Интерполяционный измеритель вре-МЕННыХ иНТЕРВАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G04F10/04 

(54) ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ рование отрезка времени преобразователем масштаба времени канала стартового-времени еще не закончилось, что приводит к неоднозначности отсчета счетчика точного измерения, т.е. к возникновению погрешности. Целью изобретения является повышение точности измерения, за счет устранения случайной погрешности,воз никающей в результате неоднозначности отсчета счетчиками грубого и точного измерений. Поставленная цель достигается тем что в интерполяционный измеритель вре менных интервалов, содержащий два канала стартового и стопового импульсов, каждый из котбрых состоит из последовательно соединенных первого триггера, первого ключа, линии задержки, второго триггера, одновибратора, второго ключа, преобразователя масштаба времени, третьего ключа и счетчика точного измерения, а также генератор мерных импульсов, первый выход которого соединен со вторыми входами первых и вторых ключей каждого канала и первым входом ключа им пульсов грубого измерения, второй и третий вход которого связаны соответ ственно с прямым выходом вторых триг геров кагкдого канала, а выход ключа импульсов грубого измерения соединен со входом счетчика грубого:измерения при этом вторые входы счетчиков точн го измерения каждого .канала соединены между собой и подключены к выходу ключа однозначного сложения, первый вход которого соединен со вторым вы ходом генератора мерных импульсов и вторыми входами третьих ключей каж. дого канала, а второй вход через три гер однозначного сложения соединен с выходом счетчика точного измерения .канала стопового импульса, а в каждо канале вход первого триггера соедине со вторым входом преобразователя мас штаба времени, дополнительно введены два триггера и три ключа, одновибратор, формирователь импульса, линия задержки и два триггера, вход первого из которых соединен с выходом сче чика точного измерения канала старто вого импульса и первым входом первого дополнительного ключа, второй вхо которого связан с выходом триггера .однозначного сложения. Выход первого дополнительного ключа соединен со вторым входом счетчика грубого измерения. Выход первого дополнительного триггера соединен с первым входом второго дополнительного ключа и счет ным входом второго дополнительного триггера, выход которого связан с первым входо.м третьего дополнительного ключа. Выходы второго и третье го дополнительных ключей соединены соответственно в третьим и четвертым входом счетчика грубого измерения, а вторые входы второго и третьего дополнительных ключей-с выходом формирователя импульсов и входом дополнительной линии задержки, выход которой связан с установочным входом триггера однозначного сложения. Вход формирователя импульсов соединен с выходом дополнительного одновибратора, вход которого соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени канала стопового импульса. Н чертеже представлена функциональная схема устройства. Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 мерных импульсов, счетчик 2 грубого измерения, счетчики 3, 4 точного измерения, ключ 5 импульсов грубого измерения, первые ключи б, 7, преобразователи 8, 9 масштаба времени, вторые ключи 10, 11, одновибраторы 12, 13, первые триггеры .14, 15, линии задержки 16, 17, третьи ключи 18, 19, вторые триггеры 20, 21 ключ 22 однозначного сложения, триггер 23 однозначного сложения, дополнительные триггеры 24, 25, дополнительные ключи 26, 27, 28, дополнительный одновибратор 29, дополнительную линию задержки 30 и формирователь 31 импульсов. Устройство работает следующим образом. С приходом старт импульса триггер 14 перебрасывается, открывая ключ 6. Первый из мерных импульсов, следующих с периодом TD с генератора 1, прошедший через ключ 6 и. задержанный линией 16 задержки на- 0, перебрасывает триггер 20. Ключ 5 при этом открывается, обеспечивая пропускание мерных импульсов на счетчик 2 грубого измерения. Одновременно передним фронтом триггера 20 запускается одновибратор 12, формирующий им-пульс с длительностью fo . При этом через ключ 10 на преобразователь 8 масштаба времени проходит только первый мерный импульс из прошедших в счетчик 2 грубого.измерения. Преобразованный в k раз отрезок времени t, ограниченный стартовым и мерным импульЪами,заполняется в ключе 18 мерными импульсс1ми с генератора 1. Число импульсов на выходе,ключа 18 фиксируется счетчиком 3 точного измерения с емкостью k t(j. В связи с тем, что величина отрезка времени t находится в пределах от Уд до а в реальном случае, учитывая перехЬдные процессы элементной базы, ко нечные длительности стартового и мерных импульсов, даже может несколько превышать , на вь1ходе счетчика 3 точного измерения может возникнуть один или два импульса переполнения. Импульсы переполнения фиксируются триггерами 24, 25, влючениыми последовательно. С приходом стоп-импульса триггер 15 перебрасывается, открывая ключ 7 Первый из мерных импульсов с генера тора 1, прошедший через ключ 7 и за держанный линией 17 задержки на f 0,2 VQ , перебрасывает триггер 21 Ключ 5 при этом закрывается и прекращается прохождение мерных импуль сов на счетчик 2 грубого измерения. Кроме того, передним фронтом тригге ра 21 запускается одновибратор 13, формирующий импульс с длительностью tg , При этом через ключ 11 проходит только один мерный импульс, следующий за первым импульсом прошедшим через ключ 7. Преобразованный преобразователем 9 масштаба времени в k раз отрезок времени t , ограниченный стоповым и мерным импульсами, заполняется в клнрче 19 мерными импульсами с-генератора 1, и число импульсов на выходе ключа 19 фиксируется сч-етчиком 4 точного измерения с емкостью 3. k По окончании фиксации числа импульсов счетчиками 3, 4 точного измерения производится перенос информации, записанной в триггерах 24 25, соответственно в первую или вторую ячейки счетчика 2 грубого измерения. Для этого импульсом Стоп запускается одновибратор 29, формиру щий импульс с длительностью kty, т.е. превышающий максимальное значение kt-j. По спаду импульса одновибра тора 29 формирователь 31 формирует импульс, поступающий на ключи 27, 28 и осуществляющий перенос информации из триггеров 24, 25. Одновременно импульс поступает на вход линии 30 задержки, величина задержки которой превышает время, необходимое для установленйя переходных процессов в результате переноса информации и,з триггеров 24, 25 в счетчик. 2 грубого измерения. При поступлении задержанного импульса с выхода линии 30 задержки начинается процесс однозначного сложения отрезков времени kt и При этом перебрасывается триггер 23 в состояние, открывающее ключи 22, 26. Мерные импульсы с генератора 1 через ключ 22 поступают одновременно на счетчики 3, 4 точного, измерения. Так как емкость счетчи-, ка 4 составляет 3ki;ot то отрезок kt,j. 3kCj)- ktA составляет количество импульсов, недостающее до полного заполнения счетчика 4. По мере запол нения счетчика 3 может возникнуть импульс переполнения, который поступает через ключ 26 в счетчик 2 грубого измерения. При переполнении счетчика 4 импульс переноса опрокидывает триггер 23 в исходное состояние, при котором ключи 22, 26 закрываются, тем самым завершая процесс измерения временного интервала t . Информация в двоичном коде, пропорциона.пьная ыременному интервалу t i ограниченного входными импульсами Старт, Стоп, снимается с выходов счетчика 3 точного измерения и счетчика 2 грубого измерения, причем це|На младшего разряда счетчика 3 равна uo/k, а цена младшего разряда счетчика 2-Со. Преимущество предлагаемого измерителя заключ ется в том, что полность исключается возможность возникновения неоднозначностей отсчета счетчиками грубого и точного измерения, а, следовательно, устраняется возможность появления случайных погрешностей при измерении временного интервала, суммарная величина которых может быть равной трем периодам tTo-частоты генератора, мерных импульсов. Формула изобретения Интерполяционный измеритель временных интервалов, содержащий два канала стартового и стопового импульсов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого триггера, первого ключа, линии задержки, второго триггера, одновибратора, второго ключа, преобразователя масштаба времени, третьего ключа и счетчика точного измерения, а также генератор мерных импульсов, первый выход которого соединен со вторыми входами первых и вторых ключей каждого канала и первым входом ключа импульсов грубого измерения, второй и третий вход которого связаны соответственно с прямым выходом второго триггера каждого канала, а выход ключа импульсов грубого измерения соединен со входом счетчика грубого измерения, при этом вторые входы счетчиков точного измерения каждого канала соединены между собой и подключены к выходу ключа -однозначного сложения, первый вход которого соединен со вторым выходом генератора мерных импульсов и вторыми входами третьих ключей каждого канала,, а второй вход через триггер однозначного сложения соединен с выходом счетчика точного измерения канала стопового импульса, причем в каждом канале вход первого триггера соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены три ключа, одновибратор, форми- рователь импульсов, линия задержки и два триггера, вход первого из которых соединен с выходом счетчика очного измерения канала стартового мпульса и первым входом первого доолнительного ключа, второй вход коорого связан с выходом триггера одозначного сложения, а выход первого дополнительногб ключа соединен со вторым входом счетчика грубого измерения, 9ЫХОД первого дополнительного триггера соединен с.- первым входом второго дополнительного ключа и счетным входом второго дополнительного триггера, выход которого связан с первым входом третьего дополнительного ключа, выходы второго и третьего дополнительных ключей соединены соотйетственно с третьим и четвертым входами счетчика грубого измерения, а вторые входы второго и третьего дополнительных ключей соединены с выходом формирователя импульса и входом дополнительной линии задержки., выход которой связан с установочным

входом триггера однозначного сложения, при этом вход формирователя импульсов соединен с выходом дополнительного одновибратора, вход которого соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени канала стопового импульса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 368583, кл. G 04 F 10/04.

2.Нучно-теХнический сборник Техника средств связи, серия Радиоизмерительная техника, вып. 3, 1976, с. 123, 126 (прототип).