Способ измерения длительности периодических импульсов Советский патент 1986 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении временных параметров периодических импульсов.

Цель изобретения - повышение точности измерения длительности периода ческих импульсов.

На 4иг,1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг,2 - его диаграммы.

Сущность способа заключается в следующем,

В моменты начала измеряемых периодических импульсов формируют старт- интервальные импульсы. В моменты конца измеряемых периодических импульсов формируют стоп-интервалыше импульсы (фиг,2а,б). Формируют высоьгочастотное гармоническое напряжение определенной частоты (фиг.2г) и гармоническое напряжение низкой частоты (фиг,2д)5 равное по амплитуде высокочастотному напряжению и засинхронизированное с интервальными импульсами. При синхронизации соблюдается соотношение

F f - Nf

n

(О

где f частота следования измеряемых период1 1ческих импульсов к сформированных старт- стопных интерваль№1х импульсов Т|| 1 ; f - частота сформ:ирова.нного напряжения высокой частоты

т - 1. F

F - частота сформированного напряжения низкой частоть

т р

N

количество периодов напряжения высокой частотыS которое укладывается в Пе риоде следования стартстопизпс тервальных импульсов. Далее суммируют высоко- и низкочастотное напряжения (фиг,2е) и стробируют сформированными старт-интервальными импульсам-1 просуммированное напряжегше. Запоминают и измеряют мгновенные значения Uj этой суммы в момен1Ъ1 времени стробирова- ния t- .

Тогда справедливо будет такое соотношение

U,.- U-sin . +U sin(2TFt, -ТО-Л г

Изменяют фазу гармонического напряжения низкой частотъ относительно

5

0

0

сформированного до тех пор, пока мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования t,- старт-интервальными импульсами не будут равны нулю (фиг,2е,ж). При этом соотношение (2) запишется как

и sin 2л t| и sin 2 Ft-. (3) Запоминают фазовое соотношение

Ч , 2Гг Ц, + 2hfA t-, , (4) где - временный интервал, равньй или меньше шага дискретизации &t сформированного.высокочастотного напряжения. Правая часть этого выражения есть методическая погрешность способа. Методическая погрешность йМ 2(f д1;. значительно уменьшается при увепичении количества выборок в периоде высокочастотного напряжения и может достигать десятых долей градуса .

Стробируют сформированными стоп- интспзальными импульсами просуммированное напряжение (фиг,2и), запоминают и измеряют мгновенные значения этой сумм в моменты времени строби- рова чия. Изменяют и запоминают фазу гармонического напряжения низкой частоты относительно сформированного до тех пор 5 пока мгновенные значения просуммированного напряжения в момен- T,I в эемени стробирования стоп-интер- вальнЕ,1ми импульсами не будут равцы нулю, Тогда по аналогии получения вы- .5 ражен 1Й (2)-(4) полученное фазовое соотношение можно записать как

Ч„ 2яР t.., -ь 2 Af л t,-, . (5)

t. -ь 2 А f л t., . Длит(;льность измвряемого импульса равна

,;

V-f -. Lp

Ja.Ч

(N-1)-Т,

трансформаi FQ

г де ( - коэффициент ции.

Метоцичесрсая погрешность измерения длительности периодических импульсов определяется как ut- .

Учитывая j что и д1. имеют (ьный закон распределения, дЧ гфкнкмает значение в десятые доли градуса, Кроме того, она уменьшается с увЕ;личением количества выборок в периоде следования высокочастотного напр :жения , так как а t стремится к нулю.

Пс грешность преобразоваг-шя с использованием стробирования в данном ел у ч,S. е- составляет десятые доли нро- иентс. и состоит из погрешности ком

.1

пенсации мгновенных значений высоко- частотйого напряжения мгновенными значениями низкочастотного заданного напряжения, однако эта погрешность незначительна и определяется чувствительностью нуль-органа; из погрешности, определяемой количеством компенсирующих выборок в периоде напряжения низкой определенной частоты (для уменьшения этой погрешности необходимо увеличивать количество выборок) . Другие погрешности прейбра- зования исключаются, так как при достижении компенсации происходит стро- бирование нулевого уровня и строб- преобразователь не потребляет по входу.

Устройство содержит дифференцирующий блок I, на выходе которого короткие интервальные импульсы формируют в моменты времени переднего н заднего фронтов измеряемых импульсов (переднему фронту соответствуют положительные импульсы, заднему - отрицательные) , диоды 2 и 3 для пространственного разделения интервальных импульсов на стартовую и стоповую последовательности (катод диода 3 и анод диода 2 соединены с выходом блока 1), инвертор 4 для изменения полярности отрицательных стоповых импульсов, вход которого соединен с анодом диода 3, строб-преобразователи 5 и 6, входы управления которых подключены к катоду диода 2 и выходу инвертора Д соответственно, нуль-органы 7 и 8, подключенные к выходам смесителей 5 и 6 соответственно, резисторы 9-11, блокирующие элементы: индуктивность (дроссель) 12 по в.ч. входу и емкость (конденсатор) 13 по Н.Ч.; первые выводы резисторов 9-11 объединены и соединены с входами строб-преобразователей, второй вывод резистора 1I и первые выводы индуктивности 12 и емкости 13 соединены с -земпей , вторые выводы элементов 12 и 13 соединены соответственно с вторыми выводами резисторов 9 и 10, причем все эти элементы образуют сумматор.

Кроме того, устройство содержит генератор 14 напряжения высокой частоты, первый выход которого соединен с вторым выводом резистора 9, управляемый генератор 15 напряжения низкой частоты, фазовращатель 16 низкой частоты, вход которого соеди428514

нен с выходом генератора 15, а выход - с вторым выводом резистора 10, блок 17 синхронизации, входы которого подключены к выходам дифференци- 5 рующего блока 1 и второму выходу генератора 14 соответственно, а выход - к входу управления генератора 15 низкой частоты.

Устройство, реализующее предла- 10 гаемзгй способ работает следующим образом.

Измеряемые импульсы (фиг.2а) поступают на вход дифференцирующего блока 1, являющегося входом устрой- 5 ства. Положительные короткие импульсы, соответствующие переднему фронту измеряемых, через диод 2 поступают на вход управления строб-преобразователя 5, на второй сигнальный 20 вход которого поступает сумма двух равных по амплитуде напряжений - высоко- и низкочастотного. Отрицательные короткие импульсы с выхода блока 1 через разделительный диод 3 и ин- 25 вертор 4 поступают на вход управлений строб-преобразователя 6, на сигнальный вход которого с выхода сумматора поступает та же сумма напряжений, равных амплитуде-высоко- и 30 низкочастотного. Соотношение частот напряжений высокочастотного и низкочастотного и измеряемых импульсов поддерживается заданным и неизменным согласно соотношению (1) блоком 17 ,, синхронизации. Сначала изменяют фазу низкочастотного напряжения фазовращателем 16 до достижения компенсации мгновенных значений высокочастотного напряжения мгновенными значениями д низкочастотного в моменты времени

стробирования старт-интервальными импульсами. Момент наступления компенсации отмечают по срабатыванию нуль- органа 7. При его срабатывании счи- j тывают со шкалы фазовращателя 16 дос- .тигнутое значение фазового сдвига низкочастотного напряжения.

После этого вторично изменяют фазу низкочастотного напряжения тем же фазовращателем 16 до достижения компенсации мгновенных значений высокочастотного напряжения мгновенными значениями низкочастотного в моменты времени стробирования стоп-интер- вальнь1ми импульсами.

Момент наступления компенсации отмечают по срабатыванию нуль-органа 8. Достигнутое значение фазового

0

5

сдвига низкочастотного напряжения считывают со шкалы фазовращателя 16, Разность фаз двух отсчетов фазы низкочастотного напряжения в моменты времени стробирования и компенсации пропорциональна измеряемой длительности периодических импульсов. Дроссель 12 предотвращает попадание низкочастотного напряжения генератора 16 на вход генератора 14. Емкость 13 блокирует выход генератора 16 от попадания напряжения высокой частоты из сумматора.

Формула изобретения

Способ измерения длительности периодических импульсов, заключающийся в формировании стартстопных ин- тервальных импульсов в моменты начала и конца периодических импульсов гармонического напряжения определенной высокой частоты, стробировании стартстопными интервальными импульса ми напряжения и запоминании мгновенного значения напряжения в моменты времени стробирования, отличающийся тем, что, с целью повы- щения точности, задают напряжение низкой определенной частоты, равное по амплитуде напряжению высокой частоты и засинхронизированно.е с интер; вальными импульсами, суммируют напряжение низкой частоты с напряжением

высокой частоты, измеряют мгновенные значения.просуммированногр напряжения в моменты времени стробирования, изменяют и запоминают фазу гармонического напряженияч низкой частоты до тех пор, пока мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования старт- интервальными импульсами не будут равны О, вторично изменяют и запоминают фазу гармонического напряжения низкой частоты до тех пор, пока мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования стоп-интервапьными импульсами не будут равны О, а о длительности периодических импульсов судят по формзше

/«- (

где F - частота сформированного напряжения низкой частоты;

N -- количество периодов напряжения высокой частоты, которое; укладывается в периоде следования стартстопных интервальных импульсов;

Т - период сформированного напряжения высотой частоты;

Q - козффициент трансформации; Ч и Ч - фазы гармонического напряжения низкой часто - ты .

Последо6а/77е/гьнос/т ь нзмеряе/ д/ nepaodwecw

ОП П П П П П П П /

, Стар/77оёь/е с/77ра((/71/ю1 ие (у /77е 6ом/уь/е 1/ /7ШбСА/

I t

,Cmo/Jo§b/e сп7ро(р(/ющае wmepSa f b/e

I i I {/

Напряжение бь/co/fol/ /а с/т о/т /

HUJHOU ос/ло/тгд/ лр1/ /(OMneHca(/Lf

CfnOp/77-t/Af / 6CO6

напряжении и 6б/со/ ои. t ac/no/Tj 6 /fff/Yff/re. c a/}/77oS6/Jt цмлульсоб

„,i Значения Sb/5ooo S момел Шб/ c/TJop/noSb/ (

1Йe- -eee- e& e Напряжение vffc/7 o - /776/ ф1/ не/7о 7 оО лг7/у- /7eHCffi i/(/ S /fffHaj7e c/77iyffffSA/

Ci/MJia Н(7/7ряжен(/1/ W3/foc/

и S6/CO/ OU ffC/77O/77 //%7- /Л

c/77(/ o66/jf

(/ /7t/MCOS

dwvewe Si /ffop/fi/ cuM/ d/Hanpj €/yi/i/ /7pi/не/7о нои HOMneHcai4ui/

Bb/d Op/ i/ S ff fe /776/ C/77fff7OS6/ f/ /7 MCffS

при непо/г/ ой /fOAfne cfff f/f | i

Т

т

-9

Редактор А.Козориз

Составитель В.Антохин

Техред О.Сопко Корректор И.Муска

Заказ 3699/43Тираж 728Подписное

ВНИИГГН Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Физ.г

Изобретение относится к измерительной технике. Может использоваться при измерении временных параметров периодических импульсов (ПИ). Цель изобретения - повышение точности измерения. Согласно способу в моменты начала измеряемых ПИ формируют стартстопные, интервальные импульсы, а в моменты их конца - стоп-интер- вальные импульсы. Формируется также первое гармоническое напряжение высокой частоты (ВЧ) и второе гармоническое напряжение низкой частоты (НЧ), равное по амплитуде первому и синхронизированное с интервальными импульсами. Устройство, реализующее способ, содержит дифференциальный блок 1, формирующий интервальные импульсы, диоды 2 и 3 для пространственного разделения этих импульсов,, строб-преобразователи 5 и 6, нуль-органы 7 и 8, блокирующие резисторы 9-11, дроссель 12, конденсатор 13, генератор 14 напряжения ВЧ, генератор 15 напряжения НЧ, фазовращатель 16 НЧ и блок 17 синхронизации. 2 ил. (О СО фиг. /