Устройство для измерения длительности импульсов Советский патент 1987 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнике, вычислительной технике, в устройствах автоматики.

Целью изобретения является повышение точности измерения и обеспечение возможности индикации наличия измеряемого импульса.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения длительности импульсов; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4- зависимости ошибки измерения длительности импульса в предлагаемом и известном устройствах от величины отношения сигнал/шум.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные первый управляемый ключ 1, расширитель 2 длительности импульса и квадратор 3, генератор 4 линейно изменяюи.1егося напряжения, выход которого соединен с вторым входом блока 5 отношений, генератор 6 управляющего сигнала, выход которого через линию 7 задержки соединен с первым входом третьего управляемого ключа 8, выход которого соединен

10

15

20

S(t), поступаюш.его на входную шину 16 устройства {фиг. 26) и подлежаплего измерению. Длительность положительного импульса сигнала генератора 6 управляюш,его сигнала выбирается равной наибольшей возможной длительности Т измеряемого импульса. Длительность Тин. интервала от заднего фронта положительного импульса до переднего фронта отрицательного импульса (фиг. 2а) управляюш,его сигнала выбирается из условия надежного считывания результатов -измерения. Положительный импульс с выхода генератора 6 управляющего сигнала открывает первый 1 и второй 10 управляемые ключи на время Т. Сигнал с выхода управляемого ключа 1 (фиг. 26) поступает на вход расширителя 2 длительности импульса, с выхода (фиг. 2в) которого он проходит квадратор 3 (фиг. 2г) и поступает на первый вход блока 5 отношений. В это время сигналом с выхода указателя 9 экстремума открыт ключ 10 и сигнал с выхода генератора 13 импульсов проходит через открытые ключи 16 и 11 (фиг. 2ж) на. вход счетчика 14 импульсов, т.е. начинается измерение поступившего на

с входом указателя 9 экстремума, последо- 25 - 1 устройства импульса. к j « : второй вход блока 5 отношении постувательно соединенные второй 10 и четвертый 11 управляемые ключи, пороговый элемент 12, генератор 13 импульсов, счетчик 14 импульсов, пятый управляемый ключ 15 и входную шину 16, соединенную с входом первого управляемого ключа 1. Выход квадра- 30 тора 3 соединен с первым входом блока 5 отношений, выход которого соединен с вторым входом третьего управляемого ключа 8, выход которого соединен с входом порогового элемента 12, выход которого соединен с входом

го ключа 15, вход которого соединен с выходом счетчика 14 импульсов, вход которого соединен с выходом четвертого управляемого ключа 11, вход управления которого соединен с выходом указателя 9 экстремума. Выход генератора 6 управляюшего сигнала соединен с входом управления первого управляемого ключа 1, входом сброса расширителя 2 длительности импульса, входом генератора 4 линейно изменяющегося напряпает сигнал с выхода генератора 4 линейно изменяющегося напряжения (фиг. 2г, штриховая линия, отмеченная символами kt), который запускается передним фронтом управляющего сигнала. ( учетом возможности случайного появления измеряемого импульса входной сигнал x(t) записывают в виде

. rS(t)+n(t), Р, 1 n(t), Ро т.е. этот сигнал с вероятностью Pi представ,. ляет сумму измеряемого импульса управления пятого управляемо- 35л / Г

Srn А,

О, ,,

и широкополосной помехи n(t), а с вероятностью представляет собой только помеху п (t).

Таким образом, на выходе блока 5 отношений формируется сигнал (фиг. 2д)

M(T) (t).

с выхода блока 5 отношений сигнал через третий управляемый ключ 8 постужения, входами сброса указателя 9 экстре-45 пает на входы указателя 9 экструмума и

мума, счетчика 14 импульсов, порогового элемента 12 и входом управления второго управляемого ключа 10, вход которого соединен с выходом генератора 13 импульсов. В исходном состоянии первый 1, второй

порогового элемента 12. На вход управления (первый вход) т)етьего управляемого ключа 8 с выхода генератора 6 управляющего сигнала через линию 7 задержки поступает сигнал (с задержкой на время Т|,

10, третий 8 и пятый 15 управляемые 50равное минимально возможной длительносключи закрыты. Расширитель 2 длительное-ти S(t) измеряемого импульса, в результи импульсов, генератор 4 линейно изменяю-тате чего выход блока 5 отношений отключащегося напряжения, указатель 9 экстремума,ется на время Ti от входов указателя 9

пороговый элемент 12 и счетчик 14 импуль-экстремума и порогового элемента 12, что

сов находятся в исходном состоянии. Припредотвращает ложные срабатывания последвключении устройства генератор 6 управляю- них из-за помехи, длительность которой не

ще Ьр сигнала запускается так, что перед-соответствует длительности ожидаемого на

НИИ фронт сигнала с его выхода (фиг. 2а)входе устройства сигнала. Через время Т,

совпадает с передним фронтом импульсаключ 8 открывается и сигнал с его выхо

S(t), поступаюш.его на входную шину 16 устройства {фиг. 26) и подлежаплего измерению. Длительность положительного импульса сигнала генератора 6 управляюш,его сигнала выбирается равной наибольшей возможной длительности Т измеряемого импульса. Длительность Тин. интервала от заднего фронта положительного импульса до переднего фронта отрицательного импульса (фиг. 2а) управляюш,его сигнала выбирается из условия надежного считывания результатов -измерения. Положительный импульс с выхода генератора 6 управляющего сигнала открывает первый 1 и второй 10 управляемые ключи на время Т. Сигнал с выхода управляемого ключа 1 (фиг. 26) поступает на вход расширителя 2 длительности импульса, с выхода (фиг. 2в) которого он проходит квадратор 3 (фиг. 2г) и поступает на первый вход блока 5 отношений. В это время сигналом с выхода указателя 9 экстремума открыт ключ 10 и сигнал с выхода генератора 13 импульсов проходит через открытые ключи 16 и 11 (фиг. 2ж) на. вход счетчика 14 импульсов, т.е. начинается измерение поступившего на

- 1 устройства импульса. второй вход блока 5 отношении посту пает на входы указателя 9 экструмума и

порогового элемента 12. На вход управления (первый вход) т)етьего управляемого ключа 8 с выхода генератора 6 управляющего сигнала через линию 7 задержки поступает сигнал (с задержкой на время Т|,

да (фиг. 2е) поступает на входы указателя 9 экстремума и порогового элемента 12. В момент достижения выходным сигналом с блока 5 отношений а0солютного максимума сигнал на выходе указателя 9 экстре мума меняет полярность и закрывает ключ 11, прекращая прохождение счетных импульсов на вход счетчика 14 импульсов. Одновременно сигнал с выхода блока 5 отношений (через ключ 8) поступает на вход порогового элемента 12 с порогом срабатывания UQ, который превышается при наличии измеряемого импульса на входе устройства. В момент превышения порога Uo пороговый элемент 12 формирует на своем выходе импульс (фиг, 2з) длительностью Т- -Т14-ТнняКоторый поступает на вход пятого управляемого ключа 15 и открывает его. В результате па выход устройства со счетчика 14 поступает число, пропорциональное времени от момента включения генератора 6 управляюш,его сигнала до достижения сигна- лом с блока 5 отношений абсолютного максимума и свидетельствующее о наличии измеряемого импульса на входе устройства. При отсутствии на входе устройства импульса S(t) и наличии широкополосной по- мехи n(t) на выходе первого управляемого ключа 1 присутствует сигнал (фиг. За), который, пройдя расширитель 2 длительности импульса (фиг. 36) и квадратор 3 (фиг. Зв), принимает на выходе блока 5 отношений вид, представленный на фиг. Зг, а на выходе ключа 8 - на фиг. Зд, т.е. порога Uo не превышает, в результате чего пороговый элемент 12 не срабатывает и не открывает ключ 15, поэтому число и ипуль- сов, прошедшее на вход счетчика 14 импульсов с выхода ключа 11 (фиг. Зе), на выход устройства в течение времени Тинд, не поступает, что свидетельствует об отсутствии импульса на входе устройства.

В момент времени Т-|-Т„ед, генератор 6 управляющего сигнала выдает отрицатель- ный импульс, который сбрасывает счетчик 14 импульсов, разряжает расширитель 2, прекращает генерацию импульса пороговым элементом 12, переводит в исходное состояние генератор 4 линейно изменяющегося напряжения и указатель экстремума 9, в результате чего устройство приводится в исходное состояние.

Кривые 17 (фиг. 4) соответствуют величине ,9, кривые 18 - ,l. Сплощ- ными и штриховыми линиями нанесены за- висимости среднего квадрата ошибки в данном устройстве, когда величина порога Uo выбиралась для фиксированной величины а ложной тревоги (ложного срабатывания устройства от помехи). Сплощные кривые соответствуют , щтриховые - . Штрих-пунктирными линиями нанесены зависимости нормированного среднего квадрата ошибки измерения длительности импульса в известном устройстве. Знаками Л, О и П нанесены экспериментальные значения нормированного среднего квадрата ошибки измерения длительности случайно появляющихся импульсов (в известном устройстве Лив предлагаемом - О н П). Значения, отмеченные знаком О, получены при а 10 , а знаком П - при .

Формула изобретения

Устройство для измерения длительности импульсов, содержащее последовательно соединенные входную шину, первый управляемый ключ, расширитель длительности импульса, квадратор и блок отношений, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, генератор импульсов, выход которого соединен с входом второго управляемого ключа, указатель экстремума, пороговый элемент и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и обеспечения возможности индикации наличия измеряемого импульса, в него введены последовательно соединенные генератор управляющего сигнала, линия задержки и третий управляемый ключ, а также четвертый управляемый ключ и пятый управляемый ключ, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом четвертого управляемого ключа, вход которого соединен с выходом второго управляемого ключа, вход управления которого соединен с входом управления первого управляемого ключа, входом сброса расширителя длительности импульса, входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выходом генератора управляющего сигнала, входами сброса счетчика импульсов, порогового элемента и указателя экстремума, выход, которого соединен с входом управления четвертого управляемого ключа, выход блока отношений соединен с вторым входом третьего управляемого ключа, выход которого соединен с входами указателя экстремума и порогового элемента, выход которого соединен с входом управления пятого управляемого ключа.

Изобретение предназначено для повышения точности измерения длительности импульсов и обеспечения возможности индикации наличия измеряемого импульса. Устройство содержит управляемые ключи 1,10 и 15, расширитель 2 длительности импульса, квадратор 3, генератор 4 линейно изменяюш,егося напряжения, блок 5 отношений, указатель 9 экстремума, пороговый элемент 12, генератор 13 импульсов и счетчик 14 импульсов. Для достижения поставленной цели в устройство введены гене- .ратор 6 управляющего сигнала, линия 7 задержки, управляемые ключи 8 и 11 ив нем образованы новые функциональные связи. 4 ил. о & (Л Вь/ход со ел ОО фиг. 1

Составитель Ю. Бурмистров Техред И. ВересКорректор О. Кравцова

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5 Производстненно-нолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,