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

I11 Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения коротких временных интервалов в физических экспериментах. Цель изобретения - повышение точности при дистанционных измерениях. за счет ослабления влияния импульсны помех. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство для измерения .одиночных временных интервалов содержит уп равляющий триггер 1, элемент И 2, ге нератор 3 импульсов стабильной часто ты, элемент ИЛИ 4, пересчетный блок 5, триггер 6 переполнения, элементы И 7 и 8, низкочастотный генератор 9, блок 10 управления, которьш включает формирователь 10.1 импульсов, элемент ИЛИ 10.2, одновибраторы 10.3 .10.6, элемент ИЛИ 10.7, триггеры 10. и 10.9, шину 11 пуска и счетчик 12 импульсов. Управляющий триггер 1 формирует импульс прямоугольной формы, длитель ность которого определяется сигналам Старт - Стоп,соответствующими нача лу и концу измеряемого интервала времени, выход которого соединен с входом элемента И 2. Генератор 3 импульсов стабильной частоты также соединен с входом элемента И 2, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ 4. Выход последнего соединен с входом пересчетного блока 5, представляющего собой высокочастотный делите ть частоты в виде последовательно соединенных триггеров,-выход блока 5 соединен с входом триггера 6 переполнения, входы элемента И 7 подключены соответственно к выходу элемента И 8 и выходу низкочас тотного генератора 9, вход которого соединен с одним из выходов блока 10 управления. Вход последнего подключен к шине 11 Пуск, другой выход блока 10 соединен с установоч ным входом счетчика 12 импульсов, счетный вход которого подключен к ,выходу элемента И 7 и одному из входов элемента ИЛИ 4. Устройство работает следующим образом. С приходом сигнала Пуск (фиг. 2а) на шину 11 блок 10 управления формирует сигнал (через форми рователь 10.1 (фиг. 2&) и элемент

ляется разрешающий уровень на входе элемента И 8, и сигнал, одновременно 6 ИЛИ 10.2 (фиг.2{,), переводящий триггер 6 переполнения в состояние, по которому подается разрешающий уровень на один из входов элемента И 8. С задержкой 1 мкс одновибратор 10.3 (фиг. 2г) формирует разрешающий уровень, поступающий на второй вход элемента И 8 через элемент ИЛИ 10.7 и триггер 10.8 (фиг. 2и). С задержкой 2 мкс блок 10 управления запускает низкочастотный генератор 9 (через одновибратор 10.4 (фиг. 2) и триггер 10.9 (фиг. 2 УС), выходные импульсы которого поступают на вход элемента И 7. Второй вход последнего соединен с выходом элемента И 8. Так как на входе эламента И 7, соединенного с -ыходом элемента И 8, установлен разрешающий уровень, импульсы от генератора 9 поступают через элементы И 7 и ИЛИ 4 на вход пересчетного блока 5. Момент срабатывания триггера 6 переполнения фиксирует установку в О (переполнение) блока 5. Триггер 6 перебра сывается и снижает разрешение с входа элемента И 8. Соответственно снимается разрешение с элемента И 7 и импульсы от генератора 9 не поступают на вход пересчетного блока 5. Через интервал времени (2-3)2 где п - количество разрядов пересчетного блока 5; Та - период следования импульсов низкочастотного генератора, блок управления вырабатывает сигнал, устанавливающий триггер 6 в состояние, при котором выстав- снимающий разрешающий уровень с другого входа элемента И 8. Через триггер 10.8 и элемент ИЛИ 10.7 через интервал времени -v4.2 т приходят сигналы Старт - Стоп (фиг. 2 м,н) и блок 5 регистрирует количество импульсов, поступающих отгенератора 3 импульсов, которое пропорционально измеряемому интервалу времени. Через интервал времени, равный (6-10)2 Тп, одновибратор 10.6 блока 10 управления вырабатывает сигнал (фиг.2ч) который как разрешающий уровень поступает через элемент ИЛИ 10.7 и триггер 10.8 на вход элемента И 8. Импульсы с генератора 9 через элементы И 7 и ИЛИ 4 поступают на вход блока 5 и также на вход счетчика 12 импульсов, на другой вход которого

несколько раньше поступил сигнал от блока 5 управления (фиг.2е), разрешающий регистрацию (счет) импульсов, идущих от генератора 9. После поступления импульса от генератора 9, вызывающего переполнение блока 5, срабатывает триггер 6, и тем самым снимается разрешающий уровень с входа элемента И 8, и, соответственно, с входа элемента И 7, что приводит к прекращению поступления импульсов от генератора 9 на вход блока 5.

Количество импульсов, зарегистрированных счетчиком, определяет длительность измеряемого интервала, которая вычисляется по формуле

(2 - N)T

изм

ft. 4.

где N - количество импульсов, зарегистрированных в счетчике 12; п - количество разрядов блока 5; период генератора 3 импульсов

c. стабильной частоты. Таким образом, предлагаемое схемное построение устройства позволит производить измерения с очень высокой точностью, практически не зависящей от расстояния между датчиками и регистрирующей аппаратурой-, так как на пересчетный блок, расположенный в непосредственной близости от датчика, можно подавать самую высокую частоту, в то время, как в длинную линию передаются счетные импульсы на низкой частоте, практически не подверженные влиянию внешних помех.

Возможна реализация измерителя временных интервалов с применением ВЧ делителей в интегральном исполнении.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОДИНОЧНЫХ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее управляющий триггер, входы которого подключены к шинам старти стоп-импульсов, выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов стабильной частоты, и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьпсения точности при дистанционных измерениях, в иего введены низкочастотный генератор, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, пересчетный блок, триггер переполнения и блок управления, причем выход низкочастотного генератора подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу.первого элемента И, а выход через пересчетный блок - к первому входу тригJ3 S :- -f гера переполнения, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, а выход - к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выход - с вторым входом второго элемента И, шина пуска подключена к входу блока управления, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входу низкочастотного генератора и установочному входу счетчика импульсов. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит формирователь импуль(/} сов, два элемента ИЛИ, два триггера и четьфе одновибратора, причем вхоС дом блока управления является вход формирователя импульсов, выход которого подключен к входам всех одновибраторов и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого яв- 00 ляется первым выходом блока управлео ния, выходы первого и второго одноСХ) вибраторов соединены соответственно с первым входом второго элемента ИЛИ 00 Од и входом первого триггера, выход которого является третьим выходом блока управления, четвертым выходом которого является выход третьего одновибратора, подключенный к второму входу первого элемента ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого одновибратора, а выход - с входом второго триггера, выход которого является вторым выходом блока управления.

Старт Стоп.

12

Фил.} а ,/1уск момент переполнения S