Устройство для измерения временных интервалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>983637

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 24 ° 09 ° 80 (21) 2984960/18-21 (Щ М. Кл.з

G F 10/04 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.1?82. Бюллетень Мо47 (53) УДК 621. 317 (088. 8) Дата опубликования описания 23.12.82 (72) Автор йзобретения

BC"ТЧО"

BATps;ö//. и:кц. (/:гk-:,- > в""(0 :- с

A. Ф . Архипенко (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к измери- . тельной технике, в частности к измерению временных интервалов.

Известно устройство для измерения временных интервалов, основанное на их масштабном преобразовании, осуществляемом путем сравнения и фиксации момента равенства двух разверты-, вающих функций, последовательно формируемых в начале и конце измеряемого интервала и кодировании преобразованного временного интервала импульсами генератора стабильной частоты (1).

Однако устройство не обеспечивает высокбй .точности измерения, так как-при кодировании временного интервала, получаемого в результате масштабного преобразования, существует погрешность квантования, обусловленная некратностью периода счетных импульсов и измеряемого временного интервала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения временных интервалов, основанное на расширении измеряемого интервала с помощью двух линейно изменяющихся напряжений с разными наклонами, формируемых с моментов

/ начала и окончания измеряемого интервала, н подсчете количества импульсов стабильной частоты, укладывающихся в расширенном интервале, и содержащее генератор образцовой частоты, два генератора линейно изменяющегося напряжения, блок управления, ключ, элемент сравнения, счетчик и цифровое отсчетное устройство (2).

Однако данное устройство имеет большое время измерения и не.обеспечивает высокой точности иэ-эа нек-, ратности расширенного временного интервала и периода квантующих импульсов, нелинейности развертывающих на пряжений. Кроме того, воэможность повышения точности ограничена предельным значением коэффициента масштабного преобразования, который зависит от длительности, величин амплитуд развертывающих напряжений, скорости их нарастания, диапазона сравниваемых напряжений и порога

25 чувствительности нуль-органов.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение времени измерения временных интервалов.

Поставленная цель достигается тем, ЗO что в устройство для измерения вре-

983637 менных интервалов, содержащее блок управления, первый и второй генераторы линейно изменяющегося напряжения, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента сравнения, ключ, пеРвый вход котоРого соединен с выходом элемента сравнения, второй его вход соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход ключа подключен соответственно к входам первого генератора линейно изменяющегося напряжения и счетчика импульсов, дополнительно содержит элемент сравнения, элемент выделения разности, счетчик импульсов, ключ, три генератора линейно изменяющегося напряжения, причем входы первого и второго дополнительных генераторов линейно изменяющегося напряжения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, а их выходы соединены с первым и вторым входами элемента выделения разности, выход которого подключен к первомоу входу дополнительного элемента сравнения, другой вход которого ссединен с выходом третьего 2S дополнительного генератора линейно изменяющегося напряжения, при этом третий вход основного ключа соединен с первым входом дополнительного ключа, входом второго основного генера- 30 тора линейно изменяющегося напряжения и выходом дополнительного элемента сравнения, причем входы третьего дополнительного генератора линейно изменяющегося, напряжения и дополни- 35 тельного счетчика импульсов соединены между собой и соединены с выходом дополнительного ключа, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а третий вход 4g соединен с выходом генератора образцовой частоты.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения временных интервалов содержит блок 1 управления, генераторы 2-6 линейно изменяющегося напряжения, элемент 7 выделения разности, элементы 8 и 9 сравнения, ключи 10 и 11, генератор 12 образцовой частоты, счетчики

13 и 14 импульсов, шину 15 входного сигнала, отсчетные устройства 16 и 17, подключенные к выходам счетчиков 13 и 14 соответственно.

Временная диаграмма (фиг. 2), поясняющая основные операции работы устройства, содержит. измеряемый времен$0 ный интервал 18 на шине 15 входного сигнала, выходные сигналы 19 генератора образцовой частоты 12,напряжения

20 и 21 на выходах генераторов линейно изменяющихся напряжений 2 и 3, 65 напряжение 22 на выходе элемента выделения разности 7, напряжение 23 на выходе генератора линейно изменяющегося напряжения 4, выходной сигнал 24 на выходе ключа 10, входные импульсы 25 счетчика 13, выходной сигнал 26 элемента сравнения 8, напряжения 27 и 28 на выходах генераторов 5 и 6, выходной сигнал 29 элемента 9 сравнения, входные импульсы 30 счетчика 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В момеит времени „, соответствующий переднему фронту измеряемого интервала Т, запускается генератор линейно изменяющегося напряжения 2, который вырабатывает напряжение".20. !

В момент времени t задним фронтом импульса 18 с помощью блока управления 1 запускается генератор 3 линейно изменяющегося напряжения, который вырабатывает напряжение 21, Элементом

7 выделения разности напряжений постоянно выделяется разность напряжения 20 и 21. В момент времени t3 по приходу первого счетного импульса после запуска генератора линейно изменяющегося напряжения 3 с помощью ключа 10 запускается генератор линейно изменяющегося напряжения 4, вырабатывающий напряжение 23, и на счетчик 13 начинают поступать счетные импульсы с генератора 12 образцовой частоты. В момент времени равенства линейно изменяющегося напряжения 23 и напряжения разности 22, элемент 8 сравнения вырабатывает импульсный сигнал 26, с.помощью которого запускается генератор 5 линейно изменяющегося напряжения, на выходе которого образуется напряжение 27, а счетчиком 13 подсчет импульсов прекращается. В момент времени t< очередным счетным импулЬсом генератора образцовой частоты 12 с помощью ключа 11 запускается генератор линейно изменяющегося напряжения 6, при этом счетчиком импульсов

14 начинается подсчет импульсов генератора 12, прошедших через ключ

11. При равенстве линейно изменяющихся напряжений 27 и 28 элемент 9 сравнения вырабатывает сигнал 29, который закрывает ключ 11. Подсчет импульсов счетчиков 14 прекращается.

На этом цикл измерения заканчивается и если между наклонами линейно изменяющихся напряжений 27 и 28 выполнено определенное соотношение, задаваемое нужным коэффициентом масштабного преобразования, то количество импульсов, зафиксированное счетчиками 13 и 14 и отображаемое на цифровых отсчетных устройствах 15 и 16, будет пропорционально измерен-, ному интервалу Тx.

983637

Повышение точности измерения в предлагаемом способе достигается за счет введения синхронизации начала следования импульсов генератора об-разцовой частоты с передним фронтом измеряемого интервала и дополнительном измерении временного интервала, равного погрешности измерения в предыдущем цикле. Ввиду того, что при измерении осуществляется масштабное преобразование части измеряемого временного интервала в предлагаемом устройстве удается снизить время измерения. Повышение точности измерения обеспечивается также уменьшением влияния нелинейности линейно изменяющихся напряжений, что достигается за счет уменьшения используемой длительности рабочего хода и .величин амплитуд развертывающих напряжений. Кроме того, предлагаемое устройство обладает расширенными функциональными возможностями, так как простыми техническими средствами позволяет запоминать измеряемый интервал и считывать его по команде, а также одновременно синхронизировать с частотой следования мерных импульсов.

Формула изобретения

Устройство для измерения временных интервалов, содержащее блок управления, первый и второй генераторы линейно изменяющегося напряжения, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента сравнения, ключ, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй его вход соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход ключа подключен соответственно к входам первого генератора линейно изменяющегося напряжения и счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени измерения, оно дополнительно содержит ключ, элемент сравнения, элемент выделения разности, счетчик импульсов; три генератора линейно изменяющегося напряжения, причем входы первого и второго дополнительных генераторов линейно изменяющегося напряжения соединены !

О соответственно с первым и вторым выходами блока управления, а их выходы соединены с первым и вторым входами элемента выделения разности, выход котброго подключен к первому входу

35 дополнительного элемента сравнения, другой вход которого соединен с выходом третьего дополнительного генератора.линейно изменякщегося напряжения, при этом третий вход основного ключа соединен с первым входом дополнительного ключа, входом второго основного генератора линейно изменякщегося напряжения и выходом дополнительного элемента сравнения, при этом входы третьего дополнительного генератора линейно изменяющегося напряжения и дополнительного счетчика импульсов объединены между собой и соединены с выходом дополнительного ключа, второй вход кото" рого соединен с третьим выходом бло- . ка. управления, а третий вход соединен с выходом генератора образцовой частоты.

Исто ники информации, З принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3013208, кл. G 04 F 10/04, 19б1.

2.. Ан.Ф. Архипенко, A Ф. Архипен- ко. Оценка эффективности метода ко40 дирования временных интервалов, основанного на расширении интервалов.

Труды Новочеркасского политехнического института. Сб. Приборостроение, т. 315, 1975, с. 54.

983637

Составитель В. Муляр

Техред М.Коштура Корректор А, дзятко

Редактор Н. Гунько

Тираж 427 Подписное

ВНИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9919/55

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4