Интерполяционный измеритель временных интервалов Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

импульсов начала и конца временного интервала, регистры 7 и 8 сдвига, элементы И 9, 10, 15, 16, 19 и 20, преобразователи 11 и 12 временной интервал - код, блоки 13 и 14 сравнения кодов, триггеры 17 и 18,счетчики 21 и 22, реверсивный счетчик 24. Для достижения поставленной цели

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано для точного измерения временных интервалов.

Цель изобретения - повьшение точности измерения временных интервалов а счет устранения неоднозначности отсчета.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Интерполяционный измеритель временных интервалов содержит генератор 1 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 2, элемент ИЛИ 3, реверсивный счетчик 4, формирователи 5 и 6 импульсов начала и конца временного интервала соответственно, регистры 7 и 8 сдвига, элементы И 9 и 10, преобразователи 11 и 12 временной интервал - код, блоки 13 и 14 сравнения кодов, элементы И 15 и 16, триггеры 17 и 18, элементы И 19 и 20, счетчики 21 и 22 стартового и стопового интервалов соответственно, элемент ИЛИ 23, реверсивный счетчик 24.

Кроме Toroj использованы следующие обозначения: S, F - импульсы начала и конца измеряемого интервала соответственно; So, FO сигналы на выходах формирователей 5 и 6 начала импульсов и конца измеряемого интервала соответственно; 5,5 - инверсные значения напряжений соответственно на первом и втором выходах регистра 7; F , F, - инверсное и прямое значения напряжений на первом и втором выходах регистра 8 соответственно; М - импульсы на выходе генератора 1; И, К - сформированные нтерполяционные интервалы на выходах элементов И 9 и 10 соответственно; П, П - прямое и инверсное значения напряжений сформированной пачки

в устройство бьти введены второй ре- версивнь1й счетчик, второй преобразователь временной интервал - код,два блока сравнения кодов, счетчики,два регистра сдвига, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, четыре элемента И и два триггера. 1 ил.

5

0

5

0

5

0

цмпульсов на выходе элемента ШШ-НЕ 2.

Устройство работает следующим образом.

Стартовый импульс S, соответствующий началу измеряемого интервала, поступает на вход формирователя 5 начала измеряемсгго интервала, представляющего собой, например, триггер с раздельным запуском, и включает его. Единичный перепад напряжения Sj, с его выхода подается на информационный вход регистра 7 и вход элемента И 9. На синхронизирующий вход регистра 7 поступают контактирующие импульсы от генератора 1 импульсов. С приходом каждого после установления Sg очередного импульса происходит сдвиг единичного напряжения в регистре 7 на один разряд (шаг).

Первый после Sg контактирующий импульс включает триггер первого разряда регистра 7 (триггеры регистров 7 и 8 не показаны), на выходах триггера первого разряда регистра 7 устанавливаются напряжения S и S , второй импульс включает второй триггер и появляются напряжения S и S , после третьего импульса - S и S,.

Стоп-импульс F, соответствующий окончанию измеряемого интервала, включает формирователь 6, на выходе которого формируй-ся единичный перепад . Этот сигнал подается на информационный вход регистра 8 и один из входов элемента И 10. На синхронизирующий вход регистра 8 поступают импульсы с генератора 1 импульсов и с приходом каждого после F очередного импульса происходит очередной сдвиг единичного напряжения на один шаг. С приходом первого импульса на выходе первого разряда ре-

F, и F,.

гистра 8 устанавливаются напряжения

и

На вход элемента И 9 поступают сигналы S, S, и F и в результате их логического перемножения получаем интерполяционный интервал начала

Н S

Ssдлительностью

я (, - O-t.

+ t

Н

де n j - номер фронта импульса, выделяемого в первом Канаде на первом выходе регистра после прихода

tg - длительность импульса на выходе генератора 1;

t - неучтенный отрезок между

Н«

S и первым счетным импульсом.

В рассматриваемом случае п, принято равным 3 и t 2tj, + (3)

С помощью элемента И 10 формируется интерполяционный интервал конца

К F, F.

(4) 30

длительностью

(Hj -. 1) t + t

(5)

номер фронта импульса, выделяемого на первом выходе сдвигающего регистра 8, причем п 2 п - 1;

временной отрезок между F 0 и очередным счетным импульсом.

Интерполяции подлежит отрезок

ч ч - &t

(6)

и с учетом последнего выражения длительность t записьшается как

Ч - к

(7)

Для случая п, 3, а п 2 имеем

.t - лс.

(8) 55

Сформированные временные интервалы t,, и t поступают на преобразова

м

fO

t5

20

тели 11 и 12 временной интервал - код. Здесь каждый временной интервал преобразуется в амплитуду, пропорциональную длительности интервала (таким преобразователем может быть конденсаторный накопитель с линейным зарядом емкости с постоянным током в течение длительности импульса) , а затем в код с помощью любого известного аналого-цифрового преобразователя, например, поразрядного или развертывающего уравновешивания.

Код с выходов блоков 11 и 12 подается на входы блоков 13 и 14 сравнения кодов соответственно.

Счеиные импульсы формируются сле- дукнцим образом. На вход элемента ИЛИ-НЕ 2 поступают импульсы М, S и

F . В результате их логического слос

жения имеем

П М + 3„ + F

I

(9)

а с учетом инверсии П М + S,j + F,

(10)

Длительность пачки импульсов в общем виде записывается как

T (п, - 1) + (п - 1)11„

( п + п) t,(11)

где NJ - фактическое число фронтов счетных импульсов, находящихся между S и F. К основному результату (11) необходимо прибавить результат интерполяции начала измеряемого интервала (2) и вычесть результат интерполяции конца измеряемого интервала (7). Итог измерения получен в следующем виде:

Тц ( i - Q) Ч - + (п - 1 - 1) + t +&t,

(12)

Суммирование основного результата и первого интерполяционного отрезка осуществляют следующим образом.После окончания преобразования t в код на выходе преобразователя 11 устанавливается единичное напряжение, которое поступает на вход элемента И 15, на второй вход которого поступает импульс F,. При совпадении этих импульсов элемент И 15 выходным сигналом включает триггер 17. С выхода последнего напряжение поступает на вход элемента И 19, второй вход которого соединен с генератором 1 им- пульсов, разрешая тем самым прохождение импульсов на его выход.

С выхода элемента И 19 импульсы поступают на счетный вход счетчика 21 и одновременно через элемент ИЛИ 23 на счетньш вход реверсивного счетчика 24, находящегося в режиме суммирования. Импульсы переноса, эквивалентны импульсам t, переносятся через элемент ИЛИ 3 в счетчик 4. Как только код счетчика 21 сравняется с кодом, имеющимся на выходе преобразователя 11, срабатывает блок 13, импульс окончания счета устанавливает триггер 17 в исходное состоя- ние и одновременно поступает в качестве разрешающего сигнала на элемент И 16.

После того, как на вход элемента И 16 поступает сигнал окончания цик- па преобразования интервала-С в код с выхода преобразователя 12, последний срабатывает и включает триггер 18. Выходное напряжение этого триггера переводит счетчики 24 и 4 в ре- жим вычитания и одновременно разрешает прохождение счетных импульсов через элемент И 20 на счетчик 22 и через элемент ИЛИ 23 на счетчик 24. При совпадении кодов на выходах счетчика 22 и преобразователя 12 блок 14 вырабатывает сигнал, с помощью которого устанавливаются в исходное состояние триггер 18, формирователи 5 и 6, регистры 7 и 8, счетчцки 21 и .22.

Формула изобретения

Интерполяционный измеритель вре- менных интервалов, содержащий генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, формирователь импульсов начала и формирователь импульсов конца временного интервала, первые входы которых подключены соответственно к первому и второму входам устройства, выход формирователя импульсов начала временного интервала подключен к первому входу первого элемента И, выход формирователя импульсов конца временного интервала подключен к первому входу второго элемента И,первый преобразователь временной интервал код, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй реверсивный счетчик, второй преобразователь временной интервал - код, два блока, сравнения, счетчики стартового и стопового интервалов, два регистра сдвига, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, четыре элемента И и два триггера, причем выход генератора импульсов подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, синхровходами первого и второго регистра сдвига и к первым входам третьего и четвертого элемента И, выход последнего из которых соединен со счетным входом счетчика стопового интервала и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к счетному входу счетчика стартового интервала и выходу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И, а второй вход - с выходом первого блока сравнения кодов и первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя временной интервал - код, а выход - с первь1м входом второго триггера, второй вход которого подключен к R-BXO- дам обоих регистров сдвига, и счетчиков стартового и стопового интервалов, а также к выходу второго блока сравнения кодов, и вторым входам формирователей импульсов начала и конца временного интервала, выход второго триггера подключен к второму входу четвертого элемента И и к входам управления реверсом реверсивных счетчиков, счетный вход первого, .из которых подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ- НЕ, а второй вход подключен к выходу переноса второго реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен, к выходу первого элемента ИЛИ, . выход формирователя импульсов начала временного интервала подключен к информационному входу первого регистра сдвига, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с первым входом пятого элемента И,первым выходом второго регистра сдвига и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу

7 13022368

второго преобразователя временнойго соединен с выходом формирователя интервал - код, информационные вы-импульсов конца временного интерва- ходы которого подключены к первойла, выход первого элемента И подклю- группе входов второго блока сравне-чен к входу первого преобразователя НИН кодов, вторая группа входов ко- временной интервал - код, выход которого соединена с выходами разрядовторого соединен с вторым входом пя- счетчика стопового интервала,второй Iтого элемента И, а информационные выход первого регистра сдвига под-выходы подключены к первой группе ключей к второму входу элемента ИЛИ-входов первого блока сравнения ко- НЕ, третий вход которого соединен с10 дов, вторая группа входов которого вторым выходом второго регистрасоединена с выходами разрядов счет- сдвига, информационный вход которо-чика стартового интервала.

Изобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано для точного измерения времн- ных интервалов. Цель изобретения - повьшение точности измерения достигается за счет устранения неоднозначности отсчета. Устройство содержит генератор 1 импульсов, элемент ИЛИ- НЕ 2, элементы ИЛИ 3 и 23, реверсивный счетчик 4, формирователи 5 и 6 S (Л со о ю ISD со О5