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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для прецизионных цифровых измерений временных интервалов.

Известно устройство для цифрового измерения интервалов времени (верньерные преобразователи) с использованием генераторов опорной и нониусной серий импульсов 1 .

Однако амплитудно-частотная неравномерность серий импульсов опорного и нониусного генераторов на началь- . ном этапе формирования существенно влияет на точность прецизионных измерений .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генераторы опорной и нониусной серий импульсов, элемент совпадения, блок сброса и счетчик импульсов 2.

Однако точность измерения указанным устройством временных интервалов значительно снижается из-за амплитудно-частотной .неравномерности начального участка опорной и нониусной серий импульсов из-за переходных процессов в опорном и нониусном генераторах.

Цель изобретения - повнлиение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения интервалов времени, содержащее генератор опорной импульсной последовательности, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения и входом счетчика, генератор нониусной импульсной последовательности, выход элемента совпадения соединен с входом блока сброса, выход которого подключен к первым входам генераторов опорной и нониусной импульсных последовательностей, вторые входы генераторов опорной и нониусной импульсных последовательностей подключены к ишнам старт- и стоп- импульсов соот20ветственно, введены линия задержки, триггер, элемент И и вычислительный блок, вход которого подключен к выходу счетчика, первый вход элемента И соединен с выходом генератора но25ниусной импульсной последовательности , а выход - с вторым взсодом элемента совпадения, второй вход элемента И соединен с выходом триггера, с первым входом которого через линига за30держки соединена шина стоп-импульсов, второй вход триггера подключен к выходу элемента совпадения. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устрой ства . Устройство измерения интервалов времени содержит генератор 1 опорно импульсной последовательности, гене ратор 2 нониусной импульсной последовательности, блок 3 сброса, элеме 4 совпадения, элемент И 5, триггер линию 7 задержки, счетчик 8, вычислительный блок 9. Устройство работает следующим об разом. Стандартизованный по амплитуде и длительности старт-импульс, фикси рующий начало измеряемого интервала t , запускает генератор 1, который формирует последовательность опорны импульсов с Периодом Tj г поступающую на первый вход элемента 4 совпадений и на вход счетчика 8. Диапазон измеряемых временных интервалов совпадает с периодом генерато ра 1. По стандартизованному по амплитуде и длительности стоп-импульс фикcиpyющe /Iy конец измеряемого временного интервала t, генератором 2 начинает формироваться нониусная последовательность импульсов с периодом TH ТОР .... В исходном состоянии сигнал на выходе триггера б отсутствует, всле ствие чего элемент И 5 не пропускает нониусную последовательность импульсов на вход элемента 4 совпадения. Стоп-импульс, задержанный линией 7 задержки на время t , переключает триггер б и нониусная после довательность импульсов через элеме И 5 начинает подаваться на вход эле мента 4 совпадений. В момент совпс1дения импульсов опорной и нониусной последовательностей элемент 4 совпадения вырабатывает сигнал Конец преобразования, по которому блок 3 сброса пре кращает формирование опорной и нони усной последовательности и триггер возвращается в исходное состояние. Содержимое счетчика преобразуется в результате измерения согласно выражению (2)(. ниже) в вычислительном блоке 9. Допустим период опорной последовательности ТОР устанавливается, на чиная с N-ro импульса, т.е. период 1, 2, ..., (N-1) не равны Топ/ суммарная длительность этих (N-1) периодов равна X, а также период нони усной последовательности устанавливается, начиная с N-ro импульса, т.е. периоды 1, 2, ..., (N-1) не равны Тдп. Обозначим суммарную длительность этих (k-l) периодов через Y . Выберем параметр задержки t линии 7 задержки следующим образом: t тах {X,Y} . В этом случае длительности опорной и нониусной последовательностей будут превосходить как X, так и Y. Пусть показания счетчика 8 NQC, , а NH - число импульсов в нониусной последовательности до зарегистрированного совпадения импульсов. tx Ton NOCH- ТнМн л , . (1) где и (X - TonN) - CY - Т„,Ц). Обозначим tf Топ Ти величину канала преобразования, М - общее число каналов преобразования в диапазоне измерения. Тогда, учитывая, что зарегистрированное совпадение может оказаться не первым по счету совпадением импульсов, запишем (1) в виде где - / - целая часть числа - . Величина л , измеренная при настройке устройства остается неизменной в данных условиях эксплуатации измерителя и является детерминированной величиной для данных двух генераторов, (формирующих опорную и нониусную последовательности. Калибровку измерителя легко осуществить , подавая на вход эталонный интервал. Таким образом, подавая на второй вход элемента.4 совпадения импульсы нониусной последовательности не ранее, чем через определенный промежуток времени от момента прихода стопимпульса, можно исключить регистрацию совпадений на неравномерных начальных участках опорной и нониусной последовательности, что повышает точность измерения особенно коротких интервалов. Одновременно исключается влияние на точность измерения амплитудной модуляции первых импульсов опорной и нониусной поапедовательности, что повышает точность регистрации момента совпадений. Использ.ование предлагаемого устройства по сравнению с известным ослабляет требования к генераторам, формирующим импульсные последовательности, что снижает дополнительные затраты при разработке временных измерителей. Формула изобретения. Устройство для измерения интервалов времени, содержащее генератор опорной импульсной последовательности, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения и входом счетчика, генератор нониусной импульсной последовательносии, выход элемента совпадения соединен с входом блока сброса, выход которого подключен к первым входам генераторов опорной и нониусной импуль(;гных последовательностей, вторые входн генераторов опорной и нониусной импульсных последовательностей подключены к шинам старт- и стоп- импульсов соответственно, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены линия задержки, триггер, элемент И и вычислительный блок, вход которого подключен к выходу счетчика, первый вход элемента И соединен с вьлходом генератора нониусной импульсной последовательности , а выход - с вторым

входом элемента совпадения, второй вход элемента И соединен с выходом триггера, с первым входом которого через линию задержки соединена шина стоп-импульсов, второй вход триггера подключен к выходу элемента совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Рехин Е. И., Курашов А. Д.,

0 Чернов П. С. Измерение интервалов времени в экспериментальной физике. Атомиздат, 1967, с. 268-293,

2.Чернявский А. Ф., Бекетов с. В, Потапов А. В, Статистические методы

5 анализа случайных сигналов в ядернофизическом эксперименте. Атомиздат, 1974, с. 120.