Измеритель временных интервалов Советский патент 1981 года по МПК G04F10/04 

t

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении коротких повторяющихся временных интервалов.

Известен измеритель временных интервалов, содержащий последовательно соединенные формирователь, ключ, счетчик и индикатор, а также генератор тактовых импульсов. Результатом измерения является количество тактовых импульсов, поступивших .в течение намеряемого интервала в счетчик 1 .

Недостаток такого устройства заключен в большой погрешности измерения, определяемой периодом тактовых импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является измеритель временных интервалов, содержащий последовательно соединенные формирователь, схему совпадений, к.юч и счетчик, а также генератор тактовых импульсов, второй ключ, второй счетчик и блок управления 2 .

Недостатком такого измерителя яв-. ляется низкая точность измерения при частоте повторения измеряемого интервала близкой к значениям, для

которых частота тактовогогенератора является кратной. Здесь образуются зоны больших погрешностей, что обусловлено недостаточным набегом фазы за N единичных измерений между последовательностью повторяющихся измеряемых интервалов и тактовыми импульсами.

Если частота тактового генерато10ра fo и частота повторения измеряемого интервала fc связаны соотношением |s п , где п - целые числа, усреднение любого числа единичных измерений не приводит к повышению точ15ности измерений, вследствие отсутствия набега фаз между двумя указанными последовательностями нг-шульсов. Ближайшие точки, где обеспечивается значительное повышение точности из20мерении, можно определить из соотношений fa 1 о 1

т т: tl - п V. -.

€, N I ,j;- N

что является условием того, что за N единичных измерений набег фазы меж25ду измеряемлми и тактовыми импульсами равен периоду тактового генератора TQ . Величина а

ut-fri-fi «°а (1) М «Q-tj.

30

определяет ширину зоны больыих погрешностей в окрестностях точек-j cn Из полученного соотношения виднс, что ширина зон больших погрешностей возрастает для больших значений частоты повторения измеряемых импулсов.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается те что в измеритель временных интерна- лов, содержащий формирователь импулсов, .последовательно соединенные элемент совпадения, первый счетчик импульсов и блок индикаций, а также генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, второй счетчик импульсов, вход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, а выход подключен через блок управления ко входу Запись блока индикации и ко входу Сброс первого счетчика импульсов, введены блок выделения одиночного импульса, включенный между выходом формирователя импульсов и вторым входом элемента совпадений- и дополнительный счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с входом синхронизации блока выделения одиночного импульса.

На чертеже приведена функциональная блок-схема измерителя временных интервалов.

Измеритель временных интервалов содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 выделения одиночного импульса, элемент 3 совпадения, счетчики 4-6 импульсов, блок 7 индикации, блок 8 управления, генератор 9 тактовых имг льсов.

Измеритель работает следующим образом.

Повторяющиеся измеряемые временные интервалы поступают на вход формиройателя 1,преобразующего их в последовательность прямоугольных импульсов эквивалентной длительности и заданной амплитуды. Сформированная последовательность поступает на вход блока 2 выделения одиночного импульса, которая без изменени длительности пропускает на выход входной импульс, следующий за синхронизирующим сигналом, поступившим на вход синхрониз ации с выхода счетчика б.

В результате на вход элемента 3 совпадения и счетчика 5 поступает последовательность импульсов измеряемой длительности, частота которой ниже частоты повторения измеряемых интервалов на входе формирователя 1 и определяется емкостью счетчика 6, пересчитывающего импуль сы тактового .генератора 9.

Элемент 3 совпадения выделяет импульсы тактового генератора 9, заполняющие измepяe ttJe интервалы. Выделенные импульсы, являющиеся результатом единичных измерений, суммируются в счетчике 4.

Число усредняейлх единичных измерений подсчитывается счетчиком 5, по сигналу переполнения которого блоком 8 управления формируется сигнал Запись, осуществляющий перенос содержимого счетчика 4 в память блока 7 индикации. Следующий за этим сигнал Сброс стирает информацию в счетчике 4, и цикл измерения повторяется.

В предлагаемом измерителе частота следования измеряемых импульсов, поступающих на вход элемента 3 совпадения и счетчика 5, не может быть больше частоты синхронизирующих импульсов, поступающих с выхода счетчика 6 на вход синхронизации блока 2 выделения одиночного импуль т Гг ПГ

)

где L - емкость дополнительного счетчика.

fo

Приняв в равенстве (1)

fc

огР L

получим соотношение для определения наибольшей ширины зоны больших погрешностей в данном измерителе.

.. uinro

,а.а.{а,а)1г

Если при величинах fо 1 МГц, N Ю , выбрать L 10, то наибольшая ширина зоны больших погрешностей в данном измерителе раЪна

. ачо. .4

.-io9-i т.е. при такой ширине зоны больших погрешностей, практически не оказывают влияние на погрешность усредняющего измерителя во всем диапазоне частот повторения измеряемых временных интервалов.

Таким образом, наличие в измерителе временных интервалов блока выделения одиночного импульса и дополнительного счетчика импульсов . позволяет повысить точность измере ния усредняющего временного измерителя на частотах повторения измеряемых интервалов, близких к частоте, кратной частоте генератора тактовых

5 импульсов, за счет понижения частоты следования измеряемых интервалов поступающих на вход элемента 3 совпадения и счетчика 5 импульсов числа усреднений, что веде к уменьQ шению ширины зон больших погрешностей до пренебрежимо малой величины.

Формула изобретения Измеритель временных интервалов,

5 содержащий формирователь импульсов,

последовательно соединенные элемент совпадения, первый счетчик импульсов и блок индикации, а также генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, и второй счетчик импульсов, вход которого соединен со вторым входом элемента совпадения, а выход подключен через блок управления ко входу Запись блока индикации и ко вхйду Сброс первого счетчика импуль сов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок выделения ОД1ИНОЧНОГО импульса и дополнительный

счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен со входом синхронизации блока выделения одиночного импульса, вход которого подключен к выходу формирователя . импульсов, а выход подключен ко второму входу элемента совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шляндин В.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., Высшая школа, 1973, с.168.

2. Приборы и техника эксперимента, № 1, 1973, с.13.