Способ измерения временных интервалов Советский патент 1975 года по МПК G04F11/12 

1

Изобретение относится к области измерения малых временных интервалов.

Известен способ измерения и селекции временных интервалов, основанный на преобразовании интервала в аналоговую величину (напряжение) с помонгою ударно-возбуждаемого Контура. Согласно этому способу в начале измеряемого интервала ток через контур скачком увеличивают до онределенного значения, а в конце интервала также скачком уменьшают до первоначальной величины. В результате такого воздействия в контуре устанавливаются затухающие колебания, амплитуда которых определяется соотношением между частотой настройки контура и длительностью контролируемого интервала. По этой амплитуде затем судят о величине интервала.

Известный способ обладает тем недостатком, что при пропадании одного из двух импульсов, образующих временной интервал, последующее измерение амплитуды напряжения на контуре дает заведомо неверные показания, что приводит к ошибочному суждению о величине интервала и его отклонеНИИ от своего номинального значения. В ряде случаев такие ошибки являются недопустимыми.

Целью изобретения является устранение ошибочных показаний ири пропадании одного из импульсов, ооразующих временной интервал.

Эта цель достигается тем, что частоту и начальную фазу колебаний генератора выбирают таким образом, чтобы снимаемое с него напряжение нроходило через нуль в момент, соответствующий окончанию временного интервала ири его номинальной величине, измеряют мгновенное значение этого напряжения и его знак в момент появления второго импульса, по которым судят о величине и знаке отклонения временного интервала от номинала.

На фиг. 1 изображена блок-схема прибора, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 -графики процессов.

Прибор состоит из трех основных узлов: распределителя импульсов 1, генератора 2 ударного возбуждения и измерителя 3 мгновенных значений напряжения. Вспомогательный узел 4 возвращает схему в исходное состояние перед началом каждого нового цикла измерения. Импульсы, образующие измеряемый интервал, подаются на вход первого узла, назначение которого состоит в том, чтобы первый и.мпульс осуществил запуск генератора 2, но не прошел бы на вход управления 5 измерителя 3. Второй импульс первый узел должен беспрепятственно пропустить на вход управления 5, благодаря чему измеритсль 3 в момент появлеипя второго импульса производит измерение напряжения гечератора.

На фиг. 2 с; изображены имгульсы, интервал которыми подлежит измерению. Импульс I соответствует началу интервала, а ИМпульсы II, III, IV-концу интервала при различпы.х его значениях: импульс II соответствует уменьшенному интервалу, импульс 1П - но.мипальному, импульс IV - увеличенному. На фиг. 26 показано напряжение (/ген генератора 2 ударного возбуждения. Напряжение (уген возникает в момент /i появления импульса I, а в момент 4, соответствующий номинальному значению интервала оно проходит через нуль. Нри появлении нмнульсов II, III или IV производятся измерения мгновенного значения напряжения /7ген (измерителем 3). Если контролируемый интервал т равен номинальному значению (т Тп), то будет измерено нулевое значение; если , то в результате измерения будет зафиксирована величина . Прн будет зафиксирована величина . Значение U (равное U+ или У) запоминается узлом 3 до следующего цикла (или дольше). По величине U судят об отклонении интервала от номинала, т. е. о величине .

В некоторых пределах / и А/ связаны одпозначно. Для случая, изображенного на фиг. 26, эта связь выражается форм лой:

тМ

и

2-.„

где Е - амплитуда напряжения LW

В общем случае папряжение (/ген может иметь другую начальную фазу ср и частоту /. Для такого общего случая можно написать:

при ( j.j

Ьген - - sin 2- (I t,) + 9 при А I

Отсюда получается, что условие 6reii 0 при . требует выполненная соотношения:

2./т„ + , . -.-.k,(2)

где k - любое п,елое число (/е--0, I, 2,...). На фиг. 26 показан случай 0, ф - .

Для сбщсго случа)( связь между LJ и Лт дается следующей зависимостью, получаемой из выражений (1) и (2):

и -(- l)Esin2-f -:-(-)Е sin X

nk - V Дт

Х|

О -

Из этой фор.мулы можно найти выражение для максимального относительного изменения 60 (. :с„)„акс, при котором сохраняется однозначная связь между t/ и Лт

: -,-

- О / fc

н макс- («- {

Например, для случая, изображенного на фиг. 2 б,

- I-::- ±1, Т. е. Л-:„,,, -; ± т„.

-Ц /113КС

Нредус.матриваем} ю данным способом настройку генератора ударного возбуждения согласно соотношентпо (2) можно производить по известному значению Тн или же по Тн, задавае.мому от какого-либо эталонного устройства, но неизвестному в абсолютных единицах времени. В перво.м случае данным способом можно осуществить измерение абсолютного значения Дг, а во втором случае--только нзмерен ге относительного отклонения А

На фи1-. 2 в показан случай, когда в соотношении (2) выбрано ф 0, . При этом частота напряжения 6гп„ выще, чем частота (J-,,, на фиг. 26. Как видно, область однозначности получается здесь меньше, чем в

предыдущем случае, именно Атмакс -, но

зато при одних и тех же значениях Ат величина и для фиг. 2 в (ULH Di-) больше, чем для фиг. 2 а (при условии равенства амплит -д нанряжений (/ген и f/ген). Поэтому для случая, изображенного на фиг. 20, возможная точность из.мерения мгновенных значений L/, а следовательно, и значений Ат выше. Таким образом, применяя генератор с более высокой частотой, можно новысить точность измеренн; за счет сужения диапазона Ат. В частности, в нриборе, основанно.ч на данном способе, можно предусмотреть несколько пе /еключаемых генераторов с разпымн частота.м;- (т. с. разными ср и k), сЗлагодаря чему :ipHooj) станет многошкальны.м.

В с.1учае, когда однн из импульсов, образу ющих из.,1еряе.мый интервал, отсутствует, остазший ;. имнульс произведет запуск генеijaTopa ударного зозбуждепия, однако измеjjciiHC MniOuCHi-ioro значения U не бдет осуjiucvBJieno, л Ни выходе измерителя 3 после ;i, а иного цикла окажется нулевое напрял ение. Этот резу.Ч -/гат будет таким же, как если бы измерение Ат вообще не производилось в данный цкк;1. Следовательно, будут отсутстповать какие-либо данные для ложшого суждения о величине Ат.

Формула изобретения

Способ измерения временных интервалов путем преобразования интервала в аналогоjjyio величину, например, напряжение, с по:лон1ью ударно-возбуждаемого конт;.ра, нри котором генератор ударного возбуждения этого контура запускают одновре.менно с поHiniciKCM первого импульса, образующего измер5)емый временный интервал, отличающийся тем, НТО, с целью устранения ошибочных показаний при пронадании одного из импульсов, частоту и начальную фазу колебании генератора устанавливают таким образом, чтобы снимаемое с него напряжение проходило через нуль в момент, соответствующий окончанию временного интервала при его номинальной величине, измеряют мгновенное значение этого напряжения и его знак в момент появления второго импульса, по которым судят о величине и знаке отклонения временного интервала от номинала.