Цифровой измеритель одиночных временных интервалов

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОДИНОЧНЫХ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий счетчик импульсов, вход которого через первый элемент .И подключен к выходу генератора образцовой частоты с автоподстройкой, вход которого соединен с шиной Пуск и первым входом управляющего триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, секционированную линию задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элементы И первого блока элементов И , ключены к входам регистра, и первый элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены вторая секционированная линия задержки , второй блок элементов И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и второй регистр, причем второй вход управляющего триггера соединен с шиной Стоп и с входом второй секционированной линии задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элементы И второго блока элементов И подключены к входам второго регистра, а входы и каждый выход секций первой и второй секционированньк линий задержки подключены (Л соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому . и второму входам второго элемента И, выход которого подключен к вторым входам элементов И первого и второго блоков элементов И, а выход генею X ратора образцовой частоты с автоподстройкой соединен с входом первой N9 секционированной линии задержки.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) Зсм G 04 F 10 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Мадр,....

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3571121/24-21 (22) 01. 04.83 (46) 07. 12.84. Бкл. N - 45 (72) В.П. Кожемяко, В.Г. Красиленко, В.А.Подорожнюк и А.В. Грабчак (71) Винницкий политехнический институт (53) 681.325.3(088.8) (56) 1. Шляндин В.M. Цифровые измерительные преобразователи и приборы.

M., "Высшая школа", 1973, с. 170, рис. 3.20.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 620937, кл. G 04 F 10/04, 1976. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОДИНОЧНЫХ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий счетчик импульсов, вкод которого че. рез первый элемент И подключен к выходу генератора образцовой частоты с автоподстройкой, вход которого соединен с шиной "Пуск" и первым входом управляющего триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, секционированную линию задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элемен„ты И первого блока элементов И подключены .< входам регистра, н первый элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности .измерения, в него дополнительно введены вторая секционированная линия задержки, второй блок элементов И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и второй регистр, причем второй вход управляющего триггера соединен с шиной "Стоп" и с входом второй секционированной линии задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элементы И второго блока элементов И подключены к входам второго регистра, а входы и каждый выход секций первой и второй секцио- 1 нированных линий задержки подключены соответственно к входам первого и вто. рого элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И, выход которого подключен к вторым входам элементов И первого и второго блоков элементов И, а выход генератора образцовой частоты с автоподстройкой соединен с входом первой секционированной линии задержки.! 112821

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длительности одиночных временных интервалов.

Известен измеритель одиночных временных интервалов, содержащий генератор импульсов, ключ, счетчик, управ-, ляющий триггер, линию задержки, зле= менты И, триггеры и дешифратор t 1).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой измеритель одиночных временных интервалов, содержащий генератор образцовой частоты с автоподстройкой, элемент И, счетчик импульсов, управляющий триггер, интерполятор, состоящий из многоканальной линии связи, блока элементов И и регистра; элемента ИЛИ и триггера включения интерполятора. 20

Первый вход генератора образцовой частоты соединен с системой автопод— стройки, второй — с первым входом управляющего триггера, выход — с пер— вым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом управляю. щего триггера, выход — с входами счетчика импульсов и линии задержки интерполятора, вход линии задержки соединен с первым входом первого блока элементов И, а выходы секций с первыми входами остальных элементов И блока элементов И, вторые входы которых соединены между собой . и подключены к выходу триггера включения интерполятора, а выходы — к

35 входам элемента ИЛИ и входам регистра, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами обоих триггеров, первые входы которых подключены соответственно к входным шинам начала и кон„40, ца измеряемого интервала времени 2

Недостатком известных устройств является невысокая точность измерения.

Цель изобретения — повьппение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель одиночных временных интервалов, содержащий счетчик импульсов, вход которого че- 0 рез первый .элемент И подключен к выходу генератора образцовой частоты с автоподстройкой, вход которого соединен с шиной "Пуск" и первым входом управляющего триггера, выход ко- 5з торого подключен к второму входу первого элемента И, секционированную линию задержки, вход и каждый выход

9 2 секций которой чере.- соответствующие элементы И первого блока элементов

И подключены к входам регистра, и первый элемент ИЛИ, дополнительно введены вторая секционированная линия задержки, второй блок элементов

И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и второй регистр, причем второй вход управляющего триггера соединен с шиной "Стоп1 и с входом второй секционированной линии задержки, вход и каждый выход секций которой через соответствующие элементы И втоt рого блока элементов И подключены к входам второго регистра, а входы и каждый выход секций первой и второй секционированных линий задержки подключены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И, выход которого подключен .к вторым входам элементов И первого и второго блоков элементов И, а вход генератора образцовой частоты с автоподстройкой соединен с входом первой секционированной линии задержки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема цифрового измерителя одиночных временных интервалов; на фиг. 2 — один из возможных вариантов реализации секционированной линии задержки.

Измеритель (фиг. 1) содержит счетчик 1 импульсов, вход которого. через первый элемент И2 подключен к выходу генератора 3 образцовой частоты с ав- топодстройкой, управляющий триггер 4, выход которого соединен с вторым входом элемента И2,iа первый вход с шиной "Пуск" и входом генератора 3, первую и вторую секционированные линии 5.и 6 задержки, первый и второй блоки 7 и 8 элементов И 9, первый и второй элементы ИЛИ 10 и 11,. второй элемент И 12, первый и второй регистры 13 и 14, состоящие из триггеров 15, причем второй вход управляющего триггера 4 соединен с шиной

"Стоп" и с входом второй секциониро-. ванной линии 6 задержки, вход первой линии 5 задержки соединен с выходом генератора 3, вход и каждый выход секций первой и второй линий 5 и 6 задержки соединены с соответствующими входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ 10 и 11 и с первыми входами соответствующих элементов И 9 блоков 7 и 8, выходы пер3 11282 вого и второго элементов ИЛИ 10 и 11 соединены соответственно с первым и вторым входом второго элемента И 12, выход которого соединен с вторыми входами элементов И 9 блоков 7 и 8, а выходы элементов И 9 блоков 7 и 8 соединены с соответствующими триггерами 15 первого и второго регистров

13 и 14.

На фиг. 2 приведен пример реализа- 1п ции линий задержек 5 и 6 с использо-. ванием волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Линия задержки содержит электрический вход 16, соединен. ный с.входным светоизлучателем 17, входную апертуру 18, оптическую выходную апертуру 19 с оптическими сек пионированными выхода чи.20 и свето;воды 21 калиброванной длины.

Цифровой измеритель однократных временных интервалов работает следующим образом.

Перед началом измерений все элементы измерителя: управляющий триггер 4, генератор 3, счетчик 1, триггеры .15 регистров 13 и 14 устанавли.— ваются в исходное состояние.

С приходом импульса начала измеряемого временного интервала по шине

"Пуск" триггер 4 устанавливается в единичное состояние, открывая эле— мент И2, и запускается генератор 3.

Соотношения времен срабатывания триггера 4 и запуска генератора 3 выбираются таким образом, чтобы первый 35 импульс с выхода генератора 3 не поступал на вход сче чика 1.

Все последующие импульсы генератора 3 за время действия измеряемого интервала поступают на счетный 40 вход счетчика 4.

Одновременно эти импульсы с выхода генератора 3 поступают на вход линии 5 задержки и поочередно формируются на ее выходах и соответствен- 45 но на выходе элемента ИЛИ 10.

До поступления импульса по шине

"Стоп" на входе линии 6 задержки и ее выходах импульсы отсутствуют, как и отсутствуют на выходе элемента 50

ИЛИ 11. Таким образом, в результате наличия элемента И12 до поступления импульса по шине "Стоп" блоки 7 и 8 элементов И 9 оказываются блокированными по вторым входам нулевым 55 уровнем сигнала с выхода элемента И12, Суммарное время задержки импульсов секционированной линией 5 задерж19 4 ки выбирается равным периоду следования импульсов То генератора 3, т. е. в момент времени, когда предыдущий импульс генератора 3 появляется на выходе последней секции линии 5 задержки, последующий импульс с генератора поступает на ее вход.

Суммарное время задержки секционированной линией 6 задержки выбираетк- ся равным „Т, где К вЂ” количество выводов секционированной линии 6 задержки или основание позиционного кода, с помощью которого на триггерах 15 регистров,.13 и 14 образуются коды, соответствующие младшим разрядам результата измерения. Предпочти. — . тельнее выбирать К =10, т.е. основание выбирать десятичным для удобства снятия показаний беэ дополнительного преобразования.

При поступлении импульса конца измеряемого временного интервала по шине "Стоп", который подается на линию 6 задержки, триггер 4 устанавливается в нулевое состояние и запрещает дальнейшее поступление импульсов генератора 3 через элемент И2 на

I счетный вход счетчика 1. Последний зафиксирует значение старших разрядов результата измерения, т.е. число целых периодов То, укладывающихся в измеряемый временной интервал.

Если импульс по шине "Стоп" поступает через время dt ïîñëå момента появления последнего импульса генератора 3, прошедшего на счетный вход счетчика 1, то за это время дй„ импульс с выхода генератора 3 пройдет по линии 5 задержки, применительно к линии задержки, реализованной на

ВОЛС, путь, длина которого равна ке„ х= х= о где 3„- длина одной секции первой линии 5 задержки; ч — скорость распространения импульса по ВОЛС.

Длина 1 секции второй линии 6 за2 держки равна

Начиная с момента появления импульса по шине "Стоп" ча секционированных выходах как в первой, так и во второй линиях 5 и 6 задержки формируются выходные импульсы. Если в некоторый момент времени после поступления импульса по шине "Стоп" иа выходах

3 11282 обоих линий задержки сформированы совпадающие по времени выходные импульсы, то они через элементы ИЛИ 10 и 11 поступают соответственно на первый и второй входы элемента И12, на выходе которого формируется импульс опроса элементов И 9 блоков 7 и 8, который отпирает цепи прохождения импульсов на триггерь 15 регистров

13 и 14. 10

Пусть при этом будет зафиксировано наличие импульса на п-м выходе линии 5 и на ш-м выходе линии 6 задержки, что приведет к срабатыванию соответствующих и-гон m-ro тригге- 15 ров 15 регистров 13 и 14.

Обозначив отрезок времени от момента появления последнего импульса с выхода генератора 3, прошедшего в счетчик 1 до момента совпадения им- 20 пульсов на выходах линий 5 и 6 задержки через t а отрезок времени

1ю от момента появления импульса по шине "Стоп" до того же момента совпаде- ния импульсов через t2, заметим, 25 что отрезок времени htz, подлежащий измерению, равен разности д1 = -

Х 1 2

При этом 11 соответствует целому ЗО числу секций линии 5 задержки, прошедших импульсом за время 1„, т.е. е„.е„

1 «Т П

Т 3S

0 и

1 или < =Т +Т

1 0 К 0 ); если до момента совпадения импульсов

1на выходах линий 5 и 6 задержек второй импульс с генератора 3 появляет- 40 ся по линии 5 задержки.

Интервал времени 1спри этом равен

К-1

В= 2= к 1=Т п1(к1

2 Ч Кg 0 2

1 К 45

0 Следовательно, измеряемый отрезок

„равен

М =4 -1 = г — - Т = (и-rn)+ tel

„„«1). т, Т, Х 1 2 0 К 0 1 2 К <2.

19

Из полученной зависимости следует, что измеряемый интервал йt„ содержит

m частных отрезков времени To(k соответствующих младшему разряду результата и (n-m), если n>m или (n+k-m), если пкш, частных отрезков Т„/К, определяющих старший разряд из двух младших разрядов результата.

Таким образом, зафиксировав номера сработавших триггеров 15 регистров 13 и 14 соответственно и и m, определяется истинное значение двух младших результатов измерения.

Номер m соответствует непосредственно младшему из двух зафиксированных разрядов в позиционном коде, а для определения второго (старшего) разряда необходимо вычесть m из и

I кроме того, если m>n необходимо добавить к разнице число К.

По отношению к известному техническому решению . измеритель позволяет. фиксировать результат измерения с точностью до второго знака после запятой от целого числа величины периода генератора образцовой частоты, тогда как известное устройство позволяет осуществлять измерения с точностью до первого знака после запятой величины периода генератора образцовой частоты. Чтобы получить возможность измерения более коротких временных интервалов секционированные линии 5 и 6 задержки могут быть выполнены в виде входного светоизлучателя 17 и набора световодов 21 различной длины (фиг. 2). Луч, проходя через световоды 21 разной длины, появляется на выходах 20 через разное время.

В качестве светоизлучателя 17 может использоваться инжекционный полупроводниковый лазер, а в качестве элементов И и ИЛИ соответственно последовательно или параллельно включенные фотоприемники, например, лавинные фотодиоды.

Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известными обеспечивается повышенная точность измерения одиночных временных интервалов.

f128219

1128219

1 э !! ! ! !

Фиа2

Составитель Ю.Шишкин екто С.Шекмар

Техред Л.Мартяшова КоРректор редактор p,Öèööêà аж 407 Подписное

Заказ 9028/35 Тираж ета СССР

ВНИИПИ Государственного комитета

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

Филиал ППП "Патент" г.ужгород, ул.Проектная,