Измеритель временных интервалов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

1

Изобрегение относится к измерительной технике, а конкретно к измерительным устройствам ядерного приборостроения, и предаазначено для измерения или кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядерно-физических экспериментах.

Известно устройство для измерения временных интервалов, основанное на методе счета импульсов опорной серии в течение длительности измеряемого временного интервала 1.

Точность измерения зтих схем не превышает 5-10 НС и ограничивается быстродействием триггеров адресного счетчика, построение которых с высоким быстродействием сопряжено с большими техническими трудностями.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель коротких временных интервалов, состоящий из включенного на входе устройства измерения временных интервалов путем счёта импульсов опорной серии в течение длительности измеряемого временного интервала, из генератора, логического элемента И, триггера

управления, адресного счетчика и блока временной трансформации, который обеспечивает выделение, расширение измеряемого временного интервала и вьщеление начала и конца преобразованного временного интервала 2.

Недостатками этого устройства являются сложность, трудаюсть обеспечения управления коэффициентом трансформации в зависимости от требуемой точности измерений.

Цель изобретения - повышение точности

to измерений путем обеспечения цифрового управления коэффициентом трансформации в зависимости от требуемой точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержа15щий генератор, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггер управления, а выход - с входом адресного счетчика, первый вход триггера управления подклю20чен к шине старт-импульсов и блок временной трансформации, введен блок задания коэффициента трансформации, причем ишна стартимпульсов подключена к первому входу блока временной трансформации, второй вход которого соединен с шиной стоп-импульсов, а третий вход подключен к выходу триггера управления, второй вход которого соединен с выходом блока задания коэффициента трансформации:, первый и второй входы которого подключены соответственно к перво.му и второму выходам блока временной тра формации. Причем блок временной трансформации содержит два элемента ИЛИ, первые входы которых являются первым и вторым входами блока и два преобразователя временного интервала, причем выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму входам первого преобразователя временного интервала, первый выход которого соединен с первым входом второго преобразователя временного интервала и является первым выходом блока, второй выход первого преобразователя временного интервала подключен ко второму входу второго преобразователя временного интервала, первый выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и является вторым выходом блока, а второй выход подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ, третьи входы обоих преобразователей временного интервала объеди нены и являются третьим входом блока, кро ме того, блок задания коэффициента трансформации содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ, входы которого являются входами блока и счетчик установления коэффивдента трансформации, выход которого является выходом блока. Такое схемное решение позволяет обеспечить цифройое управление коэффициентом трансформации в зависимости от требуемой точности измерения, так как величина входного временного интервала в блоке временной трансформации, состояшем из последовательно включенных двух временных преобраз вателей с коэффициентом равным двум, равнаТ kt. где t - входной измеряемый интервал; k - коэффициент трансформации, равный k 1 + п, п 0,1,2,3 ...; п - число регистрируемое счетчиком уста новки коэффициента трансформации. На фиг. 1 изображена блок-схема измерителя временных интервалов; на фиг. 2 - вр менные диаграммы. Измеритель содержит генератор 1, элемент 2 И, адресный счетчик 3, триггер 4 зшравления, блок 5 временной трансформации, который содержит элементы 6 и 7 ИЛИ, преобразователи 8 и 9 временных интервалов (ПВИ), блок 10 задания коэффициента трансформации, элемент 11 ИЛИ, счетчик 12 установки коэффициента трансформации. ПВИ 8 и 9 удваивают временной интервал, заключенный между сигналами, поступившими на их входы. Положение первого выходного сигнала ПВИ соответствует концу временного интервала, а положение второго выходного сигнала соответствует концу удвоенного временного интервала. Управление работой ПВИ осуществляется по его третьему входу. Элемент 2 И выполняет функцию клапана, осуществляя пропускание импульсов генератора I на адресный счетчик 3 при взведенном триггере 4 управления. Триггер 4 управления возвращается в исходное состояние при заполнении счетчика 12 установки коэффициента трансформации. В счетчик 12 установки коэффициента трансформации предварительно записывается требуемое число, определяющее коэффициент трансформации. Измеритель временных интервалов работает следующим образом. Сигнал, поступивший по входу Старт, выводит триггер 4 управления, который подает разрешающий уровень на элемент 2 и импульсы с генератора 1 поступают на адресный счетчик 3. Уровень с триггера 4 управления, поступая на третий вход блока 5 временной трансформации, снимает блокировку с преобразователей 8 и 9. Сигнал Старт через элемент 6 ИЛИ поступает на первый вход первого преобразователя 8. Сигнал Стоп через элемент 7 ИЛИ поступает на второй вход первого преобразователя 8. Преобразователь 8 удваивает временной интервал, заключенный между сигналами Старт и Стоп. Сигнал с первого выхода первого преобразователя 8, соответствующий концу входного временного интервала, поступает на первый вход второго преобразователя 9 и через элемент 11 ИЛИ, вход которого является одним из входов блока 10 задания коэффициента трансформации, поступает на счетчик 12 установки коэффициента трансформации и регистрируется в нем. Сигнал со второго выхода первого преобразователя 8 поступает на второй вход второго преобразователя 9. Временной интервал, заключенный между входными сигналами второго преобразователя 9 равен временному интервалу, заключенному между сигналами Старт и Стоп и удваивается в этом преобразователе. Сигнал с первого вывода второго преобразователя 9, соответствующий концу временного иитервала, поступившего на его входы; подается через элемент 11 ИЛИ, вход которого является другим входом блока 10, на счетчик 12 установки коэффициента трансформации и реги рируется в нем. Сигнал с первого выхода второго преобраз вателя 9 поступает также на другой вход элемента 6 ИЛИ. Сигнал со второго входа второго преобразователя 9 поступает на другой вхрд элемента 7 ИЛИ. Сигналы с выходов элемента 6 ИЛИ и второго элемента 7 ИЛИ поступают соответственно на первый и второй входы первого преобразователя 8. Временной интервал, заключенный между эти ми входными сигналами преобразователя 8, опять равен входному временному интервалу заключенному между сигналами Старт и Стоп. Преобразователь 8 снова удваивает этот временной интервал исигнал с пе вого выхода преобразователя 8 через элемент 11 ИЛИ поступает на счетчик 12 установки коэффициента трансформации блока 10 задания коэффициента трансформации и на первый вход второго преобразователя 9. На второй в}юд этого преобразователя 9 поступает сигнал со второго выхода первого преобразователя 8. Последовательная работа двух преобразователей временных- интервалов с коэффициентом преобразования, равным двум, будет продолжаться до тех пор, J пока не заполнится счетчик 12 установки коэффициента трансформации. При заполнени этого счетчика сигнал с его выхода возврашает триггер 4 управления в исходное состо яние, блокируя, тем самым, по третьему входу блока 5 временной трансформации преобразователи 8 и 9 снимая разрешающий уровень с элемента 2 И, прекращая поступ ление импульсов генератора 1 на адресный счетчик 3. На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы измерителя временных интервалов, где обозначены по оси ординат старт-импульс, б - стоп-импульс, в - сигнал на выходе элемента 6 ИЛИ, г - сигнал |на выходе элемента 7 ИЛИ, д - сигнал на выходе преобразователя 8 временного интервала, е - сигнал на выходе, преобразователя 9, ж - сигнал на выходе элемента 11 ,ИЛИ, 3 - сигнал иа выходе первого разря да счетчика 12, и - сигнал на выходе триггера 4, к - сигнал на выходе генератора 1, л - сигнал на выходе элемента 2 И, М - сигнал на выходе первого разряда счетчика Число, определяющее коэффициент трансформации, записанное в счетчик установки, коэффициента трансформации для примера иа фиг. 2 равно семи. Временной интервал Т на выходе триггера управления равен Т kt. где t - входной измерительный временной интервал, заключенных между сигналамК Старт и k - коэффициент трансформации, равиый К 1 -ь п, где п 0,1,2,3 ...; п - число, регистрируемое в счетчике установки коэффициента трансформации. Необходимо .отметить, если в счетчике установки коэфф1{1щента трансформации не записано никакого числа, т.е. п О, то сигнал с первого выхода первого преобразователя 8 временного интервала сразу поступает на другой вход триггера 4 управления, который выделяет временной интервал, заключенный между сигналами Старт и Стоп. Таким образом, измеритель временного интервала работает в режиме прямого преобразования время-цифровой код. Использование блока временной трансформащ1И, состоящего из двух элементов ИЛИ и двух последовательно включенных преобразователей временных интервалов с коэффициентом преобразовання равным двум, и блока задания коэффициента трансформации, состоящего из элемента ИЛИ и счетчика установки коэффициента трансформации и новых связей между узлами, выгодно отличают настоящий измеритель временных интервалов от известного 2, так как упрощается его схема и обеспечивается цифровое управление коэффициентом трансформации в зависимости от требуемой точности измерения. Изменение коэффициента трансформации осуществляется занесением или записью необходимого числа в счетчик установки коэффициента трансформации, которое можно изменять от одного цикла измерения к другому в зависимости от требуемой точности измерения, осуществляя тем самым дафровое управление коэффициентом трансформации. Данный измеритель временных интервалов может заменить измерители коротких временных интервалов двух типов: измеритель время-цифровой код и измеритель время-время-цифровой код. Величина предельного коэффициента трансформации и, следовательно, точности измерения временного интервала определяется только емкостью счетчика установки коэффициента трансформации. Использование данного измерителя временных интервалов позволит; получить значительный экономический эффект за счет замеиы указанных измерителей временных интервалов и повыщения точности измерения. Формула изобретения 1. Измеритель временных интервалов, содержащий генератор, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера }шравления, а выход - с входом адресного счетчика, первый вход триггера управления подключен к шине старт-импульсов, и блок временной трансформации отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в введен блок задания коэффициента трансформации, причем шина старт-импульсов подключена к первому входу блока временной трансформации, второй вход которого соединен с шиной стоп- . импульсов, а третий вход подключен к выходу триггера управления, второй вход которого соединен с выходом блока задания коэффициента трансформации, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока временной трансформации.

2. Измеритель по п. 1, отличающий с я тем, что блок временной трансформации содержит два элемента ИЛИ, первые входы которых являются первым и вторым входами блока, и два преобразователя временного интервала, причем выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму входам первого преобразователя временного интервала, первый выход которого соединен с

первым входом второго преобразователя вре- j менного интервала и является первым выходом блока, второй выход первого преобразователя временного интервала подключен к

второму входу второго преобразователя временного интервала, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и является вторым выходом блока, а второй выход подключен к второму входу

второго элемента ИЛИ, третьи входы обоих преобразователей временного интервала объединены и являются третьим входом блока. 3. Измеритель по п. 1, отличающий с я тем, что блок задания коэффициента трансформации содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ, входы которого являются входами блока, и счетшк установления коэффициента трансформации, выход которого является выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Электронные методы ядерной физики. Под ред. Л. А. Маталина, М,, Атомиздат,

1973, с. 255.

2.Климов А. И. и др. Временной кодировщик наносекундного диапазона с малой дифференциальной нелинейностью. - Приборы

и техника эксперимента, 1976, № 3, с. 95.

1

К

/

м