Устройство поверки измерительных компараторов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к средствам поверки измерительных компараторов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. В дополнение к элементам устройства по основному изобретению, реализующим итерационный процесс поверки измерительного компаратора, введены реверсивный счетчик 18, блок 20 сравнения кодов, за датчик 21 кодов и элементы совпадения. Таким образом осуществлена оптимизация итераций в соответствии с алгоритмом, изложенным в описании. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 R 31/28, 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1474567 (21) 4635889/21 (22) 10.01.89 (46) 15.05.91. Бюл, М 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Н. П. Богомаз, Г. Г. Живилов и Э. П. Тихонов (53) 621.317.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1474567, кл. G 01 R 31/28, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПАРАТОРОВ. Ж, 1649476 А2 (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к средствам поверки измерительных компараторов. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства, B дополнение к элементам устройства по основному изобретению, реализующим итерационный процесс поверки измерительного компаратора, введены реверсивный счетчик 18, блок 20 сравнения кодов, задатчик 21 кодов и элементы совпадения. Таким образом осуществлена оптимизация итераций в соответствии с алгоритмом, изложенным в описании. 5 ил.

1649476

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для КРоверки (аттестации) систем автоматическоГо контроля БИС, Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— пример выполнения цифрового компаратора; на фиг. 3 — пример выполнения реверсивного счетчика; на фиг. 4 — пример выполнения блока принятия решения; на фиг, 5 — временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство поверки измерительных компараторов содержит источник 1 постоянного испытательного сигнала, генератор 2 случайно изменяющегося испытательного сигнала, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами измерительных компараторов поверяемого 3 и образцового

4, выходы котОрых соединены С первыми (стробирующими) входами первого 5 и второго 6 триггеров, прямые выходы которых соединены: первого триггера 5 — с первым входом первого элемента 7 совпадения, второго триггера 6 — с первыми входами второго элемента 8 совпадения и блока 9 принятия решения, вторые входы элементов совпадения первого 7 и второго 8 соединены с выходом генератора 10 импульсов стабильной частоты, выход первого элемента 7 совпадения соединен через элемент 11 задержки с первыми входами цифрового компаратора 12 и логического элемента

ИЛИ-НЕ 13 с повышенным временем задержки распространения, выход второго элемента 8 совпадения соединен с первым входом блока 14 управляемой задержки, второй вход которого соединен с одноименными входами блока 9 принятия решения, логического элемента ИЛИ-НЕ 13, первого реверсивного счетчика 15,входом логического инвертора 16 с повышенным временем задержки распространения и внешним входом устройства "Пуск", выход блока 14 управляемой задержки соединен со вторым входом цифрового компаратора l2 и третьим входом логического элемента ИЛИ-НЕ 13, выход которого соединен со вторыми входами (" Сброс" ) первого 5 и второго 6 триггеров. а третьи входы (входы "О") которых соединены с выходом (" Стоп" ) блока 9 принятия решения, первый (" Меньше" ) и второй (" Больше" ) выходы цифрового компаратора 12 соединены соответственно с первым (вычитающим) и третьим (суммирующим) входами первого реверсивного счетчика 15, другие входы которого соединены соответственно:

10 четвертый (" Установка" ) с выходом логического инвертора 16, пятый (" Начальный код") с выходом первого задатчика кодов 17, выходы первого реверсивного счетчика 15 соответственно соединены: первый ("Код") с третьими входами блока 14 управляемой задержки и блока 9 принятия решения, второй (" Меньше нуля") и третий (" Переполнение" ) соответственно — с четвертым и пятым входами блока 9 принятия решения, четвертый и пятый соответственно — с первым (" Меньше") и вторым (" Больше" ) входами второго реверсивного счетчика 18, третий вход которого (" Установка" ) соединен с выходом третьего элемента 19 совпадения, а четвертый вход (" Начальный код") одновременно — с первым входом блока 20 сравнения кодов и выходом второго задатчика кодов 21, при этом разряды первого входа блока 20 сравнения кодов соединены следующим образом с разрядами выхода задатчика 21 кодов:разряд "2 " — с разрядом "2 ". разряд

"2 " — с разрядом "2 " и т,д., а разряд "2 " входа блока 20 сравнения кодов соединен с нулевой шиной (землей), выходы второго реверсивного счетчика 18 соединены соответственно: первый("Меньше нуля")- с первым входом четвертого элемента 22 совпадения, второй ("Код") — со вторым входом блока 20 сравнения кодов, выход (" Равно" ) которого соединен со вторым входом элемента 22 совпадения, выход которого соединен с первым входом третьего элемента 19 cosna35 дения и шестым входом блока 9 принятия решения (сброс счетчика числа интерации блока 9 принятия решения), второй вход третьего элемента совпадения 19 соединен с выходом логического инвертора 16.

40 Цифровой компаратор 12 (см, фиг, 2) содержит три логических элемента И-НЕ 23, 24 и 25, первые входы элементов 23 и 24 соединены с первым(внешним) входом цифрового компаратора 12, вторые входы эле45 ментов 23 и 25 соединены со вторым (внешним) входом цифрового компаратора

12, выход элемента 23 соединен со вторым и первым входами соответственно элемента

24 и элемента25. выходы которых являются

50 соответственно вторым и первым выходами цифрового компаратора 12.

Реверсивный счетчик 15 (см. фиг. 3) содержит два реверсивных счетчика 26 и 27 и элемент 28 совпадения, первый и второй

55 входы реверсивного счетчика 26 являются соответственно внешним первым (вычитающим) и третьим (суммирующим) входами реверсивного счетчика 15 и третий вход (" Установка" ) соединен с выходом элемента

1649476

28 совпадения, входы которого соединяются соответственно: первый -с внешним четвертым входом реверсивного счетчика 15 и с первым входом реверсивного счетчика 27; второй -с первым (" Меньше нуля") выходом 5 реверсивного счетчика 26, со вторым (вычи- тающим) входом реверсивного счетчика 27 и внешним четвертым выходом реверсивного счетчика 15, третий — со вторым (" Переполнение") выходом реверсивного счетчика

26, с внешним пятым выходом реверсивного счетчика 15 и с третьим (суммирующим) входом реверсивного счетчика 27, четвертый и пятый входы которого являются соответственно вторым и пятым внешними входами реверсивного счетчика 15, первый, второй и третий выходы реверсивного счетчика 27 являются внешними одноименными выхо20 дами реверсивного счетчика 15.

Блок 9 принятия решения (см. фиг. 4) содержит логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29, счетчик 30, первый и второй блоки 31, 32 сравнения кодов, первый и второй задатчики кодов 33, 34, первый и второй элементы совпадения 35 и 36, первый, второй и третий логические элементы

ИЛИ 37, 38 и 39, логический элемент ИЛИНЕ 40 и блок индикации 41, при этом внешние входы блока 9 — первый, второй, третий, четвертый и пятый являются первыми входами соответственно логического элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29, счетчика 30, второго блока сравнения кодов 32, логического элемента ИЛИ 38 и логического элемента

ИЛИ 37, а шестой внешний вход блока 9 является вторым входом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом счетчика

30, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения кодов 31, второй вход которого соединен с выходом задатчика кодов 33. а выход — с первыми входами первого и второго элементов совпадения 35 и 36, вторые входы которых соедиHRloTc5l соответственно: элемента совпадения

35- с выходом третьего логического элемента

ИЛИ 39, элемента совпадения 36 — с первым выходом (" Меньше" ) второго блока сравнения кодов 32,второй (" Больше" ) и третий (" Равно" ) выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами третьего логического элемента ИЛИ 39, выходы элементов совпадения 35 и 36.соединены со вторыми входами соответственно первогои второгологических элементов ИЛИ

37 и 38, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами логиче25

55 ского элемента ИЛИ-НЕ 40 и блока индика- . ции41, выходлогического элемента ИЛИ-НЕ 40 является внешним выходом блока 9 "Стоп", Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в задатчиках кодов 17 и 21 соответственно устанавливаются первоначальный код длительности вводимой задержки (Mp) и код допустимой погрешности измерения (Л М) искомой величины (математического ожидания длительности задержки между одноименными фронтами выходных сигналов поверяемого и образцового компараторов). (В эадатчиках кодов 34 и ЗЗ блока 9 принятия решения устанавливется соответственно код допустимой задержки (допуск) и код числа итерации (L), задающего длину интервала. на котором в устройстве контролируется приращение оценки измеряемой величины для определения момента конца измерения с погрешностью не более АМ, Затем постоянный и случайно изменяющийся испытательные сигналы с выходов соответственно источника 1 и генератора 2 сравниваются измерительными компараторами поверяемым 3 и обазцовым 4 и на их выходах появляются импульсные сигналы, которые вследствие неидентичности метрологических (точностных) характеристик указанных компараторов будут иметь сдвинутые относительно друг друга одноименные (положительные и отрицательные) фронты, Работа устройства начинается по внешнему положительному импульсу "Пуск", по которому происходит сброс первого реверсивного счетчика 15, счетчика 30 (через элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29) блока 9 принятия решения, начальной установки внутреннего счетчика блока управляемой задержки

14, при этом на "О" входах триггеров 5 и 6 устанавливается "1", с некоторой задержкой вырабатывается отрицательный импульс (проинвертированный импульс "Пуск" ) на выходе логического инвертора 16, а также выходах элемента совпадения 19 и логического элемента ИЛИ-НЕ 13, при этом происходит установка на выходах счетчиков 15 и 18 кодов. задаваемых соответственно задатчиками кодов 17 (первоначальная задержка) и 21 (погрешность измерения Л M) и сброс триггеров 5 и 6, после чего работа осуществляется циклически, При этом код на первом входе блока сравнения кодов 20 представляет собой удвоенную допустимую погрешность измерения 2 Л M вследствие указанного сдвига на один разряд в сторону

1649476 старших при соединении разрядов выхода задатчика кодов 21 с разрядами второго входа блока сравнения кодов 2О.Каждый цикл начинается с установки в "1" любого из триггеров 5 и 6 по первому появившемуся положительному (или отрицательному) фронту выходных сигналов измерительных компараторов.3 или 4 и заканчивается сбросомтриггеров5ибпо импульсус выхода элемента ИЛИ-НЕ 13. В цикле происходит следующее. Высокий уровень выходного сигнала каждого триггера 5 и 6 открывает соответственно элемент совпадения 7 или 8 для прохождения импульсов с генератора

10, при этом импульсы с выхода элемента совпадения 8 задерживаются блоком управляемой задержки 14 на число периодов, задаваемое кодом на его третьем выходе, который в каждом цикле переписывается во внутренний счетчик блока 14 первым импульсом, приходящим на его первый вход.

На выходе блока управляемой задержки 14, и следовательно, на втором входе цифрового компаратора 12 появится фронт, сдвинутый относительно переднего фронта первого импульса, прошедшего через элемент совпадения 8, на,заданную-дискретную временную задержку. Если на первый вход цифрового компаратора 12 с начала цикла до этого момента не пришел импульс с выхода элемента совпадения 7, то это означает, что введенная дискретная задержка фронта выходного сигнала образцового компаратора 4 меньше реальной текущей задержки одноименного фронта выходного сигнала поверяемого измерительного компаратора 3. Если на обоих входах цифрового компаратора 12 появились фронты одновременно, то это означает равенство введенной и реальной текущей задержек, если же к первому входу цифрового компаратора 12 фронт пришел раньше, чем на его второй вход, то это означает, что первым на триггер поступил фронт с выхода поверяемого измерительного компаратора 3. Указанные условия выполняются с погрешностью дискретности, определяемой периодом следования тактовых импульсов генератора 10. Элемент задержки 11 компенсирует паразитную задержку прохождения сигнала в блоке управляемой задержки 14. В соответствии с вышеуказанными условиями элементы 18, 19, 20 цифрового компаратора 12 в первом и третьем случаях вырабатывают отрицательный импульс соответственно на первом выходе (" Меньше" ) и втором выходе (" Больше" ), во втором случае оставляют высокие уровни обоих выходов без изменения.

50 достигает значения "ОО...О"), либо от выхода блока сравнения кодов 20 (в случае, если коды на его входах равны,т.е. выходной код реверсивного счетчика 18 равен значению 2

55 Ь М, заданному задатчиком кода 21). По импульсу "Установка" на выходе счетчика. 18 устанавливается начальный код, равный значению Л М. установленному на четвертом входе данного счетчика.

Реверсивный счетчик 15 содержит íà входе цифровой фильтр, реализованный на реверсивном счетчике 26 и элементе совпадения 28 и позволяющий снизить чувствительность устройства к внешним и внутренним шумам, При этом реверсивный счетчик 26 вырабатывает отрицательный импульс на втором (" Меньше" ) или третьем (" Больше" ) входе реверсивного счетчика 27 изменяющих его выходной код на +1 квант, в случае, если число опережающих или запаздывающих соответственно фронтов с выхода блока управляемой задержки 14 в последовательных циклах измерения превысило некоторое число, определяемое объемом данного счетчика 26. После этого происходит установка реверсивного счетчика 26 в исходное состояние по сигналу с выхода элемента совпадения 28, который вырабатывается при появлении сигнала нижнего уровня ("О") на любом из его входов., Таким образом, на 1 квант введенная блоком 14 задержка в сторону приближения к реальной текущей задержке между одноименными фронтами выходных сигналов компараторов поверяемого 3 и образцового 4.

Элемент ИЛИ-НЕ 13 по любому положительному импульсу на его входах вырабатывает отрицательный импульс, сбрасывающий триггеры 5 и 6 в исходное (нулевое) состояние и задержанный относительно входного на такую задержку, которая гарантирует успевание срабатывания за это время цифрового компаратора 12 и реверсивного счетчика 15.

После окончания данного импульса может осуществляться следующий цикл измерения, Синхронно реверсивному четчику 15 работает реверсивный счетчик 18, выходной код которого изменяется аналогично выходному коду счетчика 15 на 4- 1 квант с той лишь разницей, что данный счетчик периодически переустанавливается при достижении его выходного кода значений ("ОО„.О") или числа 2 Л M. При этом сигнал установки (отрицательный импульс) приходит на третий вход счетчика 18 через элементы совпадения 19 и 22, либо от nepeoro выхода данного счетчика (в случае, если его выходной код

1649476

Счетчик 30 блока 9 принятия решения осуществляет счет числа интераций (циклов) по фронтам выходного сигнала триггера 6.

При этом счетчик 30 сбрасывается синхронно с переустановкой счетчика 18 через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29. Выходной код счетчика 30 блока 9 сравнивается блоком сравнения кодов 31 блока 9 с заданным задатчиком кодов 33 числа L, Если выходной код счетчика 30 блока 9 достиг значения L, то блок сравнения кодов 31 блока 9 выдает на первые входы элементов совпадения 36 и 35.разрешающий сигнал высокого уровня.

Блок сравнения кодов 32 блока 9 сравнивает текущий код длительности вводимого интервала задержки, поступающего на его первый вход от реверсивного счетчика 15, с заданным в задатчике кодов 34 значением допуска, и результат сравнения через элементы ИЛИ 39, открытые элементы совпадений 35 и 36 и элементы ИЛИ 37 и 38 блока 9 поступает на входы блока индикации 41 блока 9. Если в течение работы устройства его реверсивный счетчик 15 вырабатывает один иэ сигналов "Переполнение" или "Меньше нуля", то эти сигналы от входов четвертого и пятого блока 9 через элементы ИЛИ 38 и

37 блока 9 поступают на входы блока индикации 41. При наличии "1" на первом или втором входах блока индикации 41 блока 9 в нем индицируется результат поверки "Годен" или "Брак" соответственно, а на выходе элемента.ИЛИ-НЕ 40 устанавливается уровень логического "0", поступающего на входы триггеров 5 и 6, что означает конец измерения. Таким образом, если счетчик 18 не вышел за установленный объем 2Л М на протяжении интервала длиной L итераций, то погрешность измерения находится в пределах M+Ë M. Временная диаграмма, поясняющая работу устройства, представлена

5 на фиг. 5. В данной иллюстрации принято

hM=2, 1-12, для упрощения диаграммы функция цифрового фильтра счетчика 15 игнорируется, т.е. изменение кода счетчика 15, следовательно, и счетчика 18 осуществляет10 ся по каждому соответствующему фронту на счетных входах (1 и 3) счетчика 15, Формула изобретения

Устройство поверки измерительных компараторов по авт. св. М 1474567, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй реверсивный счетчик, блок сравнения кодов, второй задатчик кодов, третий и четвертый элементы совпадения, причем первый и второй, третий входы второго реверсивного счетчика соединены соответственно с четвертым и пятым выходами первого реверсивного счетчика и с выходом третьего элемента совпадения, четвертый вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом второго задатчика кодов и первым входом блока сравнения кодов, первый и второй выходы второго реверсивного счетчика соединены

30 соответственно с первым входом четвертого элемента совпадения и вторым входом блока сравнения кодов, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента совпадения, выход которого соединен с шестым входом блока принятия решений и первым входом третьего элемента совпадений, второй вход которого соединен с выходом логического инвертора, 1649476

1649476

Число еи оык д

Сиг

Число на Abode счетчика

um до У

l оыкод о триггерод Su (коиец измерения) Редактор В.Фельдман

Заказ 1869 Тираж 440 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент",.r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 счом

Р ».

Число на бь!хоое сче Ю

Составитель В.Степэнкин

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко