УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ Советский патент 1972 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к области измерения временных интервалов и может быть ислользовано в те.х областя.х те.хнпки, где требуется измерять г10Бторяюии1еся интервалы времени, лнбо другие величнны, которые -могут быть преобразованы во временной интервал, например в фазовых измерениях, прИ пзмерепии электрического напряжения, тока, температуры п т. п.

Наибольшее распространение для измерения временных иптерВалов получили устронсгва, основанные на методе последовательного счета, который состоит в заполнении измеряемого иитервала последовательностью пернодически следуюгцих им1пульсов от эталонного генератора н подсчета числа этих импульсов.

Известны также устройства, основанные на методе статнстнческих иснытаний « лрпмепяемые для «злгерения повторнюндихся временных интервалов, что особенно эффективно при измеренни коротких длительностей. Сущность работы TaiKHx устройств состопт в том, что поток измеряемых пптервалов с помощью логической схемы совпадения сравнивается во времени с эталонным потоком периодически еледующих коротких импульсов, и измеряется вероятпость совпаден 1я импульсов этих двух потоков, которая при определенных условиях прямо пропорциональна величине нзмеряемого времеппого И 1тервала. Достоинствами та1-;их устройств являются И11остота, надежность и высокая точность измерения.

Однако в случае пеперподнческого (хаотнческого) характера измеряемого потока к статистическпм сво11ствам последпего предъявляются определенные требованпя. Кроме того, для созлания ип1рокодпаиазоппого и точиого устройства необходимо конструировать эталонный генератор с больщ-им набором эталонных частот, что усложняет и удорожает конструкцию последнего.

В предлагаемом устройстве в качестве эталонного генератора нсиользовап генератор стационарного случайного потока пмлульсов, распределенных во временп, по закону Пуассона, а в качестве логической схемы применена схема для выявленпя случаев попадания хотя бы одного случайного импульса на из: 1еряемый интервал. В качестве упомянутого генератора случайного потока пспользуется пзвестный генератор случайных чисел, который обычно применяется в технпке связи, телеуправления И т. п. для создан1ш (имитации) импульсных иомех. Прпменеиие этого генератора в Предлагаемом устройстве в сочетании с упомянутой логической схемой дает ряд преимуществ.

а) К характеру измеряемого потока не предъявляется никаких требовани. Этот иоток может быть хаотическим с пронзвольным

законом распределения, либо периодическим с произвольной частотой.

б) Диапазон измеряемых величин при установленной плотности случайного (потока лринципиально не ограничен; практически этот диапазон определяется допустимым уровнем погрешности измерения, и «ак показывает анализ он значнтельно шнре, чем в существующем устройстве.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для измерения новторяюЩИ.хся временных интервалов.

Генератор случайного -потока / подключен ко входу логической схемы 2. Выход логической схемы через вентиль 3 подключен к входу счетчика числа благоприятных исходов 4. Поток измеряемых времеиных интервалов подается на вход формирующей .схемы 5, выход которой нодключен ко второму входу логической схемы 2. Второй выход формирующей схемы 5 подключен через вентиль 6 ко входу счетчика числа испытаний 7, выход которого подключен ко входу -схеамы управления 8. Выходы схемы управления подключены, соответCTBeHFio, к вентилям 3 ч 6 и к схеме сброса 9, выходы которой нодключены к счетчикам 4 и 7.

Устройство работает следующим образом.

На вход логической схемы 2 от генератора случайного потока / подается стационарный случайный .по моментам появления поток коротких имиульсов, распределение которого подчинено закоиу Пуассона. Поток измеряемых интервалов поступает на вход формирующей схемы 5, которая иреобразует указанный измеряемый ноток в поток прямоугольных импульсов, длительность которых равна величине измеряемого интервала времени. Этот последний поток с выхода схемы 5 подается на второй вход логической схемы. Логическая схема выдает иа своем выходе имяульс в том случае, если за вр.емя поступления на один ее вход очередного измеряемого имиульса на другой ее .вход поступит хотя бы один случайный им:пульс от гбнератора /. Иными словами, на выходе схемы 2 не возникает никакого сигнала лишь в том случае, если на очередной измеряемый импульс не попадает ни одного случайного импульса от генератора /. Таким образом, с выхода схемы 2 снимается поток импульсов также случайный по моментам его появления. Как видим, логическая схема 2 по вьшолняемой функции принципиально отлична от обычной схемы совпадений (схемы «И), примененной, в частности, в устройстве -ирототипе. В предлагаемом устройстве в качестве логической схемы 2 использована известная схема совпадений на туннельном диоде, параметры которой выбраны таким образом, чтобы она выполняла заданную, указанную выше функцию. Выходиой поток импульсов с выхода логической схемы 2 через вентиль 3 подается на 1ВХОД счетчика числа благоприятных исходов 4. С выхода формирующей схемы 5 снимаются импульсы, синхронные с импульсами,

подаваемыми на вход схемы 2, и подаются через вентиль 6 на вход .сче.тчика числа испытаний 7. Счетчик 7 иредставляет собой счетчик до заданного числа п, нредварительно иа нем установленного. Выходной имиульс со счетчика 7 иоиадает на вход схемы управления 8, которая управляет вентилями 3 и 6 и схемой сброса 9, сбрасывающей показания счетчиков 4 и 7. Вентили 3 6 нормально закрыты, а импульсы с формирующей схемы 5 и логической схемы 2 не поступают на счетчики 7 и 4, которые в это время находятся в нулевом состоянии. С началом измерений вентили 3 и 6 открываются сигналами со схемы )правЛ6НИЯ 8, и счетчики 4 i 7 регистрируют иост)паюп 1ие на них импульсы. Этот .процесс измерения продолжается до тех пор, лока счетчик 7 зарегистрирует п входных импульсов.

После поступления на вход /г-го имиульса счетчик 7 выдает имиульс на схему управления 8, которая тотчас же сигналами со своих выходов закрывает вентили 3 и 6. В дальиейшем процесс повторяется через интервал, определяемый схемой управления.

Таким образом, в результате шзмерителыю1-0 цикла в счетчике числа благоприятных исходов 4 оказывается зафиксированным некоторое число N, соответствующее заданному общему числу л измеряемых импульсов, поданных на вход устройства и зафиксированных счетчиком числа иснытаний 7. OTHOHjeHne

m.o,-«--В теории вероятностей, называемое

частотой, приблизительно равно вероятности интересующего нас события, то есть вероятности попадания хотя бы одного случайного импульса на измеряемый интервал

mi-Oi-ц- ,-11-(i)

Точность приближенного равенства (1) тем выше, чем больше число иснытаний п. В данном устройстве число п выбир.ается кратным

десяти; бла-годаря этому операция деления -

сводится лишь ,к сдвигу запятой в цифровом десятичном показании счетчика 4.

Величина измеряемого интервала определяется по формуле.

.(l-P,,o,.J yln(. (2)

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить значительно более широкий диапазон измерения временных интервалов при заданных точности и быстродействии по сравнению с существующими устройствами.

Предмет изобретения

Устройство для измерения повторяющихся Q временных интервалов, содержащее генератор случайного потока, логическую схему, вентили, счетчик числа благоприятных исходов, формирующую схему, схему управления, схему сброса и счетчик Числа испытаний, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, выход генератора случайного потока через „чогическую схему, лервый вентиль, счетчик числа благоприятных SicxoAOB соединен ,с выходом схемы сброса, друггн выход которой через счетчИ.к числа liciiUTaiiiiH соединен с выходом второго вентиля, а соединен с иервым выходом схемы управления, BTopoii выход которой шодключей к первому вентилю, а третий вв1ход - ко второму вентилю, другой вход которого подключен к выходу формируюи1ей схемы, а 1; г;ход CXL-.МЫ -.иравления соединс со счетчиком числа испытаний, однн выход форм11ру1ощей схемы соединен со входом логической схемы, а другой вход соединен со входом устройства.

I1-HZ1-4Z

fI - ,, jI- . - „ „ ,,f