных интервалов5 на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит генератор I случайных потоков импульсов, логичьский элемент И 2,. вентиль 3, счетчик 4 благоприятных исходов, формирователь 5 импульсов, вентиль 6, счетчик 7 числа измерений, блок 8 управления, блок 9 сброса, тактовый генератор 10, блок 11 формирования равновероятных импульсов. Блок 11 содержит триггеры 12 и 13, инвертор 14, элемент И 15 и дифференцирующую ВС-цепочку. Блок 8 включает Б себя триггер 16, многовходовый элемент И-НЕ 17 и двухвходовые элементы И-НЕ 18-21,

Выход генератора 10 соединен с первым входом блока 11, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу генератора 1 и к.первому выходу формирователя 5, вход которого соединен с входной шиной устройства, а второй и третий вьпсоды подключены к первым входам соответственно элемента И 2 и вентиля 6, второй вход которого подключен к первому выходу блока 8 и к первому входу вентиля 3, выход вентиля 6 подключен к счетному входу счетчика 7, выходы которого подключены к информационным входам блока В, второй и третий выходы которого подключены к первому и второму входам блока 9 сброса, выход которого соединен с установочными входами счетчиков . 7 и 4, выход последнего из которых является выходом устройства, а счетный вход соединен с выходом вентиля 3, второй вход которого подключен к выходу элемента И 2, выход которого подключен к первому выходу блока

11, лторой лмход Koi poro соединен с входом TaKTOBoio генератора 10.

Устройство работаеч следующим образом.

На вход тактового генератора 10 через триггер 12 блока 11 подаются случайные импульсы от генератора 1 пуассоновского потока (фиг. 2б) ,которые дают разрошеггие .работе тактового генератора 10 (фиг . 2в), на выходе которого появляются импульсы в случайные моменты времени, которые подаются на вход триггера 13 блока П. Тактовый 1енёратор 10 с помошью Г С-цепочки настроен на частоту периодически следующих измеряемых ИМ 1УЛЬСОВ.

Поток измеряемых интервалов поступает .на вход формирователя 5, который преобразует указанный измеряемый поток в поток прямоугольных импульсов (фиг. 2а ), длительность которых измеряется. Этот поток через инвертор 14 блока 11 подается на второй вход триггера 13, на выхо которого имеет место поток (фиг.2г г ) равновероятных импульсов с частотой, равной частоте измеряемого сигнала, который через триггер 12 блока II дает запрет тактовому генератору 10. Другой выход триггера 13 (фиг. 2г) подается через дифференцирующую цепочку RC (сигнал на выходе которой представлен на фиг.2 и логический злемент 15 .(сигнал на выходе которого представлен на фиг. 2д ), на вход элемента 2, на второй вход которого подаются импульсы от формирователя 5.

В качестве триггеров 12 и 13 используются RS-триггеры с входами установки О и 1. Необходимость предварительной установки триггеров 12 и 13 блока И отпадает, так как оба триггера работают в измерительном режиме и логическая связь их такова, что предварительная установка исходного состояния не нужна, так как процесс измерения начинается с приходом опросного импульса от блока 5, который и устанавливает оба трипе.ра в исходное состояние.

На выходе элеменга 2 появляется импульс (фиг. 2е) в том случае, .если за время поступления на один его вход очередного примеряемого импульса на другой eio )xo;j поступит 3 импульс от формирователя равноверентных импульсов, а так как их ча стоты равны и, следовательно, за один период измеряемого сигнала вы падает лишь один равновероятный им пульс, в данном случае возможно применение логического элемента И, Поток импульсов с выхода логического элемента И 2 через вентиль 3 подается на вход счетчика 4 благоприятных исходов. С выхода форми рователя 5 снимаются импульсы, син ронные с импульсами, подаваемыми на вход элемента 2, и подаются через вентиль 6 на вход счетчика 7. Счетчик 7 представляет собой счетчик до заданного числа N (в данном случае N 10000), предварительно в него записанного. Обнуление счетчиков 4 и 7 осуществляется установкой 1 на втором входе всех разрядов , что достигается первоначально кратковременной подачей О кнопкой 22 через логический элемент блока 9 сброса. Выходы всех разрядов счетчика 7 подаются на входы логического элемента 7 блока 8 для выделения последнего 10000-го импульса, которы через блок 9 прекращает работу сче чиков 4 и 7, возвращая их в исходное состояние. Во время счета, который начинается с момента включения кнопки 23 блока 8, счетчики 4 и 7 начинают работу, так как с выхода триг гера 16 блока 8 подается разрешени на вход вентилей 3 и 6, количество импульсов на которых соответствует положительному числу испытаний п и общему числу N соответственно. После поступления на вход N-ro (т.е. 10000-го) импульса счетчик v 7 выдает импульс на блок 8 управле ния, который сразу же сигналами со своих выходов закрывает вентили 3 ь 6, В дальнейшем процесс повто3 4 ряется через интервал, определяемый блоком управления, т.е. в результате измерительного цикла в счетчике 4 благоприятных исходов оказывается зафиксированным некоторое число п, соответствующее заданному общему числу измеряемых импульсов, поданных на входную шину устройства и зафиксированных счетчиком 7, Блок 1I формирования равновероятных импульсов может быть построен на триггерах. Необходимое условие работы блока 11 формирования равновероятных импульсов следующее: изм тйкт Функциональные назначения блока формирования - получение потока импульсов, равномерно распределенных на интервале ,(фиг. 2д) . Отношение Р „ - в теории веттТ.о N роятностей называется частотой, приблизительно равной вероятности интересующего нас события, т.е. вероятности -попадания хотя бы одного случайного импульса на измеряемый интервал Р л, - л - л N --mi S-M (t; Т7 г Точность приближенногй равенства(1) тем выше, чем больше число испытаний N. В данном случае число выбирается кратным десяти, благодаря этому операция деления n/N сводится лишь к сдвигу занятой в цифровом десятичном показании счетчика 4. Величина измеряемого интервала определяется по формуле /х -Ф и - MSAVN Таким образом, зависимость между величиной измеряемого интервала и ислом импульсов, совпавших с измеяемым сигналом, линейна. Sc

C

to

СЧ4

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . ПОВТОРЯЩИХСЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее генератор случайных потоков импульсов, два вентиля, счет-, чик числа благоприятных исходов, счетчик числа измерений, блок управления и формирователь импульсов, отличающее ся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в него введены тактовьй генератор, блок формирования равновероятных импульсов, логический элемент И и блок сброса, причем выход тактового генератора соединен с первым входом блока формирования равновероятных импульсов, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу геI СЕсотз1ГАя 1 Ш,§Лй07|; й нератора случайных потоков импульсов и к первому выходу формирова, теля импульсов, вход Которого соединен с входной шиной устройства, а второй и третий выходы подключены к первым входам соответственно логического элемента И и первого вентиля, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления и первому входу второго вентиля, и выход первого вентиля подключен к счетному входу счетчика числа измерений, выходы которого соединены с информационными входами блока управления, второй и третий выходы которого подключены со(Л ответственно к первому и второму входам блока сброса, выход которого соединен с установочными входа. § счетчика числа измерений и счетчика числа благоприятных исходов, выход последнего из которых является выходом устройства, а счетный вход ч1 соединен с выходом второго вентиля, со со второй вход которого подключен к логического элемента И, втоЭб рой вход которого подключен к персо вому выходу блока формирования равновероятньх импульсов, второй выход которого соединен с входом тактового генератора.

M 5i

B