Способ измерения длительности периодических импульсов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Может использоваться при измерении временных параметров периодических импульсов (ПИ). Цель изобретения - повышение точности измерения. Согласно способу в моменты начала измеряемых ПИ формируют стартстопные, интервальные импульсы, а в моменты их конца - стоп-интервальные импульсы. Формируется также первое гармоническое напряжение высокой частоты (ВЧ) и второе гармоническое напряжение низкой частоты (НЧ), равное по амплитуде первому и синхронизированное с интервальными импульсами. Устройство, реализующее способ, содержит дифференциальный блок 1, формирующий интервальные импульсы , диоды 2 и 3 для пространственного разделения этих импульсов,, строб-преобразователи 5 и 6, нуль-органы 7 и 8, блокирующие резисторы 9-11, дроссель 12, конденсатор 13, генератор 14 напряжения ВЧ, генератор 15 напряжения НЧ, фазовращатель 16 НЧ и блок 17 синхронизации. 2 ил. (О СО фиг. /

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 G 01 R 29/02

Ф(Е (% к 4

13, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИВЛЕВО! Емд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3779083/24-21 (22) 02,08.84 (46) 07.07 ° 86.Бюл. ¹ 25 (72) В.В,Волохин, А.П.Трохимец и Н,В.Нагаец (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 458770, кл. G 01 R 19/04, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 381040, кл, G 01 R 25/04, 1967. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Может использоваться при измерении временных параметров периодических импульсов (ПИ).

Цель изобретения — повышение точности измерения. Согласно способу в моменты начала измеряемых ПИ формируют стартстопные интервальные импульсы, а в моменты их конца — стоп-интервальные импульсы. Формируется также первое гармоническое напряжение высокой частоты (ВЧ) и второе гармоническое напряжение низкой частоты (НЧ), равное по амплитуде первому и синхронизированное с интервальными импульсами. Устройство, реализующее способ, содержит дифференциальный блок 1, формирующий интервальные импульсы, диоды 2 и 3 для пространственного разделения этих импульсов,. строб-преобразователи 5 и 6, нуль-органы 7 и 8, блокирующие резисторы

9-11, дроссель 12, конденсатор 13, генератор 14 напряжения ВЧ, генератор !5 напряжения НЧ, фаэовращатель

16 НЧ и блок 17 синхронизации. 2 ил.

124285 l

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении временных параметров периодических импульсов, Цель изобретения — повышение точности измерения длительности периоди ческих импульсов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг,2 — его диаграммы.

Сущность способа заключается в следующем.

В моменты начала измеряемых периодических импульсов формируют стартинтервальные импульсы. В моменты конца измеряемых периодических импульсов формируют стоп-интервальные импульсы (фиг,2а,б). Формируют высокочастотное гармоническое напряжение определен3 ной частоты (фиг.2г) и гармоническое напряжение низкой частоты (фиг.2д), равное по амплитуде высокочастотному напряжению и засинхронизированное с интервальными импульсами, При синхронизации соблюдается соотношение

F = f — И (1)

П где f — частота следования измеряемых периодических импульсов и сформированных стартстопных интервальвых импульсов Т = 1/Г

f — частота сформированного напряжения высокой частоты

Т р У

F — частота сформированного напряжения низкой частоты

) о Р

N количество периодов напряжения высокой частоты, которое укладывается в периоде следования стартстопных иптервальных импульсов.

Далее суммируют высоко- и низкочастотное напряжения (фиг,2е) и стробируют сформированными старт-интервальными импульсами просуммированное напряжение. Запоминают и измеряют мгновенные значения U этой суммы в моменты времени стробирования

Тогда справедливо будет такое соотношение

U, =U sin 2!lft„+U sin(2!EFt -п).,(2) Изменяют фазу гармонического напряжения низкой частоты относительно с»рориированного до тех пор, пока мгнов енные значения U„ » !Eðoñóììêðîванного напряжения в моменты времени стробирования ; старт-интервальными импульсами не будут равны нулю (фиг.2е,ж). При этом соотношение (2) запишется как

U:эin 2»»й t< =U sin 2 Ft„. (3)

Зало »инаю" фазовое соотношение Г =-2!(F t;1 + 2Ь ЕВ „1 ) (4)

1 где I» t;1 временный интервал, равный ипи меньше шага дискретизации д сформированного высокочастотного напряжения. Пр вая часть . того выражения есть методическая погрешность способа. Методическая погрешность ,»Ч =2йfд) значительно уменьшается при увел»ичении количества выборок в периоде высокочастотного напряжения и может достигать десятых долей градуса °

С гробируют сформированными стопинте-» аальными импульсами просуммированное напряжение (фиг. 2и), запоминают и измеряют мгновенные значения

» этой суммы в моменты времени стробировачия. Изменяют и запоминают фазу армонического напряжения низкой част<зты относительно сформированного до тех пор, пока мгновенные значения

1п просуммированного напряжения в моменты времени còðGáèpîâàíèÿ стоп-интерaaElE.ними импульсами не будут равцы нулю, Тогда по аналогии получения выражений (? ) — (4) полученное фазовое соотношение можно записать как {, =- 2яГ t„+ 27!f с ; . (5)

Д»;итепьность измеряемого импульса оавна

r,l 1 + (N )) 2

2. »FO

» де (=-f/F — коэффициент трансформации .

Методическая погрешность измере,1.> ния дпительности периодических импульсоr3 определяется как Я t=lLt -Dt

11 il

Уч".тыва я что dt ° и Ь| имеют

Р

12 нормальный закон распределения, d% принимает значение в десятые доли

l радуса, Кроме того, она уменьшается с ysс.;»ичением количества выборок в п»ерис>де следования высокочастотного напряжения, так как 2» .; стремится к иу.-»ю.

Псгрешность преобразования с ис3 .» поль.- ованием строб»ированин в данном случ;; е состав.:»яет десятые доли проIjP:IÒ:. И COСтОИТ ИЗ ПС7! РЕП!НС»Сти КО»»

1242851 пенсации мгновенных значений высоко частотного напряжения мгновенными значениями низкочастотного заданного напряжения, однако эта погрешность незначительна и определяется чувствительностью нуль-органа; из погрешности, определяемой количеством компенсирующих выборок в периоде напряжения низкой определенной частоты (для уменьшения этой погрешности не- !О обходимо увеличивать количество выборок). Другие погрешности преОбразования исключаются, так как при достижении компенсации происходит стробирование нулевого уровня и строб- 15 преобразователь не потребляет по входу.

Устройство содержит дифференцирующий блок I, на выходе которого короткие интервальные импульсы форми- 20 руют в моменты времени переднего и заднего фронтов измеряемых импульсов (переднему фронту соответствуют положительные импульсы, заднему — отрицательные), диоды 2 и 3 для про- 25 странственного разделения интервальных импульсов на стартовую и стоповую последовательности (катод диода

3 и анод диода 2 соединены с выходом блока 1), инвертор 4 для изменения полярности отрицательных стоповых импульсов, вход которого соединен с анодом диода 3, строб-преобразователи 5 и 6, входы управления коТОрых пОдключены к катОду диОда 2 и 35 выходу инвертора 4 соответственно, нуль-органы 7 и 8, подключенные к выходам смесителей 5 и 6 соответственно, резисторы 9-11, блокирующие элементы. индуктивность (дроссель) 4!!

12 по в.ч. входу и емкость (конденсатор) 13 по н.ч.; первые выводы резисторов 9-1! объединены и соединены . с входами строб-преобразователей, второй вывод резистора 11 и первые выводы индуктивности 12 и емкости 13 соединены с землей, вторые выводы элементов 12 и 13 соединены соответственно с вторыми выводами резисторов 9 и 1О, причем все зти элементы образуют сумматор.

Кроме того, устройство содержит генератор 14 напряжения высокой частоты, первый выход которого соединен с вторым выводом резистора 9, управляемый генератор 15 напряжения низкой частоты, фазовращатель 16 низкой частоты, вход которого соединен с выходом генератора 15, а выход — с вторым выводом резистора 10, блок 17 синхронизации, входы которого подключены к выходам дифференцирующего блока I и второму выходу генератора 14 соответственно, а выход — к входу управления генератора

15 низкой частоты.

Устройство, реализующее предлагаемый способ работает следующим образом..

Измеряемые импульсы (фиг.2а) поступают на вход дифференцирующего блока 1, являющегося входом устройства. Положительные короткие импульсы, соответствующие переднему фронту измеряемых, через диод 2 поступают на вход управления строб-преобразователя 5, на второй сигнальный вход которого поступает сумма двух равных по амплитуде напряжений - высоко- и низкочастотного. Отрицательные короткие импульсы с выхода блока

1 через разделительный диод 3 и инвертор 4 поступают на вход управления строб-преобразователя 6, на сигнальный вход которого с выхода сумматора поступает та же сумма напряжений, равных амплитуде-высоко- и низкочастотного. Соотношение частот напряжений высокочастотного и низкочастотного и измеряемых импульсов поддерживается заданным и неизменным согласно соотношению (1) блоком 17 синхронизации. Сначала изменяют фазу низкочастотного напряжения фазовращателем 16 до достижения компенсации мгновенных значений высокочастотного напряжения мгновенными значениями низкочастотного в моменты времени стробирования старт-интервальными импульсами. Момент наступления компенсации отмечают по срабатыванию нульоргана 7, При его срабатывании считывают со шкалы фаэовращателя 16 достигнутое значение фазового сдвига низкочастотного напряжения.

После этого вторично изменяют фазу низкочастотного напряжения тем же фаэовращателем 16 до достижения компенсации мгновенных значений высокочастотного напряжения мгновенными значениями низкочастотного в моменты времени стробирования стоп-интервальными импульсами, Момент наступления компенсации отмечают по срабатыванию нуль-органа

8, Достигнутое значение фазового

1242851 сдвига низкочастотного напряжения считывают со шкалы фазовращателя 16, Разность фаз двух отсчетов фазы низкочастотного напряжения в моменты времени стробирования и компенсации пропорциональна измеряемой длительности периодических импульсов, Дроссель 12 предотвращает попадание низкочастотного напряжения генератора

16 на вход генератора 14. Емкость 13 блокирует выход генератора 16 от попадания напряжения высокой частоты из сумматора.

Способ измерения длительности периодических импульсов, заключающийся в формировании стартстопных интервальных импульсов в моменты начала и конца периодических импульсов, гармонического напряжения определенной высокой частоты, стробировании стартстопными интервальными импульса- 2 ми напряжения и запоминании мгновенного значения напряжения в моменты времени стробирования, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности, задают напряжение низкой определенной частоты, равное по амплитуде напряжению высокой частоты и засинхронизированное с интеру вальными импульсами, суммируют напря. жение низкой частоты с напряжением

Формула изобретения где F

С! р1 и Г2 — частота сформированного напряжения низкой частоты; количество периодов напряжения высокой частоты, которое: укладывается в периоде следования стартстопных интервальных импульсов; — период сформированного напряжения высотой частоты; — коэффициент трансформации; — фазы гармонического напряжения низкой часто— ты высокой частоты, измеряют мгновенные значения,просуммированного напряжения в моменты времени стробирования, изменяют и запоминают фазу гармонического напряжения. низкой частоты до тех пор,, пока мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования стартинтервальными импульсами не будут равны "0", вторично изменяют и запоминают фазу гармонического напряжения низкой частоты до тех пор, пока мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования стоп-интервальными импульсами не будут равны "0", а о длительности периодических импульсов судят по формуле

М ьг. — — — 1-+ (N1) Т

2nPQ

1242851

Паспеда5агпельность измеряемьм перюйжесюг импулбса6

l аржЬоующ е аж с,о&лбнюе ыьюу ъ ь

Стопобые стробирующие интербпльные иилутсы

Нип эям8ние Aicvxed й7сю7& 7БI

ffangwewue ниной чостол ы

Ж

ЗИОчении 5БЖОДОк 5 мОмен1716! стОР

/(ПОС МПажЧОй rrVWne CC Ы

Составитель В.Антохин

Техред О.Сопко Корректор И,Муска

Редактор А. Козориз

Заказ 3699/43 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного коми -,ета СССР по делам изобретений и открытий

113035, .1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно †полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4