Измеритель временных интервалов Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

11307439

Изобретение относится к измерительной те хнике и может быть использовано для измерения интервалов вре

мани в радиолокации,- автоматике и экспериментальной физике.

Цель изобретения - иовышение точности измерений за счет исключения погрешн.ости,вносимой линией задержки и формирования суммарного интервала.

На фиг,1 представлена структурная электрическая схема измерителя временных интервалов; на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 счетных импульсов р счетчик 2 грубого измеренияs триггер 3, ключ 4 грубого измерения, счетчик 5 переноса, сумматор 6 кодов элементы ИЛИ 7 и 8, линию 9 задержки триггер 0, ключ 11, селектор 12 п-го например, второго) импульса, КЛЮЧ 13 и счетчик 14 точного измерения, преобразователь 15 масштаба вре менИв состояш.ий из элемента ИЛИ 165 триггера 17, блока 18 заряда-разряда формирователя 19 импульсов.

Причем выход генератора 1 подклю- чей к первым входам ключей 4 и 13 и селектора 12, первый выход которого соединен с первым входом преобразователя 15 масштаба времени, второй вхо которого соединен с выходом линии 9 задержки и первьпч входом ключа 1 1 , второй вход которого подключен к выходу триггера 10, а выход - к первому входу элемента ИЛИ 8, второй вход которого соединен с шиной стоп-импульсов и вторь м входом элемента ИЛИ 75 первьй вход которого соединен с шиной старт-импульсов 5 а выход - с входами линии 9 задержки и триггера lOj второй селектора 12 подключен к входу триггера 3, выход которого соединен с вторым входом ключа 4, выход которого подключен к входу счетчика 2 грубого измерения, выходы разрядов которого подключены к вторым входам сумматора 6 кодов, первые входы которого соединены с выходами разрядов счетчика 5 переносар выход преобразователя 15 подключен к второму входу ключа 13, выход которого соединен с входом счетчика 14J выход старшего разряда которого подключен к входу счетчика 5 переноса,

Кроме TorOj, в преобразователе 15 первьй и второй входы подключены к

0

(5

0

5

jg

35

40

соответствующим входам элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с входом триггера 17, выход которого подключен к входу блока 18 заряда- разряда, выход которого подключен к входу формирователя 19 импульсов, выход которого является выходом преобразователя 15 масштаба времени,

В исходном состоянии счетчики 2, 5 и 14 установлены в нуль. Ключи 4 и 11 удерживаются триггерами 3 и 10 в закрытом состоянии. Формирователь 19 удерживает в закрытом состоянии ключ 13 точного измерения. Триггер 17 - в нулевом состоянии,

Устройство работает следующим образом.

Импульс Старт проходит через элемент ИЛИ 7 на вход линии 9 задержки, а также устанавливает по спаду импульса триггер 10 в единичное состояние, открывая ключ 11 (фиг,2а8г). Задержанный линией 9 задержки на (2п-1) сГ,,, (в данном случае при селекции 2 импульса на ЗТ) импульс Старт проходит через элемент ИЛИ 16 и по фронту импульса устанавливает триггер 17 в единичное состояние (фиг,2В(Л,м)5 по которому блок 18 заряда-разряда осуществляет преобразование времени в амплитуду (фиг,2н). Одновременно задержанный импульс Старт проходит через ключ 1 15 элемент Р1ЛИ 8 на вход селектора 12 п-го счетного импульса (фиг.2Дв е). Второй после задержанного им- . пульса Старт из счетных импульсов генератора (период следования счет- . ных импульсов Т) 5 (фиг.2ж) проходит

45

по двум цепям: через селектор|12 (фиг.2з) и по спаду устанавливает триггер 3 в единичное состояние (фиг.2и)( по которому разрешается прохождение счетных импульсов через ключ 4 на вход счетчика 2 грубого измерения (фиг,2и,к); через элемент ИЛИ 16 и по фронту устанавливает в нулевое состояние триггер 17 (фиг,2л, м)в по которому прерывается процесс преобразования времени в амплитуду блоком 18 и начинается преобразование амплитуды во временной интервал с коэффициентом преобразования К фиг.2н).

Импульс Стоп (фиг,26) проходит через элемент Р1ЛИ 7 на вход линии 9 задержкир а также устанавливает по спаду импульса триггер 10 в нулевое

55

31307439

, блокируя тем самым прохож- пускания счетных

состояние

ение импульсов через ключ 11(фиг,2е). Одновременно с ними стоп-импульс проходит через элемент ИЛИ 8 на вход селектора 12 п-го второго) счетного импульса (фиг.2е. Второй после импульса стоп из счетных импульсов генератора 1 (фиг. 2ж) проходит через селектор 12 (фиг.2з) и по спаду устанавливает в нуль триггер 3, который блокирует прохождение счетных импульсов через ключ 4 на вход счетчика 2 грубого измерения (фиг,2и,к), через элемент ИЛИ 16 и по фронту устанавливает триггер 17 в единичное состояние (фиг.2л,м), по которому прерывается, если еще не окончился, процесс преобразования амплитуды во временной интервал блоком 18 и начиfO

15

тора 1 на вход с измерения емкост Если (К+1)(t,+t дый раз, когда с ется, он выдает переноса. Суммат ляет сложение код бого измерения и

Измеряемый ин измерителе време виде суммы интер t, и t Хсм.фиг. t рр (N-l)T, гд импульсов, регис При этом первый ет началу измере вторым селектиру сом после задерж

ющий окончанию-измерения, совпадает со вторым селектируемым счетным импульсом после поступления импульса Стоп. В измерителе функционирование блоков такое, что позволяет не производить вычитание 1 из подсчинается процесс преобразования времени20 Старт. N-ый импульс, соответству- в амплитуду (фиг.2н). Задержанный на ЗТд импульс Стоп проходит через элемент ИЛИ 16 и своим фронтом устанавливает в нулевое состояние триггер 17 (фиг.2л,м), по которому пре- рьшается процесс преобразования блоком 18 заряда-разряда времени в амплитуду и начинается процесс преобразования амплитуды во временной интервал (фиг.2н).30

Сигнал пилообразной формы с выхо- да блока 18 поступает на вход формирователя 19 импульсов (расгаиренно- го интервала времени, фиг.2о), который осзпдествляет преобразование входного сигнала в импульс прямоугольной формы длительностью (K+I) (),

35

если (K+l)t, + ,, либо в последовательность, состоящую из двух моугольных импульсов, длительность первого из которых (К+1)t, ,второго (K+Dtj, если (K+l)t, (фиг.2н, о), где tf, -длительность измеряемого

танного числа счетных импульсов генератора 1 грубым счетчиком, для этого первый импульс не считается, т.е. он не пропускается через ключ 4 (см, фиг.2). В результате tfp равно числу зафиксированных счетных импульсов счетчиком 2, T.e.tfp , где N - число интервалов С. . В счетчике точного измерения также зафиксированное число означает число интервалов, но ценой to /К+1 .

Формула изобретения

1. Измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных импульсов, выход которого соединен с первыми входами ключей грубого И точного измерений и селектора счетных импульсов, счетчики грубого и точного измерений,, счетчик переноса, преобразователь масштаба времени, выход которого соединен с вторым входом ключа точного измерения, а вход - с первым выходом селектора счетных импульсов, второй выход которого соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с вторым вхоинтервала; t - первый интерполяционный интервал времени, равный зоне неопределенности между задержанным на (2п-1) сд,в частности 3 импульсом Старт, и вторым после него счетным импульсом{ t - второй интерполяционный интервал времени, равный зоне неопределенности между рым после импульса Стоп счетным импульсом и задержанным на (2п-1) с(,,

45

50

1. Измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных им пульсов, выход которого соединен с первыми входами ключей грубого И точ ного измерений и селектора счетных импульсов, счетчики грубого и точно го измерений,, счетчик переноса, пре образователь масштаба времени, выход которого соединен с вторым входом ключа точного измерения, а вход - с первым выходом селектора счетных им пульсов, второй выход которого соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с вторым вхов частности на 3, импульсом Стоп, cf дом ключа грубого измерения, линию С выхода формирователя 19 импульс . задержки и первый элемент ИЛИ, пер- (или импульсы) в зависимости от из- , меряемого интервала времени открывают ключ 13 точного измерения для провый вход которого соединен с шиной старт-импульсов, отличающий с я тем, что, с целью повьппения точ

пускания счетных

импульсов генератора 1 на вход счетчика 14 точного измерения емкостью (К+П сГр (фиг.2а). Если (К+1)(t,+t) (К+1)Тд, то каждый раз, когда счетчик 14 переполняется, он выдает импульс в счетчик 5 переноса. Сумматор 6 кодов осуществляет сложение кодов счетчиков 2 грубого измерения и 5 переноса.

Измеряемый интервал времени t в измерителе времени представляется в виде суммы интервалов времени t™ и t, и t Хсм.фиг.2), грубый интервал t рр (N-l)T, где Н - число счетных импульсов, регистрируемое счетчиком. При этом первый импульс соответствует началу измерения и совпадает со вторым селектируемым счетным импульсом после задержанного импульса

ющий окончанию-измерения, совпадает со вторым селектируемым счетным импульсом после поступления импульса Стоп. В измерителе функционирование блоков такое, что позволяет не производить вычитание 1 из подсчи Старт. N-ый импульс, соответству-

Старт. N-ый импульс, соответству-

танного числа счетных импульсов генератора 1 грубым счетчиком, для этого первый импульс не считается, т.е. он не пропускается через ключ 4 (см, фиг.2). В результате tfp равно числу зафиксированных счетных импульсов счетчиком 2, T.e.tfp , где N - число интервалов С. . В счетчике точного измерения также зафиксированное число означает число интервалов, но ценой to /К+1 .

Формула изобретения

1. Измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных импульсов, выход которого соединен с первыми входами ключей грубого И точного измерений и селектора счетных импульсов, счетчики грубого и точного измерений,, счетчик переноса, преобразователь масштаба времени, выход которого соединен с вторым входом ключа точного измерения, а вход - с первым выходом селектора счетных импульсов, второй выход которого соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом ключа грубого измерения, линию задержки и первый элемент ИЛИ, пер-

вый вход которого соединен с шиной старт-импульсов, отличающий- с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него введены второй триггер, ключ, второй элемент ИЛИ и сумматор кодов, причем выход первого элемента ИЛИ подключен непосредственно к входу второго триггера и через линию задержки к второму входу преобразователя масштаба времени и первому входу ключа, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход с первьм входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с шиной стоп-импульсов, а выход - с вторым входом селектора счетных импульсов, выход ключа точного измерения подключен к входу счетчика точного измерения, выход старшего разряда которого подключен к входу счетчика переноса, выходы разрядов которого подключены к первым входам сумматора кодов, вторые входы которого подключены к вы- .ходам разрядов счетчика грубого измеФиё,1

рения, вход которого соединен с выходом ключа грубого измерения, причем величина задержки линии задержки равна t, (2n-l)t;j , где-Со - период счетных импульсов, п - порядковый номер селектируемого импульса генератора счетных импульсов после поступления старт(стоп)-импульса,

2. Измеритель по п,1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что преобразовател масштаба времени содержит элемент ИЛИ, триггер, блок заряда-разряда и формирователь импульсов, причем первый и второй входы преобразователя подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого соединён с входом триггера, выход которого подключен к входу блока заряда- разряда, выход которого соединен с входом формирователи импульсов, выход которого является выходом преобразователя.

П

фиг. 2

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения интервалов времени в радиолокации, автоматикеи экспериментальной физике. Цель изобретения - повышение точности измерений. Для достижения поставленной цели в устройство введены триггер 10, ключ 11, элемент ИЛИ 8, сумматор 6 кодов. Устройство также содержит генератор 1 .счетных импульсов, счетчик 2 грубого измерения, триггер 3, ключ 4 грубого измерения, счетчик 5 переноса, элемент ИЛИ 7, линно 9 задержки, селектор 12 ц -го импульса, ключ 13 и счетчик 14 точного измерения, пре- образователь 15 масштаба времени. Преобразователь 15 содержит элемент ИЛИ 16, триггер 17, блок 18 заряда- разряда, формирователь 19 импульсов. Величина задержки линии 9 зависит от периода счетных импульсов и порядкового номера селектируемого ймпуль- са генератора I после поступления старт-/стоп- импульса. Точность Измерения обеспечивается исключением погрешности, вносимой линией 9 задержки и формирования суммарного интервала. I з,п.ф-лы, 2 ил. СО со

Редактор Н. Киштулинец

Составитель Л, Плетнева Техред И.Попович Корректор А. Зимокосов

Заказ 1630/4 Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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