Способ измерения длительности периодических импульсов и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

(S) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ и УСТРОЙСТВО для ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к контрольн измерительной технике и может бьть использовано для измерения длительности периодических импульсных сигналов. Известен способ измерения длитель ности периодических импульсов-путем последовательного во времени сравнения измеряемой импульсной последовательности с эталонной, временные характеристики которой дискретно изменяют. Способ позволяет определять величину и знак рассогласования межд длительностями измеряемых и эталонных импульсов и изменять длительност эталонных импульсов до знамения длительности измеряемых импульсов р J Однако этот способ не позволяет производить измерение импульсов малой длительности. Наиболее близким по Т(гхнической сущМости к изобретению является спо С1)б измерения длительности периодических импульсов, в котором с целью уменьшения погрешности измерения, связанной с кратностью периодов сравниваемых последовательностей, устанавливают период эталонной последовательности кратным периоду измеряемой последовательности, а затем изменяют период эталонной последовательности на определенную величину L2 J. Известно устройство для реализации данного способа, содержащее блок задания эталонного сигнала, времязадающий каскад, ключ, счетчики, блок синхронизации f2). Однако необходимость в данном способе подсчета числа импульсов измеряемой последовательности приводит к ограничению частотного диапазона измерений. Цель изобретения - расширение частотного диапазона измеряемых импульсных последовательностей. Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения длительности периодических импульсов, включающему сравнение во времени измеряемой и эталонной последовательностей , при котором период последней изменяют на известную величину относительно его значения, кратного периоду измеряемой последовательности, период эталонной последовательности изменяют многократно на дискретные величины одного знака, сохраняя неизменной длительность ее импульсов, для каждого значения периода эталонной последовательности подсчитывают количества импульсов эталонной последовательности между ближайшими моментами совпадения импульсов сравниваемых последовательностей, сравнивают подсчитанные величины, а измеряемую длительность импульсов определяют по величине дли тельности импульсов эталонной послед вательности и суммарному значению из менения периода эталонной последовательности, при котором подсчитанное количество периодов эталонной последовательности стало больше, чем при предыдущем значении периода. С- этой же целью в устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее блок задания эталонного сигнала, первый выход которого соединен через ключ с сигнальным входом первого счетчика, времязадающий каскад, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа, а второй - с первым входом блока синхронизации, а также второй счетчик, дополнительно введены элемент сравнения, регистр памяти и блок отбора совпадения, первый вход которого сое динен с первым выходом блока задания эталонного сигнала, управляющий вход соединен с выходом блока синхронизации, а выход отбора совпадений соеди нен с входом времязадающего каскада и установочным входом первого счетчи ка, при этом сигнальный вход регистра памяти соединен с выходом первого счетчика и первым входом элемента сравнения, управляющий вход регистра памяти соединен с вторым выходом вре мязадающего каскада, а его выход сое динен с вторым входом элемента сравнения, выход которого подключен к второму входу блока синхронизации, причем установочный вход регистра па мяти соединен с третьим входом блока синхронизации и вторым выходом блока задания эталонного сигнала, вход ко94 торого соединен с входом второго счетмика и выходом блока синхронизации . Сущность способа заключается в следующем. Устанавливают период Тд эталонной последовательности равным или кратным периоду TX следования импульсов длительность Ту; которых измеряется так, что имеет место равенство , где К 1, 2, 3... Затем изменяют период эталонной последовательности на величину &t и полумают его новое значение Т ДЬ, сохраняя неизменной длительность Тд импульсов этой последовательности. Сравнивают во времени последоваИ Т- и вытельности с периодами Тд деляют моменты совпадения сравниваемых последовательностей. За момент совпадения принимают определенный элемент пачки импульсов совпадения, например ее начало. Тогда количество Ng/t периодов эталонной последовательности с периодом между ближайшими моментами совпадений равно э-1 - д-Ь Число N-. подсчитывается и запоЭпминается. Затем изменяют период эталонной последовательности на величину At и получают его новое значение Tg,T9,+At-Tg+2ut. Вновь сравнивают во времени импульсные последовательности с периодами . Ъ При этом несколько раз подсчитывают количества . периодов эталонной последовательности 9а- ад 2 между ближайшими моментами совпадения и сопоставляют получающиеся значения N-52-с запомненным числом N-j-j Если все получающиеся значения N92. меньше (это следует из (1) и (2)), то запоминается одно из . например последнее, и вновь изменяют период эталонной последовательности. Перечисленные операции повторяют. На п-ом шаге изменения периода эталонной последо.вательности его значение равно T:jy Тд-fn Л t , а величина изменения периода с начала измерения п ut досги5гает такой величины, что ста1НОВИТСЯ равной или большзй суммарной длительности импульсов изме ряемой Сх. и эталонной ZTn последова тельностей, т.е. х « ид-Ь. При этом происходят пропуски в р гистрации моментов совпадения, и сл довательно, подсчитываемое количест во Ngy периодов эталонной последовательности между ближайшими совпад ниями значительно превышает расчетное значение N определенное как Р - 1 При соответствующем выборе велич ны приращения u.t число меньше чем Ngy, подсчитанное, что и обнаруживается при сопоставлении этих чисел. По известной длительности Тд импульсов эталонной последовательности и суммарному значению изменения n-,t периода эталонной последовательности, при котором подсчитанное количество , периодов эталонной последовательности между ближай шими зарегистрированными моментами совпадения больше аналогичного коли чества Ng(y). при предыдушем значении периода, определяют измеряемую длительность Тч импульсов из соотношения Ту,п&1-Тэ. На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего способ. Устройство содержит блок 1 задания эталонного сигнала, включающий блок 2 автоподстройки частоты (АПЧ) генератор 3 квантующих импульсов, фазовращатель Ц, блок 5 отбора, совпадений (БОС), времнзадающий каскад 6, ключ 7, первый счетчик 8, ре гистр 9 памяти, элемгнт 10 сравнени блок 11 синхронизации и второй счет чик 12. Устройство работает следующим об разом. Перед началом измерения период следования импульсов генератора 3 квантующих импульсов с помощью блока 2 АПЧ устанавливается кратным периоду измеряемой импульсной последовательности. Сигнал об установлении кратности периодов с выхода блока 2 АПЧ поступает на установочный вход регистра 9 памяти, по которому в регистре записывается число, соответ9ствующее максимальной емкости .первого счетчика. OднoвpJмeннo этот же сигнал поступает на блок 11 синхронизации, после чего последний подает команду на фазовращатель 4 для изменения периода эталонной последовательности на величину fi t и открывает БОС 5На входы БОС 5 поступают импульсы измеряемой и эталонной последовательности соответственно со входа устройства и выхода фазовращателя. БОС 5 .формирует серию импульсов, каждый из которых определяет момент совпадения импульсов сравниваемых последовательностей и соответствует определенному элементу пачки импульсов совпадения, например ее началу. Импульсы с выхо/ца БОС 5 поступают на времязадающий каскад 6 и установочный вход счетчика 8. Времязадающий каскад 6 открывает ключ 7, через который импульсы с выхода фазовращателя k поступают на счетный вход счетчика 8. Счетчик 8 подсчитывает число Ng импульсов эталонной последовательности между ближайшими импульсами, формируемыми БОС 5- У тановка первого счетчика 8 в нулевое состояние осуществляется каждым импульсом с выхода БОС 5- Элемент 1П сравнения сопоставляет по величине числа, записанные в счетчике 8 и регистре 9 памяти. Если число, записанное в регистре 9 памяти, больше, то элемент 10 сравнения не подает сигнала остановки измерения на блок 1,1 синхронизации.. Сопоставление чисел происходит в течение временного интервала, определяемого известным количеством импульсов с выхода БОС 5 и устанавливаемого времязадающим каскадом 6. По окончании этого временного интервала времязадающий каскад 6 подает сигнал на управляющий вход регистра 9 памяти и на блок 11 синхронизации. По этому сигналу регистр 9 памяти переписывает с первого счетчика 8 зарегистрированное им число N,5/) импульсов эталонной последовательности, изменяя ранее записанное в регистре 9 число. Блок 11 синхронизации блокирует БОС 5i подает команду на фазовращатель для изменения периода эталонной последовательности на следующую величину ut, а затем открывает БОС S- Второй счетчик 12 под подсчитывает число п изменений периода эталонной последовательности. bmee все г)ги.,гн)ции повторяются. Первым сметчик 8 подсчитывает числа равные количеству периодов зта/кжнои последооательности между ближайшими импульсами БОС 5- Элемен 10 сравнения сопоставляет числа и N.f. Если , то происходит дальнейшее изменение периода эталон ной последовательности на величину .t. КсЖ только число, зарегистрированное в первом счетчике 8, оказыва ется больше, чем число, записанное а регистре 9 памяти, элемент 10 сра нения подает на блок 11 сигнал, по которому измерения прекращаются, а измеряемую длительность импульсов г)пределяют из соотношения Ty-nAt-Tg,(3) где п - число изменений периода эта лонной последовательности, подсчитанное счетчиком 12, Тл длительность импульсов эталонной последовательности на выходе фазовращателя 4. В предлагаемом способе, в отличи от известного, отсутствует подсчет периодов измеряемой последовательно ти, а подсчитывается число периодо эталонной последовательности. Тем с мым снимается ограничение на частот ный диапазон измеряемых импульсных последовательностей, накладываемое быстродействием счетных схем, так как частота эталонной последователь ности может быть за счет применения большой кратности частот значительно меньше, чем частота измеряемого сигнала. Точность измерения предлагаемым способом определяется величиной ut дискрета изменения периода эталонной последовательности. Количество шагов изменения пэриода эталонной последовательности импуль са, не превышающего величины периода эталонной последовательности, не больше величины У Т /Л- Длительность Тд импульсов эталон ной последовательности не должна быть больше, чем половина минимального периода измеряемой.последовательности, т,е.Тэ скважности измеряемого сигнала Зольше двух. Формула изобретения I. Способ измерения длительности периплнирских импульсов, включающий cpfiHHiHiie во времени измеряемой и эталонной последовательностей, при котором период последней изменяют на известную величину относительно его значения, кратного периоду измеряемой последовательности, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измеряемых импульсных последовательностей, период эталонной последовательности изменяют многократно на дискретные величины одного знака, сохраняя неизменной длительность ее импульсов, для каждого значения периода эталонной последовательности подсчитывают количества импульсов эталонной последовательности между ближайшими моментами совпадения импульсов сравниваемых последовательностей, сравнивают подсчитанные величины, а измеряемую длительность импульсов определяют по величине длительности импульсов эталонной последовательности и суммарному значению изменения периода эталонной последовательности, при котором подсчитанное количество периодов эталонной последовательности стало больше, чем при предыдушем значении периода. 2, Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок задания эталонного сигнала, первый выход которого соединен через ключ с сигнальным входом первого счетчика, времязадающий каскад, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа, а второй - с первым входом блока синхронизации, а также второй счетчик, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измеряемых импульсных последовательностей, в него введены элемент сравнения, регистр памяти и блок отбора совпадения, первый вход которого соединен с первым выходом блока задания эталонного сигнала, управляющий вход соединен с выходом блока синхронизации, а выход блока отбора совпадений соединен с входом времязадающего каскада и установочным входом первого счетчика, при этом сигнальный вход регистра памяти соединен с выходом первого счетчика и первым входом элемента сравнения, управлякиций вход регистпгТ памяти соединен с вторым выходом времязлдакидего каскада, а его выход соединен с вторым входом эл мснт.1 сравнения, выход KOTopoi(j подключен к второму входу блока синхроиизлции, причем установочный вход регистра памяти соединен с третьим входом блока синхронизации и вторым выходом блока задания эталонного сигнала, вход которого соединен с входом второго счетчика и выходом блока синхронизации. 9 410 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР fr 5+21б9, кл. G О F lO/OJ. 1975. 2.Авторское свидетельство СССР ff 209б1 , кл. G 01 R 29/02, 1970.