Устройство для измерения временных интервалов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

I

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для построения высокоточных измерителей временных интервалов.

Известны устройства для измерения временных интервалов, работа которых оснрвана на масштабном преобразовании измеряемого интервала с помощью двух последовательностей импульсов, частоты следования которых отличаются на небольшую величину, и измерении преобразованного интервала .

Однако указанные устройства имеют большое время измерения, используемые в них управляемые генераторы , сложны и не обеспечивают высокой точности из-за нестабильности частоты сформированных сигналов, что снижает точность измерения временных интер валов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения временных интервалов , содержащее блок управления # управляемые генераторы образцовой и вспомогательной частот, три счетчика импульсов, два цифровых отсчетных устройства, два электронных ключа и схему сравнения кодов, выходным сигналом которого с помощью ключей определяется режим работы генераторов и счетчиков.

Работа устройства основана на за10пуске по переднему фронту измеряемого интервала генератора образцовой частоты и подсчете количества импульсов, выработанных генератором за время существования измеряемого интер15вала. Уточнение результата измерения производят путём дополнительного измерения временного интервала, соответствующего погрешности квантования измеряемого интервала 2 .

20

Однако указанное устройство для измерения временных интервалов не обеспечивает высокой точности измерения , так как используег1ые управ39ляемые генераторы обладают значитель ным временем выхода на режим, в тече ние которого они имеют нестабильный период вырабатываемых сигналов. Кроме того, функциональные возможности устройства ограничены в связи с тем, что измерения временного интервала нельзя осуществлять по заданной команде. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей измерителя /временных интервалов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения временных интервалов, содержащее ге, нератор образцовой частоты, блок управления, первый и второй электрон ные ключи, выходы которых соединены с входами первого и второго счетчиков импульсов, два цифровы; отсчетных блока, входы которых соединены с выходами первого и третьего счетчиков импульсов, и блок сравнения кодов, входы которого связаны с выходами второго и третьего счетчиков импульсов, а выход соединен с входом остановки генератора импульсов и пер вым входом второго электронного ключа, дополнительно введены элемент выделения разности, элемент сравнения, первый, второй и третий генера торы линейно изменяющегося напряжения и электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй вход с первым выходом блока управления, третий вход - с выходом блока сравнения кодов, а выход связан с входом первого генератора линейно изменяюще- до

гося напряжения и первым и вторым входами первого и второго основных электронных ключей соответственно, при этом выход элемента сравнения соединен с вторым и третьим входами соответственно первого и. второго основных электронных ключей и входом запуска генератора импульсов, а два входа элемента сравнения соединены соответственно с выходами первого генератора линейно изменяющегося напряжения и элемента выделения разности, первый и второй вхрды которого соединены соответственно с выходами второго и третьего генераторов линейно изменяющегося напряжения входы которых связаны с вторым и тоетьим выходами блока управления.

времени t задним фронтом измеряемого временного интервала 19 запускается генератор 9 линейно изменяющегося напряжения, вырабатывающий напряжение 23. Элементом 10 выделения разности напряжения постоянно выделяется разность 2lt напряжений 22 и 23. В момент времени t, по сигналу блока 3 управления, совпадающим с

приходом очередного счетного импульса, запускается генератор 7, вырабатывающий напряжение 25, и на счетчик 12 через ключ 5 начинают поступать импульсы генератора 1 с частотой

oSf. В момент времени ttf равенства линейно изменяющегося напряжения 25 и напряжения разности 2 элемент 11 сравнения вырабатывает импульсный На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство для измерения временных интервалов (фиг.1) содержит генератор 1 образцовой частоты, генератор 2 частоты, блок 3 управления, электронные ключи , генераторы 7-9 линейно изменяющегося напряжения, элемент 10 выделения разности элемент 11 сравнения, счетчики 12-1 импульсов, блок 15 сравнения кодов, цифровые отсчетные блоки 16 и 1 и шину 18 входного сигнала. Временная диаграмма (фиг.2) , поясняющая работу устройсУва, содержит измеряемый временный интервал .19 на шине 18 входного сигнала, выходные сигналы 20 генератора 1 образцовой частоты, выходные сигналы 21 ключа k, выходное напряжение 22 генератора 8, выходное напряжение 23 генератора 9, выходное напряжение 24 элемента 10 выделения разности, выходное напряжение 25 генератора 7, выходные сигналы 2б ключа 5, выходной сигнал 27 элемента 11 сравнения, выходной сигнал 28 генератора 2, выходной сигнал 29 электронного ключа 6, выходной сигнал 30 блока 15 сравнения кодов. Устройство работает следующим образом. В момент времени t«, соответствующий переднему фронту измеряемого интервала 19, сигналом блока 3 управления запускается генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, который вырабатывает напряжение 22. В момент 5 сигнал 27, с помощью которого запус кается генератор 2 частоты, формирующий последовательность импульсов 28с частотой ffccn ,количество импул сов в которой подсчитывается счетчи ком I. При этом закрывается ключ 5 и прекращается счет импульсов счетчиком 12, а также открывается ключ на выходе которого, начиная с момен та имеется последовательность 29импульсов, сформированная из выходных сигналов 20 генератора 1, Ко личество импульсных сигналов в после довательности 29 подсчитыватеся счет чиком 13. В момент времени te равен ства кодов в счетчиках 13 и Ц блок 15 сравнения кодов вырабатывает импульсный сигнап 30, с помощью кото рого счет импульсов всеми счетчиками прекращается и,заканчивается цикл измерения. Если между частотами fofip и выполнено соотношение fofip /{fo6p-f8cn) 10 , где m - коэффициент, характеризующий количество дополнительно оцениваемых разрядов, то число N, составленное из показаний счетчика 12 Мхосл и счетчика }Ц МхВет, соответствует измеряемому интервалу Тц , ,т.е. (N,OCTI +N;t6tTi 10)-TO, где TO.- период колебаний генератора 1 . Повышение точности измерения в предлагаемом устройстве достигается за счет того, что вновь введенные элементы и их связи позволяют вместо управляемого генератора образцог вой частоты, стабильность частоты которого в момент запуска и в процессе работы недостаточно высокая, использовать неуправляемый по запуску генератор 8 с кварцевой стабилиг зацией частоты,стабильность частоты которого на несколько порядков вьша. . Расширение функциональных возможностей устройства обеспечивается запоминанием измеряемого временного интервала с помощью двух линейно изменяющихся напряжений с одинаковыми наклонами, формируемыми по переднему и заднему фронтам измеряемого интервала и появившейся возможностью считывания в любой момент времени запомненного временного интервала формированием третьего линейно изменяющегося напряжения с тем же наклоном. 336 Формула изобретения Устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор образцовой частоты , блок управления , первый и второй электронные ключи, выходы которых соединены с входами первого и второго счетчиков импульсов, два цифровых отсчетных блока, входы которых соединены с выходами первого и третьего счетчиков. имПульсов, и блок сравнения кодов, входы которого связаны с выходами второго и третьего счетчиков импульсов, а выход соединен с входом остановки генератора импульсов и первым входом второго электронногЪ ключа, отличающ е е С Я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит элемент выделения разности , элемент сравнения , первый, второй и третий генераторы линейно изменяющегося напряжения и электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй вход с первым выходом блока управления , третий вход - с выходом блока сравнения кодов, а выход связан с входом первого генератора линейно изменяющегося напряжения и первым и вторым входами первого и второго основных электронных ключей соответственно, при этом выход элемента сравнения соединен с вторым и третьим входами соответственна первого и второго основных электронных ключей и входом запуска генератора импульсов, а два входа элемента сравнения соединены соответственно с выходами первого генератора линейно изменяющегося напряжения и элемента выделения разности, первый и второй входы котйрого соединены соответственно с выходами второго и третьего генераторов линейно изменяющегося напряжения, входы которых связаны с вторым .и третьим выходами блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 363068, кл. G 04 F 10/Oi, 1973. 2,Авторское свидетельство СССР W 712808, кл. G 04 F 10/04. 1980.

19 I II II I I I

Фиг I I I I I 1

30

L

Фиг.