Интерполяционный измеритель вре-менных интервалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСЖУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u>819790 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 0305.79 (21) 27б 3303/18-21 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Опубликовано 0704,81 Бюллетень ЙВ 13

Дата опубликования описания 100481

®)м. к.

G 04 F 10/04

Государствениый коммтет

СССР во делам изобретеннй я открытка (И) йЖ 621. 317. 7 (088.8) (72) Автор изобретения

IO ° E ° Болдицкий

БИЫИОТ::ж (71) Заявитель (54) ИНТЕРПОЛЯЦИОННЬЯ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

Известны цифровые интерполяционные измерители временных интервалов, используемые в цифровых измерительных системах, основанные на сочетании 0 .метода последовательного счета для грубого измерения временного интервала с одним из методов преобразования масштаба времени для точного измерения отрезков времени между старт (стоп)-импульсом и последующим мер- 5 ным импульсом, которые содержат генератор мерных импульсов, канал стартового импульса, канал стопового им::пульса, схему формирования временных ворот грубого счета со счетчиком гру- 20 бого измерения и схему однозначного сложения результатов точного измерения каналами стартового и стопового импульсов j1). Однако им присущ недостаток, приводящий к появлению погрешности, обусловленной конечными значениями длительностей как старт (стоп)-импульсов, так и мерных им-. пульсов, когда стартовый либо стоповый импульсы находятся в зоне мерных. 30

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис-пользовано в цифровых измерителях интервалов времени.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ин-. терполяционный измеритель временных ,интервалов, содержащий канал стартового импульса и канал стопового импульса, состоящие из триггеров, ключей, линий з;,держки, одновибраторов, преобразователей масштаба времени и счетчиков точного измерения, а также счетчик грубого измерения с ключом на входе, генератор мерных импульсов, и схему однозначного сложения, состоящую из триггера и ключа (2). Однако в этом устройстве велики погрешности измерения временных интервалов, так как во-первых импульсы переполнения со счетчика точного измерения мо. Гут совпасть по времени с импульсами,. поступающими на счетчик грубого измерения, в результате чего возникает неоднозначность отсчета счетчика грубого измерения и, во-вторых, поскольку работа канала стопового импульса идентична работе канала стартового импульса, может возникнуть момент, когда преобразователь масштаба времени канала стопового импульса закончил формирование отрезка времени и выдал разрешение на проведение операции однозначного сложения, а форми819790 рование отрезка времени преобразователем масштаба времени канала старто.вого . времени еще не закончилось, что приводит к неоднозначности отсчета счетчика точного измерения, т.е. к возникновению погрешности.

Целью изобретения является повышение точности измерения, эа счет устранения случайной погрешности,возникающей в результате неоднозначности отсчета счетчиками грубого и точного измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в интерполяционный измеритель временных интервалов, содержащий два канала стартового и стопового импульсов, каждый из которых состоит иэ по- 15 следовательно соединенных первого триггера, первого ключа, линии задержки, второго триггера, одновибратора, второго ключа, преобразователя масштаба времени, третьего ключа и 2Q счетчика точного измерения, а также генератор мерных импульсов, первый выход которого соединен со вторыми входами первых и вторых ключей каждого канала и первым входом ключа им- пульсов грубого измерения, второй и третий вход которого связаны соответственно с прямым выходом вторых триггеров каждого канала, а выход ключа импульсов грубого измерения соединен со входом счетчика грубого измерения, при этом вторые входы счетчиков точного измерения каждого .канала соединены между собой и подключены к выходу ключа однозначного сложения, первый вход которого соединен со вторым выходом генератора мерных импульсов и вторыми входами третьих ключей каждого канала, а второй вход через триггер однозначного сложения соединен с выходом счетчика точного измерения 40 канала стопового импульса, а в каждом канале вход первого триггера соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени, дополнительно введены два триггера и три ключа, одновибра- 45 тор, формирователь импульса, линия задержки и два триггера, вход первого. иэ которых соединен с выходом счетчика точного измерения канала стартового импульса и первым входом первого дополнительного ключа, второй вход которого связан с выходом триггера однозначного сложения. Выход первого дополнительного ключа соединен со вторым входом счетчика грубого измерения. Выход первого дополнительного триггера соединен с первым входом второго дополнительного ключа и счетньм входом второго дополнительного триггера, выход которого связан с первым входом третьего дополнитель- о ного ключа. Выходы второго и третьего дополнительных ключей соединены соответственно в третьим и четвертым входом счетчика грубого измерения, а вторые входы второго и третьего дополнительных ключей-с выходом формирователя импульсов и входом дополнительной линии задержки, выход которой связан с установочным входом триггера однозначного сложения.

Вход формирователя импульсов соединен с выходом дополнительного одновибратора, вход которого соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени канала стопового импульса.

На чертеже представлена функцио- нальная схема устройства.

Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 мерных импульсов, счетчик 2 грубого измерения, счетчики 3, 4 точного измерения, ключ 5 импульсов грубого измерения, первые ключи 6, 7, преобразователи

8, 9 масштаба времени, вторые ключи

10, 11, одновибраторы 12, 13, первые триггеры 14, 15, линии задержки 16, 17, третьи ключи 18, 19, вторые триггеры 20, 21 ключ 22 однозначного сложения, триггер 23 однозначного сложения, дополнительные триггеры 24, 25, дополнительные ключи 26, 27, 28, дополнительный одновибратор

29, дополнительную линию задержки 30 и формирователь 31 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

С приходом старт импульса триггер 14 перебрасывается, открывая ключ 6. Первый из мерных импульсов, следующих с периодом с с генератора 1, прошедший через ключ 6 и. задержанный линией 16 задержки на 0,2 ig перебрасывает триггер 20. Ключ 5 при этом открывается, обеспечивая пропускание мерных импульсов на счетчик 2 грубого измерения. Одновременно передним фронтом триггера 20 запускается одновибратор 12, формирующий импульс с длительностью to . При этом через ключ 10 на преобразователь 8 масштаба времени проходит только первый мерный импульс из прошедших в счетчик 2 грубого. измерения. Преобразованный в k раз отрезок времени ограниченный стартовым и мерным импульсами, заполняется в ключе 18 мерными импульсами с генератора 1.

Число импульсов на выходе, ключа 18 фиксируется счетчиком 3 точного измерения с емкостью k ьр. В связи с тем, что величина отрезка времени

1 находится в пределах от р до 2<@ а в реальном случае, учитывая перехбдные процессы элементной базы, ко" нечные длительности стартового и мерных импульсов, даже может несколько превышать 2 ьо, на выходе счетчика 3 точного измерения может возникнуть один или два импульса переполнения. Импульсы переполнения фиксируются триггерами 24, 25, влюченными нов следовательно.

819790

Формула изобретения

Интерполяционный измеритель временных интервалов, содержащий два канала стартового и стопового импульсов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого триггера, первого ключа, линии задержки, второго триггера, одновибратора, второго ключа, преобразователя масштаба времени, третьего ключа и счетчика точного измерения, а также генератор мерных импульсов, первый выход которого соединен со вторыми входами первых и вторых ключей каждого канала и первым входом ключа импульсов грубого измерения, второй и третий вход которого связаны соответственно с прямым выходом второго триггера каждого канала, а выход ключа импульсов грубого измерения соединен со входом счетчика грубого измерения, при этом вторые входы счетчиков точного измерения. каждого канала соединены между собой и подключены к выходу ключа однозначного сложения, первый вход которого соединен со вторым выходом генератора мерных импульсов и вторыми входами третьих ключей каждого канала,. а второй вход через триггер однозначного сложения соединен с выходом счетчика точного измерения канала стопового импульса, причем в каждом канале вход первого триггера соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены три ключа, одновибратор, формирователь импульсов, линия задержки и два триггера, вход первого из которых соединен с выходом счетчика точного измерения канала стартового импульса и первым входом первого дополнительного ключа, второй вход которого связан с выходом триггера однозначного сложения, а выход первоС приходом стоп-импульса триггер

15 перебрасывается, открывая ключ 7.

Первый из мерных импульсов с генератора 1, прошедший через ключ 7 и задержанный линией 17 задержки на

0,2 7g, перебрасывает триггер 21;

Ключ 5 при этом закрывается и прекращается прохождение мерных импульсов на счетчик 2 грубого измерения.

Кроме того, передним фронтом триггера 21 запускается одновибратор 13, формирующий импульс с длительностью

tg . При этом через ключ 11 проходит только один мерный импульс, следующий за первым импульсом прошедшим через ключ 7. Преобразованный преобразователем 9 масштаба времени в раз отрезок времени t ограниченный ! стоповым и мерным импульсами, заполняется в ключе 19 мерными импульсами с.генератора 1, и число импульсов на выходе ключа 19 фиксируется счет- 20 чиком 4 точного измерения с емкостью

3. М То, По окончании фиксации числа импульсов счетчиками. 3, 4 точного измерения производится перенос информации, записанной в триггерах 24, 25

25, соответственно в первую или вторую ячейки счетчика 2 грубого измерения. Для этого импульсом "Стоп" запускается одновибратор 29, формирующий импульс с длительностью 3 т.е. превышающий максимальное значение kt<. По спаду импульса одновибратора 29 формирователь 31 формирует импульс, поступающий на ключи 27, 28 и осуществляющий перенос информации из триггеров 24, 25. Одновременно импульс поступает на вход линии 30 задержки, величина задержки которой превышает время, необходимое для установления переходных процессов в результате переноса информации иэ 40 триггеров 24, 25 в счетчик. 2 грубого измерения. При поступлении задержанного импульса с выхода линии 30 задержки начинается процесс однозначного сложения отрезков вРемени kt и 45

При этом перебрасывается триг2 гер 23 в состояние, открывающее ключи 22, 26. Мерные импульсы с генератора 1 через ключ 22 поступают одновременно на счетчики 3, 4 точного измерения. Так как емкость счетчи-, ка 4 составляет 3 о, то отрезок

3k i - kt составляет количестЯ. 0 во импульсов, недостающее до полного заполнения счетчика 4. По мере запрлнения счетчика 3 может возникнуть импульс переполнения, который поступает через ключ 26 в счетчик 2 грубого измерения. При переполнении счетчика 4 импульс переноса опрокидывает триггер 23 в исходное состоя- 60 ние, при котором ключи 22, 26 закрываются, тем самым завершая процесс измерения временного интервала

Информация в двоичном коде, пропорциональная временному интервалу tg, б5 ограниченного входными импульсами

"Старт", "Стоп", снимается с выходов счетчика 3 точного измерения и счетчика 2 грубого измерения, причем цена младшего разряда счетчика 3 равна о/k, а цена младшего разряда счетчика 2- о.

Преимущество предлагаемого измерителя эаключ ется в том, что полностьн исключается воэможность возникновения неоднозначностей отсчета счетчиками грубого и точного измерения, а, следовательно, устраняется воэможность появления случайных погрешностей при измерении временного интервала,суммарная величина которых может быть равной трем периодам д-частоты генератора мерных импульсов.

819790

Составитель В. Муляр

Редактор Л. Утехина Техред Н.Вабурка Корректор В. Синицкая

Тираж 457 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1382/27

Филиал ППП "Патент", r. -Ужгород, ул. Проектная, 4 го дополнительногб ключа соединен со вторым входом счетчика грубого измерения, выход первого дополнительного триггера соединен с.первым входом второго дополнительного ключа и счетным входом второго дополнительного триггера, выход которого связан с первым входом третьего дополнительно-. го ключа, выходы второго и третьего дополнительных ключей соединены соответственно с третьим и четвертым входами счетчика грубого измерения, а вторые входы второго и третьего дополнительных ключей соединены с вы ходом формирователя импульса и входом дополнительной линии задержки выход которой связан с установочным входом триггера однозначного сложения, при этом вход формирователя им-: пульсов соединен с выходом дополнительного одновнбратора, вход которого соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени канала стопового импульса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 368583, кл. G 04 F 10/04.

2. Нучно-технический сборник "Техника средств связи", серия "Радиоиэмерительная техника", вып. 3, 1976, . с. 123, 126 (прототип).