Способ преобразования временного сдвига между двумя сигналами и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования временнрго сдвига между сигналами в интервал времени.

Известен способ преобразования интервала времени, основанный на выделении моментов начала и конца интервала времени, одновременном . формировании пилообразного и прямоугольного напряжений, интегрировании последнего в течение заданного интервала времени, запоминания, напряжения, полученного в результате интегрирования, сравнении его с пилообразным напряжением и формировании выходного интервала в моменты начала интервала времени и равенства напряжений t Недостатком известного способа и устройства является низкая точность преобразования в случае пОлогих фронтов входных сигналов и наличия случайных флуктуационных помех.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ преобразования временного интервала в напряжение, включающий приведение сравниваемых сигналов к одной амплитуде без изменения их формы и разностное интегрирование сигналов до момента достижения вторым сигналом установленного уровня амплитуды 2 J.

Устройство для реализации спосос ба содержит два одинаковых канала преобразования, включающие нормализаторы уровня сигналов и преобразователи напряжение - ток и общую часть, состоящую из формирователя/

Q одновибратора, двух ключей, интегрирующего конденсатора, нуль-органа, двух триггеров, блока управления и измерителя интервала времени f 2 3Недостатками известного способа и устройства являются низкое быстро 5 действие, вызванное необходимостью приведения входных сигналов к одному уровню, и невозможность измерения временных сдвигов между одиночными временными сигналами.

20 Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования временного сдвига между двумя сигналами, основанному на интергиррвании сигнала до достижения им установленного уровня амплитуды и формировании начала и конца выходного

30 временного интервала, проводят параллельное интегрирование неинвертированных входных сигналов, причем время интегрирования неинвертированных сигналов больше длительности фронтов k ожидаемой длительности между сигналами, затем входные сигналы инвертируют, Масштабно преоб- г разовывают по амплитуде и продолжают интегрировать, формируют моменты достижения проинтегрированными инвертированными сигналами нулевого уровня. Способ реализуется устройством, содержащим два одинаковых канала п{5еобраэования, каждый из которых содержит интегратор, электронный клю и нуль -орган, а также блок управлени дополнительно снабженным логическим элементом Неравнозначность, а кажды из каналов дополнительно содержит м штабный инвертор и коммутатор,приче к входу каждого канала подключен вх масштабного инвертора и первый вход коммутатора, выход масштабного инве тора присоединен к второму входу ко мутатора, выход которого подключен к входу интегратора и электр нного ключа, выходы которых объединенй и подключены к входу нуль-органа, а .выходы нуль-органов обоихканалов . присоединены к первому и второму вх дам логического элемента Неравнозна ность, при этом первый выход блока управления соединен с управляющими входами коммутаторов и входами стро бирования нуль-органов обоих каналов , а второй его выход соединен с управляющими входами электронных ключей обоих каналов.

На т1)иг. 1 приведены временные диаграмма,- поясняющие сущность способа; на фи1. 2 - блок-схема усЪройства для осуществления способа.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Входные сигналы (t) HU(t-Ty) (. 1б, в ), именкцие, например, трапецеидальную форму с длительной вершиной, параллельно интегрируются в течение времени, большего .цлительности фронтов и ожидаемой длительности между сигналами (фиг. 1 е,ж)

1ОСТИ между сигналами Ф1

Ч .

(1)

и Ч Uatt-,.

Их XJ --i -7- - -

4i напряжения, полученные, соответственно в результате интегрирования первого и второго входных Сигналов;

- коэффициент передачи ин , теграторов}

Tj, - время интегрирования; f- - измеряемый временной сдвиг.

5- 7)

Начало выходного интервалаТрнх формируется в момент t g-, а его конец в момент времени tg (фиг. 1 к).

При одинаковых формах входных сигналов и равных длительностях их

фронтов интегральный временной сдвиг и сдвиг, определенный на нулевом уровне, будут давать одинаковые результаты.

Устройство для преобразования временного сдвига между двумя сигналами (фиг. 2) содержит каналы 1 и 2 преобразования, блок 3 управления и логический элемент Неравнозначность 4. Каналы 1 и 2 преобразования включают

масштабные инверторы 5 и б, коммутаторы 7 и В, интеграторы 9 и 10, электронные ключи 11 и 12, нуль-оргайы 13 и 14.

Устройство работает следующим образом.

в исходном состоянии блок 3 управления удерживает открытыми электронные 11 и 12, вследствие чего интеграторы 9 и 10 разряжены до нулевого уровня, а также препятствует срабатыванию нуль-органов 13 и Затем инвертируют каждый из входных сигналов и масштабируют их в оди-, наковое где и и - напряжения, полученные после инвертирования и масштабного преобразования; и - амплитуды входных АЛ W-L сигналов. Напряжения и, и Ujj,n,j интегрируют далее от напряжений, полученных при интегрировании неинвертированных входных сигналов до момента достижения проинтегрированных напряжений нулевого уровня (фиг. 6,У) . Интервалы времени, в течение которых осуществляется интегрирование инвертированных сигналов U..., и HUM соответственно равны , kMJ U(t)dt Ч- 4 J и ин. / (t-гyjdt Ч- 4 I и«но.| Интервалы времени 11,ц иТцц соответствуют с масштабирующим коэффициентом Хм интегральному времени существования сигналов от их начала до момента времени t. . Очевидно, разность этих интервалов времени ,соответствует с масштабным коэффициентом kj интегральному временному сдвигу между входными сигналами 14 путем подачи сигналов на входы стробирования. Особенностью блока 3 управления предлагаемого устройства является то, что запуск устройства осуществляется до момента прихода первого из входных сигналов. Этот момент вр мени 4, показан на фиг. Ю . Импуль сом запуска блок 3 управления закры вает электронные ключи 11 и 12 и подключает коммутаторы 7 и 8 к входам устройства. В моменты времени ta и Ц на входы интеграторов 9 и 10 поступают входные сигналы U(t) и . {t-T) . Производится параллельн интегрирование входных сигналов интеграторами 9 и 10 с момента в$)емен t до момента времени t , обозначенного как . Время интегрирования Т больше суммы длительности фронта входного сигнала и ожидаемой длительности между сигналами. В момент времени блок 3 подключает коммутаторы 7 и 8 к выходам масштабных интервалов 5 и 6 (фиг. 11.,д)и разрешает срабат вание нуль-органов 13 и 14. Инвертированные масштабно преобразованные входные сигналы интегрируются от уровня, полученного при интегрировании неинвертированных входных сигналов, до достижения момента равенства выходных напряжений интеграторов 9 и 10 нулевому уровню (фиг. le.Xc.B моменты времени-fc и -k-f, на выходах нуль-органов 13 и 14 появляются рабочие перепады наiпряжения (фиг. 1-,0.). Масштабный коэффициент 1 выбирается таким образом, чтобы моменты -fc и -t око чания интегрирования наступили до окончания плоской вершины входного сигнала. Выходные сигналы нуль-орг ганов 13 и 14 поступают на входы логического элемента Неравнозначнос 4, на выходе которого получают ъыКо ной временной интервал , соответ ствующий интегральному временному сдвигу между сигналами. Предлагае1иый способ и устройство как и прототип характеризуются высо кой помехоустойчивостью, вследстви использования для формирования временного интервала не одной точки, а целого участка входного сигнала. Положительный эффект предлагаемо способа и устройства в отличие от известного заключается в повышении быстродействия за счет исключения времени, необходимого на выравнивание амплитуды входных сигналов и ра ширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможностей ра боты с одиночными сигналами при сох нении необходимой точности измерени кроме того преобразуемый временной сдвиг не зависит от амплитуды сигналов. Формула изобретения 1.Способ преобразования временного сдвига между двумя сигналами, основанный на интегрировании сигнала ДО достижения им установленного уровня амплитуды и формировании начала и конца выгодного временного интервала, отличающийся тем, что,с целью повьпиения быстродействия и расширения функциональных возможностей, проводят параллельное интегрирование неинвертированных входных сигналов, причем время интегрирования неинвертированных сигналов больше длительности фронтов и ожидаемой длительности между сигналами, затем входные сигналы инвертируют, масштабно преобразовывают по амплитуде и продолжают интегрировать, формируют моменты достижения проинтегрированны1ии инвертированными сигналами нулевого уровня. 2.Устройство для реализации способа по п. 1, сожержащее два одинаковых канала преобразования, каждый из которых содержит интегратор, . электроннь1й ключ и нуль-орган, а также блок управления, отличающееся тем, что в него дополнительно введен логический элемент Неравнозначность, а в каждый из каналов дополнительно введены масштабный инвертор и коммутатор, причем к входу каждого канала подключен вход масштабного инвертора и первый вход коммутатора, выход масштабного инвертора присоединен к второму входу коммутатора, выход которого подключен к входу интегратора и электронного ключа7 выходы которых объединены и подключены к входу нульоргана, а выходы нуль-органов обоих каналов присоединены к первому и второму входам логического элемента Неравнозначность, при этом первый выход блока управления соединен с управляющими-входами коммутаторов и входами стробирования нуль-органов обоих каналов, а второй его выход соединен с управляющими входами элект ронных ключей обоих каналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. ирский Г.Я. Измерение временных интервалов. Л., Энергия, 1964, с. 62. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке О 2630126/10, кл. G 04 F 10/04.

«Г f)

«/Л5

Тг«

«jr./о

Bx.io

Фиг. 2.