Устройство для измерения временных интервалов

Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 911454 с вид-ву2) 2897280/18-21 1) Дополнительное к авт.2) Заявлено 24. 03. 80 (присоединением заявки Ю(51)М. Кл,10/04 еударстааеый кюмнтет СССР ю делам нэобретеннй н аткрытнй) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВричем в сос-.одят дополния и триггеИзобретение относится к радиоизмерительной технике.Известно устройство регистрации моментов времени, содержащее регистрирующий механизм, кольцевой счет" чик, схему объединения и линии за" держки, через которые выходы кольцевого счетчика подключены к схеме объединения, выход которой соединен с регистрирующим механизмом 1,Однако данное устройство не обеспечивает достаточной точности.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения временных интервалов, содержаще счетчик;под ключенный через цифроаналоговый пр образователь к входу перестраиваемого генератора, второй счетчик импульсов, включенный на выходе первой схемы совпадения, блок управления, генератор стандартных импульсов, соединенный с входом схемы совпадения, формирователи, генератор квантующих импульсов,тав блока управления.тельные схемы совпаде Ры Г 23 Известное устройство также необеспечивает достаточной точности,Цель изобретения - повышение точности измерений,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеетриггер, перестраиваемый генератор,опорный генератор, два счетчика,два блока сравнения и блок управления, введены арифметический вычислитель, блок оперативной памяти, блокочередности, блок подстройки частотыи четыре регистра, первые входы каждого из которых соединены с четырьмявыходами блока подстройки частоты,пятый выход которого соединен спервым входом блока управления,первый выход которого соединен со вторыми входами регистров, а второй выход подключен к первому входу блока3 91145подстройки частоты, второй вход которого соединен с входом первого счетчика и выходом опорного генератора,а третий вход которого подключен квыходу перестраиваемого генератора, вход которого через регуляторсоединен с выходами триггера, входкоторого соединен с входной шиной,первым входом второго счетчика и вторым входом блока управления, третий 1 фвход которого соединен с первым выходом арифметического вычислителя,второй выход и первый вход которогоподключен к блоку оперативной памяти, третий выход блока управленияподключен к первому входу блока очередности,а четвертый выход блока управления соединен со вторым входомвторого счетчика, третйй вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора, а выход соединен совторым, входом арифметического вычислителя,третий вход которого подключен к выходу блока очередности, остальные входы арифметического вычис- длителя соединены соответственно свыходами регистров, третьи входы второго и четвертого из которых соединены с третьим выходом арифметического вычислителя, причем выход второ- зго регистра соединен с первым входомпервого блока сравнения, выход четвертого регистра соединен с первым входом второго блока сравнения, вторыевходы блоков сравнения соединеныс выходом первого счетчика, а выходы блоков сравнения соединены совторым и третьим входами блока очередности.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства.Устройство содержит триггер 1,регулятор 2, перестраиваемый генера-.тор 3, блок 4 подстройки частоты,опорный генератор 5, регистры 6-9,арифметический вычислитель 10, блоки 11 и 12 сравнения, счетчики 13и 14, блок 15 управления, блок 16оперативной памяти, блок 17 очередности. Входной сигнал подан на50входную шину 18,Устройство работает следующимобразом.Входной сигнал; соответствующий какому-либо событию, поступает на вход триггера 1, который через регулятор 2 изменяет частоту генератора 3, Блок 4 подстройки частоты подстра 4 1ивает частоту генератора 5 под частоту генератора 3 по частоте и пофазе, причем частоту генератора 5выбирают равной по номиналу или вцелое число раз ь цце частоты генератора 3. После очередного срабатывания триггера 1 блок 4 начинает ра"боту с определения .точного коэффи"циента пропорциональности, для чегоподсчитывают периоды генератора 3 заинтервал времени, равный определенному количеству периодов генератора 5, отсюда:ТоТ,: ,где Т - период генератора 3;Мд - количество периодов генератора 3;Р - количество периодов гене- .ратора 5;То - период генератора 5,хотя заранее известно, что ТКТ,где К - номинальный коэффициентпропорциональности - целое число,Действительный коэффициент пропорциональности - запоминается вИрегистре 6, а в регистр 7 записывается нуль, Блок 11 сравнивает содержимое счетчика 13, который непрерывно подсчитывает периоды генератора 5 с содержимым регистра 7, кактолько произойдет совпадение кодоврегистра 7 и счетчика 13 блока 11через блок 17, который разносит повремени обращение к вычислителю 10,запускает его. В вычислителе 10 происходит добавление к содержимому регистра 7 действительного коэффици"ента пропорциональностив , храняИщегося в регистре 6, сумма сновазаписывается в регистр 7 и ожидается новое срабатывание блока 11, прикаждом срабатывании которого указанные операции повторяются, однакосчетчик 13 считает периоды генератора 5 только до определенного числа(, затем счет начинается с нуля,поэтому суммирование р/И к содержимому регистра 7 производится по модулю Я , т,е,щи ао 1 цтде Е . - содержимое регистра 7 в1-том шаге;я,о - исходное, состояние регистра 7;1 - 1,2,3,5 91145Таким образом, формируется числовая последовательность, синхроннаяс частотой генератора 3, затем блок4 подстраивает Фазу этой числовой по.следовательности к фазе генератора3. для чего выполняются следующиедействия., Так как периоды генератора 3 ичисловой последовательности, с однойстороны, и период генератора 5, увеличенныйК раз, с другой стороны,не равны г другу, то Фаза генератора 5 пер щается по отношению кфазам число. оследовательности кгенератора 3, используя это, блоком 154 подсчитывается количество периодов генератора 5 между совпадениямиего фазы с фазой генератора 3 и фазой числовой:последовательности.Полученное число делится на число 2 опериодов генератора 5, подсцитанноемежду двумя ближайшими совпадениямиего фазы с фазой генератора 3, подученное частное блок 4 использует длякоррекции (добавления или вычитания) 25содержимого регистра 7, Таким образом получается синфазная и синхронная числовая последовательностьчастоте генератора 3. Совпадение фазы генератора 5 с фазой генератора зо3 определяется блоком 4 как первое1попадание переднего фронта импульсачастоты генератора 5 под длительность импульса генератора 3, а совпадение фазы числовой последовательности с фазой генератора 5 определяется как приближение содержимого регистра 7 к определенному целому числу с заранее заданной точностью,это устанавливается с помощью вычислителя 10 и блока 15. Такая же числовая последовательность формируетсядля частоты генератора 3 до ее изменения входным сигналом, но для этого используютсярегистр 8, где хранится коэффициент пропорциональности- и регистр 9, где хранится собИ,ственно числовая последовательность.При помощи вычислителя 10, блока 16и блока 15 рассчитывается моментизменения частоты генератора 3, используя Факт равенства сдвига фаэ,той и другой числовой последовательности от фазы генератора 5 в моментизменения частоты. 4 Ьвходного сигнала и блок 10 настраивается на вычисление по соответ-. ствующей формуле. Один момент времени определяется последовательным запоминанием знацений числовой последовательности, отличающихся от целого числа на величину погрешности в блоке 16 оперативной памяти. Другой момент времени определяется как ближайшее к целому числу значение последовательности, но при этом число ,периодов генератора 3, отсчитанное счетчиком 14 от момента начала входного сигнала до другого момента, должно быть меньше периода числовой последовательности, который определяется как частное от деления наибольшего сдвига Фазы на перемещение фазы за один период генератора 3. Результат получается в числе перно" дов генератора 3.Используя образцовый генератор 5 с частотой 1 МГц и генератор 3 той же частоты и стабильностью 10получают точность определения момента времени порядка 3 нсек;Таким образом, используя предлагаемое устройство, можно определить временные интервалы с точностью единиц наносекунд, используя сравнительно низкочастотные генераторы. Устройство для измерения временных интервалов, содержащее триггер, перестраиваемый генератор, опорный генератор, два счетчика, два блока сравнения и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, цто, с целью повышения точности измерений, в него введены арифметический вычислитель, блок оперативной памяти, блок очередности, блок подстройки частоты и четыре регистра, первые входи каждого из которых соединены с четырьмя выходами блока подстройки частоты, пятый выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход последнего соединен со вторыми входами регистров, а второй выход подключен к первому входу блока подстройки частоты, второй вход которого соединен с входом первого счетчика и выходом опорного генератора, а третий вход подключен к выходу перестраиваемого генератора, вход которого через реБлок 15 совместно с вычислителем10 анализирует параметры до и после формула изобретенияоставитель В. Егороваехред Т,Маточка Корректор едактор И. Ковальчу ма Подписноео комитета СССРй и открытийшская наб., д. 4/ каз 1122/3 Тираж 429 ВНИИПИ Государственног по делам,.изобретени 113035, Москва, И, Раулиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 7 9114 гулятор соединен с выходами триггера, вход последнего соединен с входной шиной, первым входом второго счетчика и вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом арифметического вычислителя, второй выход и первый Ьход которого подключен к блоку оперативной памяти, третий. выход блока управления подключен к первому 10 входу блока очередности, а четвертый выход блока управления соединен со вторым входом второго счетчика, третий вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора, 15 а выход соединен со вторым входом арифметического вычислителя, третий вход которого подклюцен к выходу бло ка очередности, остальные входы арифметического вычислителя соединены щв соответственно с выходами регистров,третьи выходы второго и четвертогоиз котОрых соединены с третьим выходом арифметического вычислителя,причем выход вто-го регистра соединен с первым входом первого .блокасравнения, выход четвертого регистрасоединен с первым входом второго блокасравнения, вторые входы блоков сравнения соединены с выходом первогосчетчика, а выходы блоков сравнениясоединены со вторым и третьим входами блока очередности. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРГ 559217, кл . С 04 Р 10/00,04.09.74.2. Авторское свидетельство СССРФч" 66018, кл. С 04 Е 10/0023.03.77."