Интерполяционный измеритель временных интервалов Советский патент 1980 года по МПК G04F10/04 

(54) ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может использовано в экспериментальной физике автоматике, радиолокации, лазерной дальнометрии и других областях науки и техники для измерения временных интервалов с высокой точностью. Известен интерполяционный измеритель временных интервалов с ноНиусной интерполяцией интервала неопределенности временного положения стоп-импульса относительно импульсов времени - задающего генератора I. Это устройство содержит фазщ)уемые старт- и стоп-генераторы, счетчик периодов, нониусный счетчик, схему совпадений схему устранения неоднозначности, грубого измерения и имеют непрерывную временную шкалу. Однако им свойст венны низкая точность измерений и боль- шая конструктивная сложность. Из известных интерполяционных измерителей временных интервалов наиболее близким к настоящему является измеритель, содержащий старт- и стоп- триггеры, старт-4i стоп-генераторы, схему отбора четных и нечетных импульсов старт-генератора, вентиль грубого измерения, схему выбора режима работы, схему совпадений, схему добавления единицы, счэтчик периодов и нониусный счетчик 2. Известное устройство характеризуется низкими точностью измерений п быстродействием. Это связано с фактом noviHoго использования временной шкалы интерполяционного преобразователя, в том числе и ее начального нелинейного участка, результатом чего является наличие существенных систематических погрешностей на участках грубой и точной шкалы. Кроме того, рассматриваемое обстоятельство приводит к увеличе- нию времени, затрачиваемого на интерполяционное преобразование. Следует также отметить, что расширение рабочего диапазона интерполяцион|ного преобразователя пр11Водит к ухудше- |НИю точности измерений за счет увеличе1ния вклада нестабильности-частоты старт и стоп-генераторов в погрешность интерполяции. Недостатком известного интерполяционного измерителя временных интервалов является его конструктивная сложность, обусловленная сложностью применяемой схемы устранения неоднозначности грубого измерения и сложностью реализации схемы совпадений с малым разрешающим временем и формой кривой совпадений, близкой к прямоугольной. Целью изобретения является повышение точности.и быстродействия измерений и повышение надежности устройства. Цель достигается тем, что в интерполяционный измеритель временных .интервалов, содержаидий стоп-триггер, старттриггер, выход которого через стартгенератор подключен ко входу вентиля грубого измерения, выход которого соединен со счетным входом счетчика перио дов, стоп-ч: енератор,- выход которого сое динен с первьпу входом элемента совпадения и счетным входом нониусного счет чика, выход котЬрого подключён к с чётчику периодов, введены Д-триггер, венти делитель частоты на два и линия задержки, причем выход сТоп-триггера соедине 1ерез линию задержки со входом стопгенератора и непосредственно с Д-входом Д-триггера, вход синхронизации которого подключен к выходу старт-генератора и первому входу вентиля, выход Д-триггера соединен с управляющим входом вентиля.гоубого измерения и ВТОРЫМ входом вентиля, выход которого через де литель частоты на два подключен ко вто рому входу элемента совпадения, выход которого соединен со входами установки нуля стоп-триггера, старт-триггера, . Д-триггера и делителя частоты на два. На фиг. I приведена структурная схе ма измерителя временных интервалов; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы; на фиг. За и фиг. Зб - временные диаграммы, поясняющие механизм устранения неоднозначности отбчета.. Интерполяционный измеритель временных интервалов содержит старт- и стрп-триггеры I и 2, фазируемые старт и стбП- пенераторы 3 и 4, вентиль грубо го измерения 5, элемент совпадения б нониусного измерения, счетчик периодов нониусный счетчик 8, линию задержки 9 а также Д-триггер 10, вентиль 11 и делитель 12 частоты на два,предетавл$п цие собой узел селекции импульсов стартенератора. Устройство работает следующим обраом. Старт-импульс, задающий начало изеряемого временного интервала, устаавливает в единичное состояние старттриггер I и запускает старт-г.енератор 3, период повторения которого равен Т. ыходные импульсы последнего начинают оступать на синхронизирующий вход Дтриггера 10, вентиль II и через норально открытый вентиль 5 на счетчик периодов 7i С топ-импульс, задакший окончание измеряемого временного интервала, устанавливает в единичное состояние стоптриггер 2. При этом на Д-входе триггера 10 появляется единичный потенциал и последний устанавливается в единичное состояние по спаду ближайшего импульса стартчгенератора 3. По единичному состоянию триггера 10 открывается вентиль II, и импульсы старт-генератора 3 начинают -поступать на вход делителя частоты 12. Делитель частоты 12 формирует из опорной последовательности стартнгенератора серию импульсов с периодом повторения, равным 2Т, которая подается на первый вход элемента совпадения 6. На второй вход его подается серия импульсов стоп- енератора 4, который запускается выходным сигналом стоп-триггера 2, задержанным линией задержки 9 на время С ( О Т. Т), Период повторения импульсов стопчг енёратора 4 устанавливается равным 2TAt, где; л 1 - требуемый шаг квантования измеряемых временных интервалов. В момент совпаденияимпульса стоп-генератора 4 с импульсом делителя .частоты 12 элемент совпадения 6 вырабатывает сигнал,: которым сбрасываются в ксхййное состояние триггеры I, 2,10 и делитель частоты 12. Генераторы 3 и 4 при этом выключаются и процесс измерения завершается. Серия импульсов, сформированная на выходе генер1атора 4, соответствующая неопределенности положения стоп-импульса относительно импульсов стартчгенератора, фиксируется иониусным счетчиком 8. Механизм устранения неоднозначности отсчета, возможной при совпадении с топимпульса с импульсом опорной последовательности поясняется на фиг. 3. В первом случае (фиг. За) импульс () опорной последовательности, .совпавший со стоп-импульсом, не устанавливает Дтриггер 10 в единицу. Следовательно, 57 и +1 импульсы. Из селектируется n меренный в данном случае интервал равен;. Т - Т тh т т нам гр точн точн. Во втором случае (фиг. 36) при совпадениц стоп-импульса с импульсом опор ной последовательности Д-триггер 10 устанавливается в единицу (h -l) импульсов. Измеренный таким образом интервал рйвен: ГГР.-ГГОЧН --КОЧН--Г) УЛ-Т-Т ц ,. в данном устройстве по сравнению с известным Cl3 точность измерения повышается в 2-3 раза, быстродействие в 2 раза, существенно упрощается узел устранения неоднозначности грубого измерения и узел совпадения. Формула .изобретения Интерполяционный измеритель временных интервалов, содержащий стоп-триггер старт-триггер, выход которого через старт-генератор подключен ко входу вентиля грубого измерения, выход которого соединен со счетным входом счетчика периодов, стоп-генератор, выход которого соекинен с первым входом элемента сов 86 .падения и счетным входом нониусного : счетчика, выход которого подключен к счетчику периодов, отличающийс я .тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений и повышения надежности устройства, в него введены Д-триггер, вентиль, делитель частоты на два и линия задержки, причем выход с топ-триггер а соединен через линию задержки со входом с топ-генератора и непосредственно с Д-входом Д-триггера, вход синхронизации которого подключен к выходу старт- енератора и первому входу вентиля, выход Д-триггера соединен с управляющим входом вентиля грубого измерения и вторым входом вентиля, выход которого через делитель частоты на два подключен ко второму входу элемента совпадения, выход которого соединен со входами установки нуля стоп-триггера, старт-триггера, Д-триггера и делителя частоты на два. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 359998, кл. G 04 Р 5/ОО, 1961. 2.Тлачал В. А. , Басиладзе С. Г., Смирнов В. А. Цифровой измеритель временных интервалов, NucKeohiK.a 19, N 9 1974, с. 777-783.

Li

п

n-t

Iff rU I

-H

n-r n

Jr 2 Чиг. 2

wz. Ja