Устройство для измерения временных интервалов Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

хД

гз

Фи./

б

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов между импульсными последователь ностями.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения временных интервалов между импульсными последовательное- тяни с кратными частотами следования

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - взаимная фазировка двух последовательностей, сумма которых дает исходный сигнал; на фиг. 3 - спектральные характеристики сигнала с череспериодной временной модуляцией; на фиг.4 - импульсный сигнал с дискретной временной модуляцией, формируемый на выходе фор мирователя 8; на фиг. 5 - спектральные характеристики сигнала, формируемого на выходе формирователя 8.

Устройство содержит счетный триггер 1, коммутатор 2, элементы И 3 и И 4, переменный элемент 5 задержки, постоянный элемент 6 задержки, элемент ИЛИ 7, формирователь 8, блок 9 селекции, коммутатор 10, элемент 11 задержки, переключатель 12, входные шины 13 и 14.

Вход блока 9 селекции через формирователь 8 подключен к выходу элемента Ш1И 7, первьш вход которого через переменный элемент задержки 5 соеди- нен с выходом элемента И 3, первый вход которого подключен к выходу коммутатора 2, первый вход которого соединен с входной шиной 14, а второй подключен к счетному входу триг- гера 1, входной шине 13 и первому входу элемента И 4, выход которого соединен с входом элемента 6 задержки, выход которого подключен к первому входу переключателя 12, первый выход которого через элемент 11 задержки соединен с вторым входом переключателя 12, второй выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 7, а прямой и инверсный выходы счетного триггера 1 соединены с первым и вторым входами коммутатора 10, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно элементов И 4 и 3.Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения проводят настройку устройства на максимальную

чувствительность, для чего один из входных сигналов подают на цходную шину 13. Коммутаторы 2 и 10 устанавливают в положение, при котором на вторые входы элементов И 3 и 4 поступают сигналы с прямого и инверсного выходов триггера 1, а на первые входы этих элементов подается входной сигнал. Переключатель 12 устанавливается в положение, при котором его нормально-замкнутые контакты разомкнуты, а нормально-замкнутый контакт замкнут. С помощью переменного элемента 5 задержки добиваются нулевого значения амплитуды А составляющей спектра сигнала на выходе формирователя 8, обусловленной наличием разной задержки сигналов в двух каналах устройства. Амплитуда этой составляющей контролируется блоком 9 селекции. В положении переключателя 12, когда нормально-замкнутые контакты замкнуты, а нормально-разомкнутый контакт разомкнут (фиг. 1), сигнал с выхода элемента И 4 через постоянные элементы 6 и 11 задержки поступает на второй вход элемента ИЛИ 7, на первый вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 3 через переменный элемент 5 задержки. При этом на входы элемента ИЛИ 7 поступают два сигнала, одинаковые по частоте и сдвинутые один относительно другого на величину Т + t, где tj - время задержки в элементе 11 задержки, выбирается таким образом,/ чтобы оно было больше максимально возможного временного сдвига между исследуемыми последовательностями; Тд- период, сигнала с входной шины 13..

На вых оде формирователя 8 формируется импульсная последовательность с череспериодной временной модуляцией с периодами 1 и Т, причем

Т + TZ „ 2 о

Т, - . и

Этот сигнал можно представить в виде суммы двух импульсных последовательностей; импульсной последовательности Рд с неизменным периодом Т, длительностью импульса ц ; импульсной последовательности разнополярных импульсов длительностью каждого импульса ( , сдвинутых один относительно другого на длительность импульса Гц и следующих с периодом 21 (см.фиг.2).

1413595

Спектральная характеристика сигналовп 1,3,5..,, амплитуды которых прос черезпериодной временной модуляциейпорциональны времени задержки в линии

приведена на фиг. 3.задержки 11

Спектр импульсной последовательности с череспериодной временнойА„ -TS- sin -у п (6) модуляцией определяется как сумма спектров последовательностей F,, и F,.

Спектр импульсной последователь-тд

ности F- имеет вид ЮА, sin TT . (7)

m АЛ

AT 2А

Sj, -- einirmF Cy cos2T| Fgt ,(1 )Отношение этих составляющих

m) -п ,г An 2At5 . ir JTu

Спектр импульсной последователь-°о Т т- sin -г- п --

ности определяется путем использо- 15 . °

вания теоремы о сдвиге колебаний во m /о

времени2А

8„ S(e Авг 2)Для индексов п близких значению

с.МП

о и индексов га близких значению

где S - спектр импульсной последова- и

тельности длительностью импульсаQ То /„

„„, - .- тТ выражение (о.) упрощается

с , периодом 2Т, и амплитудой А ;z 2.

величина сдвига импуль-;Г - 17- t . ,

/ i /.. оsJn о т . ,

са длительностью t впра- Т 2.Си 2си

во;

откуда

т величина сдвига импуль-„

i L - /l/l ri /Чл

сов длительностью f о С и) влево; 30

.v- FO П пВеличину ti вычисляют путем измеС0-2д1. - дискретная частота.,- Д

2 Tj,рения блоком 9 селекции отношения

Спектр S-E- , учитывая, что С « Т,амплитуд А„/А на выходе формироваимеет видтеля 8.

00 „ При измерении временного сдвига

S cos -у- t. (3) между импульсными последовательнос тями и одинаковой частотой повторе Подставляя значения .их подают на входные шины 13 и

в вьфажение (2), получим j 14. При этом коммутатор 2 устанавлиOQ „ Qвается в положение, когда на первый

t. (4)вход элемента И 3 поступают импульсы

Q§ спектр импульсной последова-

тельности с череспериодной временнойвыражение (9) принимает вид

модуляцией определяется как суммап t .,...

спектров Se иS 45 ° 1

д 2А

8обц - + 2 - sin v Fo t «« o82ir F(,+где t it + t,, - алгебраическая

ao . сумма временного сдвига между иссле-

2. sinlT -С соз2 и t, (5)дуемыми и импульсными последователь ° 2. е.ностями и времени задержки tj в элегде А - амплитуда импульсов; менте 11 задержки.

tn - длительность импульсов; Измеряя блоком 9 селекции отношеТ„ - период импульсного сигнала; .„ амплитуд У при известном

( временной сдвиг между сиг-А„

налами в двух каналах уст- 55значении длительности, импульсов -г-ц ,

ройства. выходе формирователя 8, определяВ спектре S gj присутствуют сое-«т значение временного сдвига между

I Fe исследуемыми импульсными последоватавляюдие А с частотами -у п, гдетельностями -

5

1413595

Для инкесов nблизких з.начению

k ииндексом m близких зна т пт

io яf п о

чению -STC т(где Q тсскваж t-U / U

ность) вьфажение (16) упрощается

J - - . tx °x k .

10 откуда t.

k-Tu

-,

(17) (18)

Ha выходе формирователя 8 с помощью блока У селекции измеряют величину

15 А

- И ВЫЧИСЛЯЮТ временной сдвиг At

т

между исследуемыми импульсными последовательностями

At . tK - t : (). (12)

Если величина ftt О, то это означает, что импульсная последовательность на шине 13 задержана отно- 5 сительно импульсной последовательности на шине 14 на величину At,

Если Л t « О, то импульсная последовательность на шине 13 опережает импульсную последовательность на шине 14 на величину At.

Если ut О, то исследуемые импульсные последовательности совпадают.

При измерении временного сдвига между импульсными последовательностями с частотами повторения, равными величине k, коммутатор 10 устанавливается в положение, при котором выходы триггера 1 отключены от входов

jn

элементов И 3 и 4. При измерении следует более высокую частоту подавать на шину 13.

В этом случае на выходе формирователя 8 формируется импульсньй сигнал с дискретной временной модуляцией, представленной на фиг. 4.

На фиг. 5 представлены спектральные характеристики этого сигнала.

Его спектр с учетом вывода для вы- Устройство для измерения временньпс ражения (5) для кратных частот имеет ° интервалов, содержащее первую и вторую входные шины, счетный триггер, первый коммутатор, два элемента И, первый переменньй и второй постоянit

- t

I..

(19):

25

Преимуществом изо.бретения является возможность измерения временных интервалов между импульсными последовательностями как с равными, так и с кратными частотами повторения.

Формула изобретения

вид

06Ц

AT.

Т

ЛА гг

kT

2А

sinir F f-cos2 ir F 11

mil

оЧ

р

ный элементы задержки, элемент ИЛИ,

sin ii -T-cosZ - t (13) 35 формирователь и блок селекции, вход

k kКПТПППГП ЫРПР-Ч АоПМИПОВЯТРПЬ ППЛКЛЮ-

в спектре (13) присутствуют сосFO

тавляющие А с частотами -:-.п, амплик.

по двум каналам ввиду наличия линии .задержки 11 и временнрго сдвига .между исследуемым последовательностями

4Atx

)

которого через формирователь подключен к вькоду элемента ИЛИ, первьй вход которого через переменный элемент задержки соединен с выходом пер- 40 вого элемента И, первый вход кото- туды которых пропорциональны разнос- рого подключен к выходу первого ком- ти времени распространения сигнала мутатора, первый вход которого соединен с дервой входной шиной, а второй вход подключен к объединенным 45 счетному входу триггера, второй входной шине и первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, отличающееся тем, что, с 50 целью расширения функциональных возможностей за счет измерения временных интервалов между импульсными последовательностями с кратными частотами -следования, в устройство допол- 55 нительно введены второй коммутатор, переключатель и третий элемент за-- держки, причем прямой и инверсный

„ выходы счетного триггера соединены

Тос первым и вторым входами второго

k T:

а составляющая А

fr

IA

Ifm

m

sin II

m T

(14)

(15)

Отношение этих составляющих

J An 4Atx . J - - Sin 2 n

2 A й1п и„

(16)

1413595

Для инкесов nблизких з.начению

k ииндексом m близких зна т пт

io яf п о

чению -STC т(где Q тсскваж t-U / U

ность) вьфажение (16) упрощается

J - - . tx °x k .

откуда t.

k-Tu

-,

(17) (18)

Ha выходе формирователя 8 с помощью блока У селекции измеряют величину

15 А

- И ВЫЧИСЛЯЮТ временной сдвиг At

т

между исследуемыми импульсными последовательностями

it

- t

I..

(19):

Преимуществом изо.бретения является возможность измерения временных интервалов между импульсными последовательностями как с равными, так и с кратными частотами повторения.

Формула изобретения

ный элементы задержки, элемент ИЛИ,

71413595

коммутатора соответственно, второй держки подключен к первому входу пе

Изобретение относится к измерительной технике и служит для расширения функциональных возможностей , устройства. Устройство содержит счетный триггер 1, коммутатор 2, элементы И 3 и 4, переменный и постоянный элементы 5 и 6 задержки, элемент ИЛИ 7, формирователь 8 и блок 9 селекции. Введение коммутатора 10, элемента 11 задержки, переключателя 12 и образование новых функциональных связей обеспечивает возможность измерения временньк интервалов между импульсными последовательностями как с равными, так и с кратными частотами повторения. 5 ил.

выход второго коммутатора подключен к второму входу первого элемента И, первый выход второго коммутатора

соединен с вторым входом второго эле- второй выход которого подключен к мента И, а выход второго элемента за- второму входу элемента РШИ.

фиг. 2

реключателя, первый выход которого через третий элемент задержки соединен с вторым входом переключателя,

ФигЛ

/

Фиъ.5

гж1г