Устройство для измерения интервалов времени Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к информа-- ционно-измерительной технике и может быть использовано в радиолокации.лазерной технике, автоматикеj экспериментальной физике для измерения интервалов времени с высокой точностью

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения интервалов времени содержит основной генера тор 1 импульсов, нониусный генератор 2 импульсов, дополнительный нониусный генератор 3 импульсов, блок 4

сброса, элемент 5 совп.адения, элемен И 6, триггер 7, линию 8 задержки,элемент 9 совпадения, элемент И 10,триггер 11, линию 12 задержки, триггер 13, элементы И 14 и 15, одновибратор 16, элемент ИЛИ 17, основной счетчик 18 импульсов, нониусный счетчик 19 импульсов, дополнительный конусный счетчик 20 импульсов и вычислительный блок 21 ,

Вход генератора 1 подключен к шине старт-импульсов и третьему входу триггера 13, вход генератора 2 подключен к шине стоп-импульсов и через линию 8 задержки соединен с вторым входом триггера 7, выход которого подключен к первому входу элемента И 6I второй вход которого соединей с выходом генератора 2, а выход - с вторым входом элемента 5 совпадения и входом счетчика 19, Выход счетчика 20 подключен к третьему входу вычислительного блока 21, второй вход которого соединен с выходом счетчика 19, а первый вход подключен к выходу счетчика 18, Выход элемента 5 совпадения соединен с первым входом блока 4 сброса, первыми входами триггеров 13 и 7, входом запуска генератора 3 и через линию 12 задержки с первым входом триггера 11, выход которого подключен к первому входу элемента И 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 3j а выход - с С-входом счетчика 20 и первым входом элемента 9 совпадения, выход которого подключен к второму входу триггера 11 и второму входу блока 4 сброса, первый выход которого соединен с входом останова генератора 2, а второй выход - с входами останова генератора 1 и 3. Второй вход триггера

13 подключен к шине старт-импульсов, а его первый Bbrxojj, - к первому входу

0

5

0

элемента И 14, второй выход - к первому входу элемента И 15, выход которого соединен с входом одновибратора 16, выход которого подключен к второму входу элемента 9 совпадения и первому входу.элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с С-входом счетчика 18, а второй вход - с выходом элемента И 14. Выход генератора 1 подключен к вторьм входам элементов И 14 и 15 и первому входу элемента 5 совпадения.

В исходном состоянии все генераторы заторможены.

Стандартизованный по амплитуде и длительности старт-импульс (фиг.2а), фиксирующий начало измеряемого интервала Т (фиг.26)J запускает генератор 1, формирующий последовательность опорных импульсов с периодом Tgj, (фиг.2в), поступающих на вход элемента 5 совпадения, и устанавливает триггер 13 (фиг,2г)9 сигнал с первого выхода которого разрешает прохождение импульсов через элемент И 14 (фиг. 2д) на элемент ИЛИ 17 и далее на счетчик 18,

По стандартизованному по амплитуде и длительности стоп-импульсу (фиг,2а), фиксируюш;ему конец измеряв-. мого временного интервала т (фиг.26)- запускается генератор 2, формирующий нониусную последовательность им(фиг.2е), Т„

В исходном состоянии сигнал на выходе триггера 7 (фиг.2з) отсутствует, вследствие чего элемент И 6 не пропускает нониусную последовательность импульсов на вход элемента 5 совпадения. Стоп-импульс, задержанный линией 7 задержки на время Т, чает триггер 7

ная последовательность импульсов через элемент И 6 начинает подаваться на вход элемента 5 совпадения и на счетчик 19,

5

0

5

0

пульсов с периодом „

И ОЛ

например Т, 0,9 Т .

J переклю- (фкг.2з), и нониус

В момент совпадения импульсов опорной и нониу.сной последовательностей .элемент 5 совпа,цения вырабатывает сигнал (фиг,2ж), по которому блок 4 сброса прекращает формирование нониусной последовательности (фиг,2е), трюггеры 7 и 13 возвращаются в исходное .состояние (фиг.2з,и). Этим же. сигналом запускается генератор 3 (фиг,2м)J формирующий дополнительную нониусную последовательность

импульсов с периодов Тд 1 , например Тд„ 0,99 Tgj, , а Так как триггер 13 переключается в противоположное состояние, сигнал с первого выхода триггера 13 отсутствует (фиг.2г), а сигнал с второго выхода триггера 13 (фиг,2и) разрешает прохождение импульсов генератора 1 через элемент И 15 (фиг,2к) на вход одновибратора

16.

В исходном состоянии сигнал на выходе триггера 11 отсутствует (фиг. 2н), вследствие чего элемент И 10 не пропускает дополнительную нониусную последовательность импульсов на вход элемента 9 совпадения. Сигнал, выработанный элементом 5 совпадения (фиг.2ж) и задержанный линией 12 задержки на время переключает триггер 11 (фиг.2н), и дополнитель- ная нониусная последовательность импульсов через элемент И 10 (фиг.2о) начинает подаваться на вход элемента 9 совпадений и на счетчик 20.

В момент совпадения импульсов опорной последовательности, сформированных одновибратором 16, длительностью, равной длительности импульсов генератора 3 (фиг,2л), и допол- .нительной нониусной последователь- ности элемент 9 совпадения вырабатывает сигнал, по которому блок 4 сброса прекращает формирование опорной и дополнительной нониусной последовательностей, и триггер 11 возвраща- ется в исходное состояние.

Содержимое счетчиков 18 - 20 преобразуется в результате измерения согласно выражению (1) в вычислительном блоке 21.

Пусть период опорной последовательности Тд устанавливается начиная с N-ro импульса (фиг.2в), т.е. периоды 1,2,3,..., (N-1) не равны Трп , суммарная длительность этих (N-1) перйодов равна X.

Период нониусной последовательности устанавливается начиная с К-го импульса (фиг.2е), т.е. периоды 1,2, 3,..., (К-О не равны Т., суммарная дпительность этих (К-1) периодов равна Y.

Период дополнительной нониусной последовательности . устанавливается начиная с Р-го импульса (фиг.2м), т.е. периоды 1,2,3,..., (Р-1) не равны Тдн , суммарная длительность этих (Р-1) периодов равна Z. Параметры задержки Т и Т. линий. 8 и 12 задержки выбирают следующими: Т ,УJ, Т MaKcfzJ. В Этом случае длительности опорной и нониусной последовательностей превосходят X и Y, а длительность дополнительной нониусной последовательности превосходит Z. . .

Пусть показания счетчика 18 -Кдс

счетчика 19 - N, счетчика 20 - N. и дн

до зарегистрированных совпадений импульсов. Тогда

т Т N - т f оп осн

NH -

(О

где Д ()-()-(Z-T.P).

Использование счетчиков 19 и 20 импульсной нониусной и дополнительной нониусной последовательностей позволяет осуществлять независимый подсчет импульсов генератора опорной нониусной и дополнительной нониусной последовательностей в отличие от устройства 2, которое обеспечивает подсчет импульсов лишь генератора опорной последовательности. За счет этого расширяется диапазон измерения временных интервалов.

Пусть , - Т„ - временной ин

тервал, различаемый устройством при использовании нониусной последовательности . Б- этом случае для надежной работы устройства необходимо, чтобы длительность импульсов генераторов опорной и нониусной последовательностей была равна S ,

Чтобы повысить точность измерения обусловленную неполным совпадением импульсов опорного и нониусного генераторов (фиг.2 ), необходим временной интервал, 2 личаемый устройством, т.е. импульсы генератора 1, сформированные одно- вибратором 16, и генератора 3 должны быть равны tfj .

Формула изобретения

Устройство для измерения интервалов времени, содержащее основной генератор импульсов, вход которого соединен с шиной старт-импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с первым входом блока сброса и с первым входом первого триггера, выход которого под5кяючен к первому входу мента И, второй вход кочен .к выходу нониусного импульсов, вход останов соединен с первым выход са, а вход запуска - с импульсов непосредствен первую линию задержки дом первого триггера, очик импульсов, выход коключен к первому входу ного .блока, отлич

тем, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемый временных интервалов, в него введены дополнительный нониусньш генератор импульсовj нониусньй и дополнительный нониусный счетчики импульсов, одновибраторJ, элемент ИЛИ, три элемента И, элемент совпадения линия задержки и два триггера, причем вход запуска дополнительного нониусного генератора подключен к выходу первого, элемента совпадения j ч.ере вторую линию задержки к первому вхо- ду второго триггера и непосредственно к первому входу третьего триггера второй вход которого соединен с шино старт-ямпульсовд выхор второго триггера подключен .к первому входу зто- 5

5

0

рого элемента И, второй вход которого соединен с выходом дополнительного нониусного генератора импульсов, а выход - с С-входом дополнительного нониусного счетчика импульсов и с первым входом.второго элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу одновибратора и первому входу элемента ИПИ второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И5 а вьжод - с С-входом основного счетчика импульсов, выход второго элемента совпадения подключен к второму входу второго .триггера и вто рому входу блока сбросаs второй вьгход кот.орого подключен к входам останова основного генератора импульсов и дополнительного нониусного генератора импульсовJ первый и второй выходы третьего триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу основного генератора импульсов, вькод четвертого элемента И соединен с входом одновибратора, а выходы но- ниусного и дополнительного нониусного счетчиков импульсов подключены к второму и третьему входам вычислительного блока соответственно.

oUi,,CMf «и. 5j Л: :t; dj

Составитель Л.Плетнева Редактор А.Огар Техред Л.Сердюкова

Заказ 2964/51 Тираж 370Подписное

ВНИИ1Ш 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

Корректор Л.Патай

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в радиолокации, лазерной технике, автоматике и экспериментальной физике для измерения интервалов времени с высокой точностью. Устройство содержит основной генератор 1 импульсов, нониусный генератор 2 импульсов, дополнительный нониусный генератор 3 импульсов, блок 4 сброса, элемент 5 совпадения, элементы И 6,10,14 и 15, триггеры 7 и 13, линию 12 задержки, одновибратор 16, элемент ИЛИ 17, основной счетчик 18 импульсов, основной 20 и дополнительный нониусные счетчики импульсов, вычислительный блок 21. Использование счетчиков 19 и 20 позволяет осуществлять независимый подсчет импульсов генераторов опорной, нониусной основной и дополнительной импульсных последовательностей. Это обеспечивает расширение диапазона измерения временных интервалов. 2 ил. (О