Устройство для измерения временных интервалов

 

Изобретение относится к измерительной технике и служит для расширения функциональных возможностей , устройства. Устройство содержит счетный триггер 1, коммутатор 2, элементы И 3 и 4, переменный и постоянный элементы 5 и 6 задержки, элемент ИЛИ 7, формирователь 8 и блок 9 селекции. Введение коммутатора 10, элемента 11 задержки, переключателя 12 и образование новых функциональных связей обеспечивает возможность измерения временньк интервалов между импульсными последовательностями как с равными , так и с кратными частотами повторения . 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ng)SUgn (51}4 G 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4140476/24-21 (22) 29.09.86 (46) 30.07.88. Бюл. Ф 28 (72) В.Б. Немировский, О.И. Воронин и Е.С. Казаков (53) 681.3.05(088.8) (56) Гитис Э.И. Преобразователи информации для электроннык цифровых устройств. М.: Энергия, 1970, с.228.

Авторское свидетельство СССР

У 1265643, кл. G Ol К 25/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и служит для расширения функциональных воэможностей устройства. Устройство содержит счет-, ный триггер 1, коммутатор 2, элементы

И 3 и 4, переменный и постоянный элементы 5 и 6 задержки, элемент ИЛИ 7, формирователь 8 и блок 9 селекции.

Введение коммутатора 10, элемента 11 задержки, переключателя 12 и образование новых функциональных связей обеспечивает возможность измерения временных интервалов между импульсны" ми последовательностями как с равными, так и с кратными частотами повторения. 5 ил.

1413595

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов между импульсными последовательностями.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения временных интервалов между импульсными последовательнос- 10 тями с кратными частотами следования.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — взаимная фазировка двух последовательностей, сумма которых дает исходный сигнал; на фиг. 3 — спектральные характеристики сигнала с череспериодной временной модуляцией; на фиг.4 — импульсный сигнал с дискретной временной модуляцией, формируемый на выходе фор"2р мирователя 8; на фиг. 5 — спектральные характеристики сигнала, формируемого на выходе формирователя 8.

Устройство содержит счетный триггер 1, коммутатор 2, элементы И 3 и 25

И 4, переменный элемент 5 задержки, постоянный элемент 6 задержки, элемент ИЛИ 7, формирователь 8, блок 9 селекции, коммутатор 10, элемент 11 задержки, переключатель 12, входные 30 шины 13 и 14.

Вход блока 9 селекции через формирователь 8 подключен к выходу элемента ИПИ 7, первый вход которого через переменный элемент задержки 5 соединен с выходом элемента И 3, первый вход которого подключен к выходу коммутатора 2, первый вход которого соединен с входной шиной 14, а второй вход подключен к счетному входу триг- 40 гера 1, входной шине 13 и первому входу элемента И 4, выход которого соединен с входом элемента 6 задержки, выход которого подключен к первому входу переключателя 12, первый выход которого через элемент 11 задержки соединен с вторым входом переключателя 12, второй выход которого подключен к второму входу элемента

ИЛИ 7, а прямой и инверсный выходы счетноготриггера 1соединены спервым и вторым входамикоммутатора 10,первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно элементов И 4 и 3.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения проводят настройку устройства на максимальную чувствительность, для чего один из входных сиг на лов подают на входную шину 13. Коммутаторы 2 и 10 устанавливают в положение, при котором на вторые входы элементов И 3 и 4 поступают сигналы с прямого и инверсного выходов триггера 1, а на первые входы этих элементов подается входной сигнал. Переключатель 12 устанавливается в положение, при котором его нормально-замкнутые контакты разомкнуты, а нормально-замкнутый контакт замкнут. С помощью переменного элемента 5 задержки добиваются нулевого значения амплитуды А„ составляющей спектра сигнала на выходе формирователя 8, обусловленной наличием разной задержки сигналов в двух каналах устройства. Амплитуда этой составляющей контролируется блоком 9 селекции. В положении переключателя 12, когда нормально-замкнутые контакты замкнуты, а нормально-разомкнутый контакт разомкнут (фиг. 1), сигнал с выхода элемента И 4 через постоянные элементы 6 и 11 задержки поступает на второй вход элемента

ИЛИ 7, на первый вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 3 через переменный элемент 5 задержки.

При этом на входы элемента ИЛИ 7 поступают два сигнала, одинаковые по частоте и сдвинутые один относительно другого на величину Т + t> где

t> — время задержки в элементе 11 задержки, выбирается таким образом, чтобы оно было больше максимально возможного временного сдвига между исследуемыми последовательностями;

Т, — период, сигнала с входной шины 13.

На выходе формирователя 8 формируется импульсная последовательность с череспериодной временной модуляцией с периодами Т, и Т, причем

Т, + Т, Т, - т

3 °

Этот сигнал можно представить в виде суммы двух импульсных последовательностей; импульсной последовательности F с неизменным периодом То, длительностью импульса Fц, импульсной последовательности разнополярных импульсов длительностью каждого импульса, сдвинутых один относительно другого на длительность импульса c „„ и следующих с периодом 2Т„ (см.фиг.2).

3 14135

Спектральная характеристика сигналов с черезпериодной временной модуляцией приведена на фиг. 3.

Спектр импульсной последователь5 ности с череспериодной временной модуляцией определяется как сумма спектров последовательностей F и F

Спектр импульсной последовательности Р имеет вид 10

S = " +, s insmF (,„сов, В F t .(1 ) ь ч m о, °

15 1

Спектр импульсной последовательности F определяется путем использо- 15 вания теоремы о сдвиге колебаний во времени

20 где S — спектр импульсной последовательности Р-„длительностью импульса периодом 2Т и амплитудой А;

/ ч <, < — +- — величина сдвига импуль2 2 25 са длительностью С вправо;

<и С, / /

6 . cAsL величина сдвига импульсов длительностью 3 влево; 30

Fo "и (д= 2 1

2 т о

Спектр S имеет вид дискретная частота. учитывая, что с с< Т

Ал . 2Ал, Fо 35

S — "+K " cos 2

2Т n=1 2то 2

ПОдСтаВЛяя ЗНаЧЕНИя 8-„,Ьс < схв хИ ° сХР/х с а х в выражение (2), получим 1

2A7 . Fî . F 40

5 = siBs„ô „ „ф . (4) о

Общий спектр импульсной последовательности с череспериодной временной модуляцией определяется как сумма спектров Ss u S ì 45

$с = " + Z вдпх„РgДсоs2nДР t+ мel ь т ъ

+ " ., Р, л л Р

sin х„— Äcos2 к„-у t, (5)

n=- o в

50 где А — амплитуда импульсов1

Y — длительность импульсов;

То — период импульсного сигнала; временной сдвиг между сиг3 налам1и в двух каналах уст 55 ройства.

В спектре S щ присутствуют сос1 Fî тавляющие Л с частотами — n где и 2

2АСз, л

A„= sin — п — "-, т, 2 Т (6) а также составляющие Ащ

2А

А = — s in ii тъ лк mт

11 о

Отношение этих составляющих

А 2Aty . х с о о А Т 2 То (8)

2А з п7 — ""

" Т о

Для индексов п близких значению

То — — и индексов ш близких значению св

Я То — = — рс- выражение (8) упрощается

2 2 „

tS лTo t3

= н

То 2. ч 2с, (9) откуда

2л М

Величину t> вычисляют путем измерения блоком 9 селекции отношения амплитуд A /А на выходе формирователя 8.

При измерении временного сдвига между импульсными последовательностями и одинаковой частотой повторения .их подают на входные шины 13 и

14. При этом коммутатор 2 устанавливается в положение, когда на первый вход элемента И 3 поступают импульсы с входной шины 14. В этом случае выражение (9) принимает вид

3 - Х.—

Ех

К 2л У

6 ц где t„ ht + t - алгебраическая сумма временного сдвига между исследуемыми и импульсными последовательностями и времени задержки t> в элементе 11 задержки.

Измеряя блоком 9 селекции отношеА„ ние амплитуд — = 8„при известном

А х значении длительности импульсов л . на выходе формирователя 8, определяют значение временного сдвига между исследуемыми импульсными последовательностями

n = 1,3,5..., амплитуды которых пропорциональны времени задержки в линии задержки 11

2А

+ с sin nт F0"„cos20 „F0t +

m=1 и1

sinn — соз2н — t, (13) 35

0 1 ц

А" и и

06+

4А

1 Т, В спектре (13) присутствуют сосFe тавляющие А„ с частотами — n, ампли-40 туды которых пропорциональны разности времени распространения сигнала по двум каналам ввиду наличия линии ,задержки 11 и временнрго сдвига между исследуемым последовательностями 45

4Atx . 0 с ц

1 Т зх11 2 п1Т

0 о (14) а составляющая А,0

2A ., u

A — sin0 — °

Оm

"Т о

Отношение этих составляющих

An 4At)< . Ф Сu — — sin — n

А,„k Т„ 2 kT0

55 (16) о

Ь

2А змк —0<

То

5 14135

2 ц

&е „- йь = — „= (о „-S0) (12)

Если величина g t О, то это означает, что импульсная последовательность на шине 13 задержана отно- 5 сительно импульсной последовательности на шине 14 на величину b t, Если & t О, то импульсная последовательность на шине 13 опережает импульсную последовательность на шине, 14 на величину e t.

Если дС = О, то исследуемые импульсные последовательности совпадают.

При измерении временного сдвига

15 между импульсными последовательностями с частотами повторения, равными величине k коммутатор 10 устанавливается в положение, при котором выходы триггера 1 отключены от входов элементов И 3 и 4. При измерении следует более высокую частоту подавать на шину 13.

В этом случае на выходе формирователя 8 формируется импульсный сигнал с дискретной временной модуляцией, представленной на фиг. 4.

На фиг. 5 представлены спектральные характеристики этого сигнала, его спектр с учетом вывода для выражения (5) для кратных частот имеет

30 вид

95 6

Для инкесов п близких значению

Ио Q — — и индексом ш близких знаТ То чению — = — (где Q = — скваж 0 ность) выражение (16) упрощается (17)

1 c и

Отец д& (18)

11

На выходе формирователя 8 с помощью блока 9 селекции измеряют величину

Aï — и вычисляют временной сдвиг ht

Am между исследуемыми импульсными последовательностями к "ь. (19)

Преимуществом изобретения является возможность измерения временных интервалов между импульсными последовательностями как с равными, так и с кратными частотами повторения.

Формула изобретения

Устройство для измерения временных интервалов, содержащее первую и вторую входные шины, счетный триггер, первый коммутатор, два элемента И, первый переменный и второй постоянный элементы задержки, элемент ИЛИ, формирователь и блок селекции, вход которого через формирователь подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого через переменный элемент задержки соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого коммутатора, первый вход которого соединен с первой входной шиной, а второй вход подключен к объединенным счетному входу триггера, второй входной шине и первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения временных интервалов между импульсными последовательностями с кратными частотами следования, в устройство дополнительно введены второй коммутатор, переключатель и третий элемент за держки, причем прямой и инверсный выходы счетноro триггера соединены с первым и вторым входами второго

1413595

Fî

Фие. 2

8wxuo ЩР пироЮатеЛЮ

Фие.Ф коммутатора соответственно, второй выход второго коммутатора подключен к второму входу первого элемента И, первый выход второго коммутатора соединен с вторым входом второго элемента И, а выход второго элемента заBxod Ц

РхИ A

8ыт5 или держки подключен к первому входу переключателя, первый выход которого через третий элемент задержки соединен с вторым входом переключателя, второй выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ.

141 3595

Am An

Фце. б

Составитель Ю. Шишкин

Техред А.Кравчук

Корректор Н. Король

Редактор О. Спесивых

Тираж 373

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подписное

Заказ 4451

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4