Устройство для измерения интерваловВРЕМЕНи Советский патент 1981 года по МПК G04F10/00 

1

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и предназначено для измерения среднего значения разности длительностей двух случайных чередующихся временных интервалов, в частности, может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа нефтяных, газовых и угольных скважин для измерения интервального времени - времени распространения упругих колебаний в исследуемой среде на заданном расстоянии.

Известно устройство для измерения временных интервалов, содержащее электронные ключи, источник тока, конденсатор, комнаратор, триггеры, инвертор 1. Однако это устройство не обеспечивает измерения интервалов времени.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, которое состоит из двух управляемых электронных ключей, первые контакты которых подсоединены к щине «земля, вторые - к входу интегрирующего усилителя, в день отрицательной обратной связи которого включен запоминающий конденсатор, автономного генератора постоянного тока, полюса которого подключены к средним контактам ключей, формирователя коммутирующих импульсов, вход которого соединен с входом управления первым ключом и является входом устройства, а выход формирователя коммутирующих импульсов соединен с входом управления генератора линейно нарастающего напряжения и одним входом схемы совпадений и компаратора, один вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего напряжения, а другой вход компаратора соединен с выходом интегрирующего усилителя, являющегося выходом устройства, выход компаратора соединен с другим входом схемы совпадений, а выход последней соединен с входом управления второго ключа; выходной параметр устройства не

содержит аппаратурных пульсаций, вызванных неодновременным поступлением и неодинаковой формой зарядных и разрядных импульсов тока 2.

Недостатком этого устройства является

то, что оно обеспечивает измерение длительности лищь одного интервала времени и не обеспечивает измерение разности длительностей двух чередующихся временных интервалов.

Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей.

Достигается это тем, что в устройство для измерения интервалов времени, содержащее два ключа, первые контакты которых подключены к обшей шине, вход упДавления первогЬ ключа соединен с входной шиной устройства, генератор тока, включенный между средними контактами ключей, интегрирующий усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, выход которого подключен к выходной шине устройства, последовательно соединенные генератор линейно-нарастаюш,его напряжения и компаратор, второй вход которого подключен к выходу интегрируюш его усилителя, дополнительно введены два триггера, инвертор, одновибратор, ключ и конденсатор, включенный между обш;ей шиной и вторыми контактами первого и второго ключей и первым контактом дополнительного ключа, второй контакт которого подключен к входу интегрируюш,его усилителя, а его вход управления соединен с выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом компаратора и с первым входом первого триггера. Выход последнего подключен к входу генератора линейнонарастаюгцего напряжения и к первому входу второго триггера, второй вход которого через инвертор подключен к второму входу первого триггера, а выход второго триггера соединен с управляюш,им входом второго ключа.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит инвертор 1, триггеры 2 и 3, ключи 4, 5 и 6, генератор 7 тока, генератор 8 напряжения, конденсатор 9, компаратор 10, конденсаторы 11; интегрируюш,ий усилитель 12, одновибратор 13, входные шины 14, 15 и выходную шину 16.

На шину 15 поданы импульсы длительностью Т (см. фиг. 2, а), а на шину 14 - длительностью Т2( см. фиг. 2,6).

Устройство работает следуюшим образом.

Пусть в первоначальный момент времени напряжение на шине 16 устройства равнялось UQ. При поступлении на шину 15 устройства первого импульса длительностью TI ключ 4 подсоединяет генератор 7 тока к конденсатору 9 и последний на протяжении времени TI получает заряд i /oTi, где /о - величина тока генератора 7.

При поступлении на шину 14 первого импульса длительностью Т2 передним его фронтом триггер 3 переводится в такое состояние, что ключ 5 подсоединяет к конденсатору 9 другой полюс генератора 7 тока и последний начинает разряжаться током /0. Задним фронтом импульса Т2, поступающего с выхода инвертора 1, триггер 2 переводится в такое состояние, что на выходе генератора 8 начинает линейно нарастать напряжение (см. фиг. 2, д). Е момент, когда напряжение на выходе генератора 8 достигнет значения UQ (см. фиг. 2, д момент времени ti) сработает компаратор 10. Образовавшийся скачок напряжения переведет триггер 2 и, следовательно, триггер 3, в исходное состояние (фиг. 2, б и г) и ключ 5 тока возвращается в исходное состояние.

Одновременно этим скачком запустится одновибратор 13. Под действием импульса с выхода одновибратора 13 ключ 6 подключает конденсатор 9 к конденсатору 11 и последнему сообщается заряд

А, /,.. - /„ т, + в (о)1,

где Q(UQ)K.UO, K const - коэффициент пропорциональности. Напряжение на конденсаторе 11 после действия первой пары импульсов TI и Т2 возрастает от значения t/o до значения I/i на величину Ui А(1/С, где С - величина емкости конденсатора 11.

При поступлении второй пары импульсов TI и Т2 описанный процесс повторится и закончится в момент времени 2, когда напряжение на выходе генератора 8 достигнет значения f/i.

Под действием второй пары импульсов TI и Т2 напряжение на выходе устройства

возрастает на величину Af/2 - (TI-Т2-

О

/Ct/i) i(AT-/Ct/i), t/i t/o + Af/b причем

L,

, и т. д. Выходное напряжение измерителя будет возрастать до тех пор, пока не выполнится условие At/n 0, т. е. пока не закончится переходный нроцесс. В установившемся режиме выходное напряжение определяется из вырал ения

и,

Т. е. линейно зависит от измеряемой разности длительностей входных импульсов.

Поскольку операция вычитания длительностей временных интервалов осуществляется не на конденсаторе 11, а на конденсаторе 9, то заявляемое устройство производит измерение интервального времени без аппаратурных пульсаций выходного параметра. Таким образом, данное устройство позволяет измерять длительность как одного интервала времени, так и разности длительностей двух чередующихся временных интервалов.

Формула изобретения

Устройство для измерения интервалов времени, содержащее два ключа, первые контакты которых подключены к общей шине, вход управления первого ключа соединен с входной шиной устройства, генератор тока, включенный между средними контактами ключей, интегрирующий усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, выход которого подключен к выходной шине

устройства, последовательно соединенные генератор линейно нарастающего напряжения и компаратор, второй вход которого подключен к выходу интегрирующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью расширении функциональных возможностей, в него дополнительно введены два триггера, инвертор, одновибратор, ключ и конденсатор, включенный общей шиной и вторыми контактами первого и второго ключей и первым контактом дополнительного ключа, второй контакт которого подключен к входу интегрирующего усилителя, а вход управления дополнительного ключа подключен к выходу одновибратора, вход одновибратора соединен с выходом

компаратора и с первым входом первого триггера, выход которого подключен к входу генератора линейно нарастающего напряження и к первому входу второго триггера, второй вход второго триггера через инвертор подключен к второму входу первого триггера, а выход второго триггера соединен с управляющим входом второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 599250, кл. G 04F 10/00, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 619894, кл. G 04F 10/00, 1976.