Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы



Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы
Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы
Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы
Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы
Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы
Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы
Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы
Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы

 


Владельцы патента RU 2461856:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в различной аппаратуре, требующей измерения интервалов времени между импульсами в широком диапазоне, например, в импульсной рефлектометрии, эхо- и радиолокации. Изобретение направлено на повышение точности измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы, что обеспечивается за счет того, что способ согласно изобретению включает в себя измерение временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы как между определенными фиксированными моментами времени, являющимися координатами центров масс изображений этих импульсов и вычисляемыми по раскрытой в формуле изобретения математической зависимости. 2 ил.

 

Изобретение относится к области приборостроения, где требуется высокая точность измерений, может быть использовано в различной аппаратуре, требующей измерения интервалов времени между импульсами в широком диапазоне, например, в импульсной рефлектометрии, эхо- и радиолокации.

Известен аналогичный способ определения середины импульсов периодической импульсной последовательности (патент №2045768, МПК G04F 10/04, опубликован 10.10.1995), заключающийся в том, что на выходе устройства формируется последовательность импульсов, однозначно определяющих середины импульсов входной последовательности, импульсы выходной последовательности сдвинуты во времени относительно середин импульсов входной последовательности на фиксированную величину.

Недостатками этого способа являются ограниченные функциональные возможности, выраженные в способности определения середины только таких импульсов, которые имеют определенный период повторения, что в свою очередь сужает область применения.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения временных интервалов в дальномерах (патент №2101747, МПК G04F 10/04, опубликован 10.01.1998), заключающийся в измерении временного интервала между однократными апериодическими импульсами. В основу работы прототипа положен метод прямого счета: измеритель временных интервалов фиксирует время между импульсом «ЗАПУСК» и импульсом «ОСТАНОВА», поступающими по одной шине.

Недостатком прототипа является недостаточная точность получаемых значений временных интервалов, связанная с недостаточно точной выборкой фиксируемых моментов времени, принадлежащих интервалам существования импульсов, между которыми производится измерение.

Поставлена задача: повысить точность измерения временного интервала между апериодическими импульсами сложной формы, расширение функциональных возможностей прототипа.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы, заключающемся в определении интервала между фиксированными моментами времени, принадлежащими интервалам существования импульса, фиксируемые моменты времени определяют как координаты центров масс изображений данных импульсов, а значение временного интервала определяют по формуле:

где

Δt=ti+1-ti=const;

εi=0,5(ti+ti+1);

τ - временной интервал, который необходимо измерить;

ti, ti+1 - моменты времени соответственно начала и окончания i-го временных интервалов, принадлежащих временному отрезку от момента прихода фронта первого импульса до момента окончания фронта второго импульса.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предложенный способ, содержащая устройство приемно-усилительное 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок счета времени 3, блоки формирования массивов первый 4 и 5, логический элемент «И» 6, вычислительное устройство 7, блок вычисления разности 8. Вход аналогово-цифрового преобразователя 2 соединен с выходом устройства приемно-усилительного 1, первый выход соединен со входом блока счета времени 3, а второй выход соединен параллельно со вторыми входами блоков формирования массивов 4 и 5. Первые входы блоков формирования массивов 4 и 5 соединены параллельно с выходом блока счета времени 3. Первые два выхода блока формирования массивов 4 соединены с первым и вторым входами вычислительного устройства 7. Первые два выхода блока формирования массивов 5 соединены с четвертым и пятым выходами вычислительного устройства 7. Первый и второй входы логического элемента «И» 6 соединены с третьими выходами блоков формирования массивов 4 и 5 соответственно. Третий вход вычислительного устройства 7 соединен с выходом логического элемента «И» 6. Первый и второй входы блока вычисления разности 8 соединены с первым и вторым выходами вычислительного устройства 7 соответственно.

Принимаемый по средствам УПУ сигнал усиливается, а затем оцифровывается в АЦП.

Блок счета времени формирует временные метки в соответствии с определенным алгоритмом на основании поступающего в него сигнала, а также непрерывно выдает значения текущего времени, прошедшего от начала сброса счетчика времени. Алгоритм формирования временных меток таков:

1) по приходу фронта первого импульса фиксируется конец зоны молчания, переменной ta присваивается нулевое значение;

2) в момент окончания фронта первого импульса переменной tb присваивается значение текущего времени со счетчика времени;

3) в момент прихода следующего фронта импульса переменной tc присваивается значение текущего времени со счетчика времени;

4) в момент окончания второго фронта импульса переменной td присваивается значение текущего времени, а блок начинает ожидание момента прихода следующей пары импульсов, в который счетчик времени обнулится, и алгоритм начнет следующую итерацию, начиная с первого пункта.

БФМ1 служит для формирования двумерного массива u1[ta…tb, 0…1], задающего фронт первого импульса, а также одномерного массива ε1[ta…tb], являющегося фрагментом массива ε[ta..td], значения которого лежат во временном диапазоне существования этого импульса.

БФМ2 служит для формирования двумерного массива u2[tc…td, 0…1], задающего фронт второго импульса, а также одномерного массива ε2[tc…td], являющегося фрагментом массива ε[ta…td], значения которого лежат во временном диапазоне существования этого импульса.

Каждый блок формирования массивов выдает сигнал готовности на логический элемент «И», который в свою очередь выдаст сигнал готовности на ВУ в случае одновременной готовности БФМ1 и БФМ2.

По получении сигнала готовности вычислительное устройство исчисляет значения временных координат t1 и t2, поступающих на вход схемы, и выдает эти значения в БВР, ожидая следующий сигнал готовности.

Блок вычисления разности исчисляет величину разности между текущими значниями t1 и t2, выдавая на выход схемы искомое значение τ.

Для пояснения работы варианта реализации рассмотрим фиг.2.

На фиг.2 изображена временная развертка апериодической последовательности двух импульсов сложной формы, где τ - интервал времени между импульсами, который необходимо измерить, равный разности t1 и t2 - координат центров масс второго и первого импульсов u2(t) и u1(t) соответственно по оси абсцисс, если рассматривать их как плоские фигуры в системе координат «амплитуда сигнала - время».

Известны формулы координат центра масс плоской однородной фигуры. Применив формулу нахождения координаты по оси абсцисс к системе координат u(t), запишем формулы определения t1 и t2.

где u1(t) и u2(t) - функции, описывающие форму импульсов во времени.

Разбив отрезок [ta, td] на n временных интервалов Δt=const, составив интегральные суммы для подынтегральных функций в соответствующих пределах интегрирования, т.е. на отрезках [ta, tb] и [tc, td], и опираясь на определение определенного интеграла, получим формулы:

Предложенное изобретение позволяет повысить точность измерения временного интервала между импульсами сложной формы, что очень важно, например, при создании приборов и устройств, входящих в состав систем коммерческого учета уровня и расхода жидких энергоносителей.

Способ измерения временного интервала между двумя апериодическими импульсами сложной формы, заключающийся в определении интервала между фиксированными моментами времени, принадлежащими интервалам существования импульсов, отличающийся тем, что фиксируемые моменты времени определяют как координаты центров масс изображений данных импульсов, а значение временного интервала определяют по формуле:

где Δt=ti+1-ti=const
εi=0,5(ti+ti+1)
τ - временной интервал, который необходимо измерить;
ti, ti+1 моменты времени соответственно начала и окончания i-го временных интервалов, принадлежащих временному отрезку от момента прихода фронта первого импульса до момента окончания фронта второго импульса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и направлено на обеспечение возможности измерения длительности входных импульсов, подавления помех, действующих на входах измерителя, и возможности оперативной передачи информации в микроЭВМ в процессе измерения, что позволяет увеличивать время измерения без увеличения схемных затрат.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования одиночных временных интервалов наносекундного диапазона длительностей в цифровой код в информационно-измерительной, радиолокационной и другой аппаратуре.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования длительности коротких одиночных импульсов в цифровой код в широком временном диапазоне с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования.

Изобретение относится к области электронного приборостроения и может быть использовано в импульсной локации, в экспериментальной физике, а также других областях техники, где требуется точное измерение временных интервалов.

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике и может быть использовано для преобразования однократных временных интервалов наносекундной длительности в цифровой код.

Изобретение относится к измерительной технике и направлено на обеспечение возможности измерения длительности входных импульсов и возможности оперативной передачи информации в микроЭВМ в процессе измерения, что позволяет увеличивать время измерения без увеличения схемных затрат.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям длительности периодически следующих временных интервалов (ВИ) и импульсов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования одиночных временных интервалов в цифровой код в широком временном диапазоне.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в частотомерах, стандартах частоты и времени, приемниках-компараторах и других приборах для частотно-временных измерений.

Изобретение относится к метрологии, а именно к измерению временных интервалов и может быть использовано для измерения времени задержки радиоимпульсов. .

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования однократных временных интервалов наносекундной длительности в цифровой код в системах радиолокации и радионавигации

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования одиночных временных интервалов наносекундного диапазона длительностей в цифровой код в системах импульсной радиолокации и радионавигации

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах, в которых необходимо преобразование в цифровой код одиночных коротких временных интервалов, в диапазоне длительностей от несколько единиц наносекунд до несколько сотен наносекунд, с дискретностью преобразования менее одной наносекунды, например в системах радиолокации и радионавигации, лазерной дальнометрии
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для цифрового преобразования однократных временных интервалов наносекундной длительности, заданных старт- и стоп-импульсами, с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования в системах навигации, управления, определении параметров интегральных схем, исследовании различных физических и технологических процессов

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах навигации, управления, позиционирования для преобразования в цифровой код длительности коротких одиночных(моно) импульсов с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования
Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для цифрового преобразования однократных временных интервалов наносекундной длительности, заданных старт- и стоп-импульсами, с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования в системах навигации, управления, определения параметров интегральных схем, изучения различных физических и технологических процессов. Способ рециркуляционного преобразования однократных временных интервалов наносекундной длительности в цифровой код, основанный на рециркуляции в одном рециркуляторе старт- и стоп-импульсов исходной калиброванной длительности, соответствующих началу и концу преобразуемого временного интервала, причем с периодом рециркуляции стоп-импульса исходной калиброванной длительности, равным Т. При этом значения длительностей старт- и стоп-импульсов исходной калиброванной длительности в каждой из рециркуляций оставляют неизменными, период рециркуляции старт-импульса исходной калиброванной длительности выбирают равным Т+τ, где τ - дискретность преобразования, подсчитывают число рециркуляций, совершенных стоп-импульсом исходной калиброванной длительности с момента начала рециркуляции и до момента совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов, а цифровой результат преобразования представляют подсчитанным числом рециркуляций, совершенных стоп-импульсом исходной калиброванной длительности. Технический результат заключается в повышении надежности преобразования.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования однократных временных интервалов наносекундной длительности в цифровой код в системах радиолокации и радионавигации. Способ рециркуляционно-нониусного преобразования время-код основан на рециркуляции старт- и стоп-импульсов, представляющих начало и конец преобразуемого временного интервала, в соответствующих им старт- и стоп-рециркуляторах с периодом рециркуляции Тст+τ старт-импульса и периодом рециркуляции Тсп=Тст-τ стоп-импульса, где τ - дискретность преобразования, и подсчете числа рециркуляции стоп-импульса со времени его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов, причем в каждой из рециркуляции длительности старт-импульса и стоп-импульса оставляют неизменными, а период рециркуляции старт-импульса увеличивают на значение дискретности преобразования. Технический результат заключается в повышении быстродействия преобразования в два раза.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационных, управляющих и навигационных системах для преобразования длительности коротких одиночных временных интервалов, заданных старт- и стоповым импульсами, в цифровой код с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования. Изобретение направлено на повышение быстродействия преобразования, что обеспечивается за счет того, что способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код включает рециркуляцию старт-импульса преобразуемого временного интервала в старт-рециркуляторе с периодом рециркуляции Тст и подсчет числа n рециркуляций старт-импульса до момента прихода стоп-импульса преобразуемого временного интервала. При этом согласно изобретению линию задержки, задающую период рециркуляции старт-рециркулятора, выполняют m-отводной с дискретностью задержки между отводами, равной дискретности преобразования τ, причем необходимо выполнение условия m·τ=Тст, и осуществляют в каждой из рециркуляций фиксацию в (m-1)-входовом регистре памяти совпадений рециркулирующего старт-импульса со стоп-импульсом, по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют результат преобразования β (область изменения β∈[1÷(m-1)]), а длительность преобразуемого временного интервала вычисляют как tx=(n·m+β+η)·τ, где η - цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого временного интервала. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Преобразователь состоит из рециркулятора старт-импульса, рециркулятора стоп-импульса, первого и второго счетчиков импульсов, а также RS-триггера. При этом рециркулятор старт-импульса содержит схему ИЛИ, первый вход которой соединен с шиной «Старт-импульс» преобразователя и с S-входом RS-триггера, прямой выход которого подключен к первому входу первой схемы И, инверсный - к первому входу второй схемы И, выход которой соединен с третьим входом схемы ИЛИ и через дополнительную линию задержки со вторым входом схемы ИЛИ, четвертый вход которой подключен к выходу первой схемы И и к счетному входу первого счетчика импульсов, а выход к первому входу третьей схемы И, выход которой соединен с С-входом D-триггера и через линию задержки старт-импульса со вторыми входами первой и второй схемами И. Рециркулятор стоп-импульса содержит схему ИЛИ, первый вход которой подключен к шине «Стоп-импульс» преобразователя и R-входу RS-триггера, а выход к первому входу схемы И, выход которой соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, с D-входом D-триггера и через линию задержки стоп-импульса со вторым входом схемы ИЛИ, а второй вход схемы И подключен ко второму входу третьей схемы И и к инверсному выходу D-триггера, R-вход которого соединен с управляющими входами первого и второго счетчиков импульсов и с шиной «Управление» преобразователя. Технический результат - повышение быстродействия преобразования. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения времени задержки распространения сигнала цифровых интегральных микросхем. Формируют стартовый и стоповый импульсы заданной длительности и с заданной длительностью интервала между ними, превышающей длительность стартового импульса. Стартовый и стоповый импульсы подают на два параллельных канала, каждый из которых содержит схему ИЛИ и регулируемую линию задержки. Контролируемую микросхему включают в канал стопового импульса. При одном цикле рециркуляции стартовый импульс проходит канал, первый коммутатор, общую линию задержки, второй коммутатор и возвращается на схему ИЛИ канала. Стартовый импульс управляет коммутаторами, которые переключают общую линию задержки к каналу стопового импульса. Аналогичный путь проходит стоповый импульс, только по каналу с контролируемой микросхемой. Стоповый импульс также управляет коммутаторами, которые переключают общую линию задержки к каналу стартового импульса. Предварительно регулируемыми линиями задержки добиваются равенства задержек, вносимых параллельными каналами без подключенной контролируемой микросхемы. Измеряют длительность временного интервала между передними или задними фронтами стартового и стопового импульса при завершении всех циклов рециркуляции, по которой и определяют искомую величину. Длительность между передним фронтом стартового импульса и задним фронтом стопового импульса в конце всех циклов рециркуляции не должна превышать время задержки, вносимой общей линией задержки. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения. 2 ил.
Наверх