Устройство для измерения интервалов времени

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 970302(22) Заявлено 19.01. 81 (21) 3239837/18-21с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 30.10.82, Бюллетень 89 40Дата опубликования описания 30.10.82 151) М, Кл. С 04 1 10/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий,1 зоНаучно-исследовательский институт прикладныхфизических.проблем им. А.Н. Сенченко при Белорусском ордена .;.:,Трудового Красного Знамени государственном унизараИХете"им. В.И.Ленина(71) Заявитель 1,54) УСТРОИСТВО 1 ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ 20 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для прецизионных цифровых измерений временных интервалов. 5Известно устройство для цифрового измерения интервалон времени (верньерные преобразователи) с использованием генераторов опорной и нониусной серий импульсов Г 1 3.10Однако амплитудно-частотная неравномерность серий импульсов опорного и нониусного генераторов на начальном этапе формирования сущестненно влияет на точность прецизионных измерений.15 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генераторы опорной и нониусной серий импульсов, элементсовпадения, блок сброса и счетчик импульсов 12 1.Однако точность измерения указанным устройством временных интервалов значительно снижается из-за амплитудно-частотной. неравномерности начального участка опорной и нониусной серий импульсов из-за переходных процессов в опорном и нониусном генераторах.30 Цель изобретения - поньпдение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что н устройство для измерения интервалов времени, содержащее генератор опорной импульсной последовательности, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения и входом счетчика, генератор нониусной импульсной последовательности, выход элемента совпадения соединен с входом блока сброса, выход которого подключен к первым входам генераторов опорной и нониусной импульсных последовательностей, вторые входы генераторов опорной и нониусной импульсных последовательностей подключены к шинам старт- и стоп- импульсов соответственно, введены линия задержки, триггер, элемент И и вычислительный блок, вход которого подключен к выходу счетчика, первый вход элемента И соединен с выходом генератора нониусной импульсной последовательности, а выход - с вторим входом элемента совпадения, второй вход элемента . И соединен с выходом триггера, с первым входом которого через линию задержки соединена шина стоп-импуль 970302сов, второй вход триггера подключенк выходу элемента совпадения.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство измерения интервалов 5времени содержит генератор 1 опорнойимпульсной последовательности, генератор 2 нониусной импульсной последовательности, блок 3 сброса, элемент4 совпадения, элемент И 5, триггер б, 1 Олинию 7 задержки, счетчик 8, вычислительный блок 9.Устройство работает следующим образом.Стандартизованный по амплитудеи длительности старт-импульс, фиксирующий начало измеряемого интервалазапускает генератор 1, которыйформирует последовательность опорныхимпульсов с периодом То, поступающую на первый вход элемента 4 совпадений и на вход счетчика 8Диапазон измеряемых временных интервалов совпадает с периодом генератора 1. По стандартизованному по амплитуде и длительности стоп-импульсу,фиксирующему конец измеряемого временного интервала 1, генератором 2начинает Формироваться нониуснаяпоследовательность импульсов с периодом ТТо .,30В исходном состоянии сигнал навыходе триггера б отсутствует, вследствие чего элемент И 5 не пропускает нониусную последовательность импульсов на вход элемента 4 совпадения. Стоп-импульс, задержанный линией 7 задержки на время , переключает триггер б и нониусная Последовательность импульсов через элементИ 5 начинает подаваться на вход элемента 4 совпадений.В момент совпадения импульсовопорной и нониусной последовательностей элемент 4 совпадения вырабатывает сигнал Конец преобразования", по которому блок 3 сброса прекращает Формирование опорной и нониусной последовательности и триггер бвозвращается в исходное состояние.Содержимое счетчика преобразуетсяврезультате измерения согласновыражению (2)(см. ниже) в вычислительном блоке 9.Допустим период опорной последовательности То устанавливается, начиная с Х-го ймпульса, т.е. периоды1, 2, , (Х) не равны Топ, суммарная длительность этих (И) периодов равна Х, а также период ноннусной последовательности устанавливается, начиная с М-го импульса, 60т.е. периоды 1, 2, , (Х) неравны Тоо. Обозначим суммарную длительность этих (1-1) периодов черезУ . Выберем параметр задержкилинии 7 задержки следующим образом: 65 7 мох 1 Х,У), В этом случае длительности опорной и нониусной последовательностей будут превосходитькак Х, так и У.Пусть показания счетчика 8 Иосн,а Ин - число импульсов в нониуснойпоследовательности до зарегистрированного совпадения импульсов,Тогдах = Топ осн- ТнМн +.о, (1)где ь = (Х - Топ И) - Р Тн,)Обоз начим Ф = Т о- Т и в еличи нуканала преобразования, Мобщее число каналов преобразованияв диапазоне измерения. Тогда, учитывая, что зарегистрированное совпадение может оказаться не первым посчету совпадением импульсов, запишем (1) в видех о"Раасн - р - ) + о(2) где - - / - целая часть числа - -ГИосн 1 4 оонВеличина а, измеренная при настройке устройства, остается неизменной в данных условиях эксплуатации измерителя и является детерминированной величиной для данных двух генераторов, формирующих опорную и нониусную последовательности.Калибровку Измерителя легко осуществить, подавая на вход эталонный интервал.Таким образом подавая на второй вход элемента .4 совпадения импульсы нониусной последовательности не ранее, чем через определенный промежуток времени от момента прихода стоп- импульса, можно исключить регистрацию совпадений на неравномерных начальных участках опорной и нониусной последовательности, что повышает точность измерения особенно коротких интервалов.Одновременно исключается влияние на точность измерения амплитудной модуляции первых импульсов опорной и нониусной последовательности, что повышает точность регистрации момента совпадений.Использование предлагаемого устройства по сравнению с известным ослабляет требования к генераторам, Формирующим импульсные последовательности, что снижает дополнительные затраты при разработке временных измерителей.Формула изобретения.Устройство для измерения интервалов времени, содержащее генератор опорной импульсной последовательности, выход которого соединен с первым входом элемеНта совп щения и входом счетчика, генератор нониусной импуль970302 10 15 Составитель Л. ПлетневаРедактор Н.Гришанова Техред С.Мигунова Корректор О. Билак Заказ 8385/56 Тираж 427 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 сной последовательносии, выход элемента совпадения соединен с входомблока сброса, выход которого подключен к первым входам генераторовопорной и нониусной импульсных последовательностей, вторые входн генераторов опорной и нониусной импульсных последовательностей подключенык шинам старт- и стоп- импульсов соответственно, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышенияточности измерений, в него введенылиния задержки, триггер, элемент Ии вычислительный блок, вход которогоподключен к выходу счетчика, первыйвход элемента И соединен с выходомгенератора нониусной импульсной последовательности, а выход - с вторым входом элемента совпадения, второй вход элемента И соединен с выходом триггера, с первым входом которого через линию задержки соединена шина стоп-импульсов, второй вход триггера подключен к выходу элемента совпадения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рехин Е. И., Курашов А. А.,Чернов П. С. Измерение интерваловвремени в экспериментальной физике.Атомиздат, 1967, с. 268-293.2, Чернявский А. Ф Бекетов С. В.,Потапов А, В, Статистические методыанализа случайных сигналов в ядернофизическом эксперименте. Атомиздат,1974, с. 120,