Способ измерения длительности периодических импульсов

, (51) 4 С 04 Р 10/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 3907711/24-21 (22) 05.06.85 (46) 30.01.87. Бюл. Р 4 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им.Комсомола Украины (72) О,В,Денисенко и В,Е.Тырса (53) 681.317.77(088.8) (56) 1, Тырса В.Е. Анализ погрешностей сличения частей по методу совпадения импульсов. - Измерительная техника, 1983, Р 7, с.49-51.2, Авторское свидетельство СССР У 888065, кл. С 04 Р 10/04, 09.01.79. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ (57) Способ относится к импульсной технике, в частности, к технике измерения временных интервалов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ заключается в следующем. Из последовательности измеряемых прямоугольных импульсов Формируют отдельно последовательности остроконечных импульсов, соответствующих передним и задним Фронтам импульсов исследуемых сигналов. Такие же последовательности ФормируютПуг из импульсов с опорной частотой, близкой к частоте исследуемых сигналов,Выделяют только полностью совпавшиецентральные импульсы пакетов совпадений путем определения моментов взаимного перехода передних фронтов импульсов исследуемых сигналов относительно передних фронтов импульсовопорной последовательности и моментоввзаимного перехода задних фронтов импульсов этих последовательностей. Временные интервалы для определениядлительности импульсов формируют путем подсчета полностью совпавших центральных импульсов в пакете совпадений и импульсов опорной частоты впромежутке между первым и вторым пакетом. Устройство, реализующее данный способ, содержит формирователи1 и 2 импульсов, генератор 3 опорнойчастоты, формирователи 4, 5, 11, 15и 16 остроконечных импульсов, ВЯтриггеры 6, 7 и 17, триггеры 8, 9 и14 со счетным входом, элемент 10 совпадений, элементы 4, 13, 18 и 20,счетчики 19 и 21, микропроцессор 22.3 ил.Способ относится к импульсной технике, в частности к технике измерениявременных интервалов,Целью изобретения является повышение точности измерения. 5На фиг.1 приведена блок-схема устройства для реализации способа; нафиг.2 - диаграммы формирования временных интервалов для определениядлительности периодических импуль-10сов; на Фиг.З - фрагмент формирования центральных импульсов пакета,Сущность способа заключается вследующем.Из последовательности измеряемыхпрямоугольных импульсов длительностью с, следующих с периодом Ти(фиг.2 а), формируют отдельно последовательности остроконечньх импульсов, соответствующих передним (Фиг.2 в) 20и задним (фиг.2) фронтам импульсовисследуемых сигналов. Такие же последовательности остроконечных импульсов, соответствующие передним и задним Фронтам, формируются из импульсов длительностьюопорной частотыГо, близкой к частоте Е = 1/Ти исследуемых сигналов (Фиг,2 г,Р),30Затем формируют передний Фронт пакета совпадений центральных импульсов, т.е. импульсов опорной частоты (как правило), которые полностью совпадают с импульсами исследуемой последовательности. Для этого на логические элементы, предназначенные для формирования переднего фронта пакета центральных импульсов, падают последовательности остроконечных импульсов 10 соответствующих передним фронтам импульсов исследуемой и опорной последовательностей, и импульсы этих последовательностей, амомент Формирования фронта определяется моментом взаимного перехода остроконечных им пульсов один относительно другого (Фиг. 2 ж). Для формирования задних Фронтов паКетов центральных импульсов определяют момент взаимного перехода одного относительно другого остроконечных импульсов, соответствующих зад ним фронтам импульсов исследуемой и опорной последовательностей (Фиг,2. Протяженные. прямоугольные импульсы пакетов совпадений центральных импульсов формируют по импульсам перед. него и заднего фронтов пакетов (фиг. 2 Л) .Если длительности импульсов исследуемых сигналов и сигнала опорной частоты Ф,и их периоды Т=1/Гц и Т 1/о, то для того, чтобы в процессе совпадений можно было выделить моменты переходов остроконечных импульсов Фронтов один относительно другого,достаточно обеспечить выполнение условия"и о2 1 ТИ д 1При этом в крайнем случае, образуется всего два импульса совпадений, а практически, когда длительности используемых импульсов и и б намногопревышают значение ЛТ=/Т- Т/, образуется не одна пара совпавших им-: пульсов, а пакет импульсов, С другой стороны для реализации предложенного способа необходимо также чтобыьи + "о) 2 Т - Т(2) где . =Т- , . =ТО - ТВ этом случае даже при непрерывном совпадении импульсов возможно выделить моменты переходов как передних, так и задних Фронтов импульсов исследуемой последовательности и опорной частоты относительно друг друга.Если ТТО, то в процессе совпаде. ний образуется ряд центральных импульсов (пакет центральных импульсов), длительность которых соответствует длительности более коротких из участвующих в совпадении (т.е. длительности), а их количество в одном пакете определяется следующим выражением1 и -Г,- .1, йИ 1+- = 1+ -- " (3) где лт 1 тц то 1 1 гО и /о и эоИНа Фиг.З приведен фрагмент формирования первого центрального импульса пакета, который наглядно иллюстри" рует полученное выше выражение для Б. Из этого же Фрагмента очевидно следующее соотношение для определерс ния длительности импульса "чь: ь+ (11 - 1) аТ (4) подставляя в выражение (4) значение ЛТ, получимГо - 1 иГ= ь, + (И - 1) --- -" - (5)о Ь Из свойств метода совпадений 111 известно, что если время измерений берется равным периоду разностной час- тоты(8) т, ТТ (б)РТ, - Т 1т.е, периоду следования пакетов совпадений, то между Е и Г имеет место следующее соотношение 51 и о 1 о и (7) где Ир и Ии - количество .периодов частот Г и Гц междупакетами совпадений.С учетом соотношений (6) и (7) выражение (5) преобразуется к виду. Г 1 Мо - Би"и - "о +Ю 1)йПоскольку, для метода совпадений, за интервал Т количество импульсов 5 обеих частот отличается на единицу (диаграммы Фиг.2), то11 - Чц 1= 1, 1 огда окончательное выражение для ьи будет иметь вид- 1 Б - 1 20"о + (9)оПроцесс измерения длительности периодических импульсов заключается в формировании двух временных интервалов: Тц - длительности пакета центральных импульсов и Тт - периода следования пакетов центральных, импульсов измеряемого по началам пакетов (фиг. 2 Л М) и определении искомого значения ьсогласно следующему выражению: 30Эв- Я + с (10)о Игде И;. и 1 , - цифровые эквиваленты"ооизвестных и заданныхзначений "о .и о 35Таким образом, в качестве границ получаемых временных интервалов используют импульсы пакетов совпадений, которые формируют непосредственно в моменты полного совпадения 40 импульсов исследуемой последовательности и импульсов опорной частоты, т.е, в моменты взаимного перехода относительно друг друга фронтов импульсов указанных последовательнос тей Эти временные интервалы Т и Т заполняют опорной частотой и по числу периодов То на этих интервалах и цифровым эквивалентам Н и И опрределяют значение длительностй импульса. При этом погрешность квантования временных интервалов Т 1, и Т, последовательностью импульсов опорной частоты Й отсутствует, а погрешность квантованияпрактически 55 неощутима, поскольку ее величина меньше значения йТ.Устройство содержит (фиг.1) первый и второй Формирователи 1 и 2 по переднему и заднему фронтам исследуемой последовательности, генератор 3 опорной частоты, третий и четвертый формирователи 4 и 5 остроконечных импульсов по переднему и заднему Фронтам импульсов опорной частоты, первый и второй КБ-триггеры 6 и 7, первый и второй триггеры 8 и 9 со счетным входом, элемент 10 совпадений, пятый формирователь 11 остроконечного импульса по переднему фронту, триггер 12, первый элемент И 13, третий триггер 14 со счетным входом, шестой и седьмой формирователи 15 и 16 остроконечных импульсов по переднему и заднему Фронтам соответственно, третий КБ-триггер 17, второй элемент И 18, первый счетчик 19, третий элемент И 20, второй счетчик 21, микропроцессор 22.1Входная шина устройства соединена соответственно с входами формирователей 1 и 2, с первым Б-входом триггера 6, с первым К-входом триггера 7;, выход генератора 3 соединен соответственно с входами Формирователей 4 и 5, с первым К-входом триггера 6, с первым Б-входом триггера 7, с первыми входами элементов И 18 и 20, выход Формирователя 1 соединен со вторым К-входом триггера 6, второй Б-вход которого соединен с выходом формирователя 4, выход формирователя 2 соединен со вторым Б-входом триггера 7, второй К-вход которого соединен с выходом формирователя 5, единичный выход триггера б соединен со счетным входом триггера 8, единичный выход которого соединен с первым прямым входом триггера 8, единичный выход которого соединен с первым прямым входом элемента 10 совпадения, второй инверсный вход которого соединен с единичным выходом триггера 9, счетный вход которого соединен с единичным выходом триггера 7, выход элемента 10 совпадения соединен со вторым входом элемента И 20 и входом формирователя 11, выход которого соединен с первым входом элемента И 13, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 12, Б-вход которого соединен с шиной Пуск, выход элемента И 13 соединен со счет ным входом триггера 14, единичный выход которого соединен соответственно с входами формирователей 15 и 16, выход формирователя 15 соединен с8-входом триггера 17, К-вход которого соединен соответственно с К-входом триггера 12, с выходом Формирователя 16 и первым входом микропроцессора 22, второй вход которого соединен с выходом счетчика 19, вход которого соединен с выходом элемента И 18, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 17 и третьим входом элемента И 20, выход которого соединен со счетным входом счетчика 21, выход которого соединен с третьим входом микропроцессора 22.Устройство работает следующим образом. 15 Последовательность измеряемых импульсов (Фиг.2 о) с входной шины поступает на входы формирователей 1 и2 остроконечных импульсов соответст венно по переднему и заднему фронтам исследуемых импульсов (в простейшем случае это цепочки, дифференцирующие исходные импульсы). Генератор 3 вырабатывает импульсы заданной длительности ц, частота следования которых Е (опорная частота) является заданной и близкой к частоте Ед входных исследуемых импульсов. Импульсы с выхода генератора 3 поступают на 3 О формирователи 4 и 5 остроконечных импульсов по переднему и заднему Фронтам импульсов опорной частоты. С выходов формирователей 1 и 2, 4 и 5 импульсы поступают на информационпые и тактовые входы триггеров 6 и 7. На выходе триггера б Формируется последовательность импульсов (Фиг.2 ж), передний фронт каждого из которых соответствует переднему Фронту пакета щ центральных импульсов.С выхода триггера 7 получают последовательность импульсов, передний фронт каждого из которых соответствует заднему фронту пакета центральных импульсов (фиг.2).Счетные триггеры 8, 9 и элемент10 совпадений с одним инверсным входом окончательно Формируют пакеты центральных импульсов (Фиг.2). С вы хода элемента 10 совпадений импульсы, соответствующие огибающей пакета центральных импульсов, поступают на Формирователь 11 остроконечного импульса, который выделяет передний Фронт пакета.По команде "Пуск", поступающей на Б-вход триггера 12, последний опрокидывается, разрешая прохождение через элемент И 13 импульса переднего Фронта пакета с Формирователя 11. Первыйтакой импульс после команды "Пускопрокинет триггер 14 со счетным входом в единичное состояние, а второйтакой импульс возвратит его в исходное состояние. При этом формирователи 15 и 16 выделяют первый и второйимпульсы с Формирователя 11 в видеостроконечных импульсов переднего изаднего фронтов соответственно. Этиимпульсы подаются на информационныевходы триггера 17, который по приходу импульса с Формирователя 15 устанавливается в единичное состояниеи разрешает прохождение через элементИ 18 импульсов опорной частоты насчетный вхоц счетчика 19, Триггер 17остается в единичном состоянии дотех пор, пока на К-вход триггера 17не поступит импульс с формирователя16, Таким образом, в счетчике 19 будет зафиксировано И импульсов опорной частоты, определяющих период следования пакетов центральных импульсов по началам этих пакетов (И,=Б==И +1).Подсчет количества центральныхимпульсов в пакете ИЛ в устройствепроисходит следующим образом. Протяженные прямоугольные импульсы длительностью Т с выхода триггера 17поступают на третий вход элементаИ 20. На два других входа элементаИ 20 поступают импульсы овибающеи,пакета центральных импульсов с выхода,элемента 10 совпадений и импульсыопорной частоты с генератора 3. Всчетчике 21 в этом случае Фиксируется М, импульсов, при этом полностьюисключается воэможность записи невсей пачки центральных импульсов, аее части, когда команда "Пуск" подается на устройство го время форялрования самого пакета,Триггер 12 возвращается в исходное состояние импульсом с. Формирователя 16, т.е. по приходу второго импульса переднего фронта пакета. Этотже импульс поступает на микропроцессор 22, разрешая ввод и обработку полученных Н, и 11., и имеющихся 11,оМ кодов в соответствии с Формулой(10).Формула изобретенияСпособ измерения длительности периодических импульсов, основанный на1287095 Составитель М.КоротковаТехред М.Ходанич ректор, М.Демчик Редакто олощу Тираж 371 Государственно ам изобретений 5, Москва, Жказ 7713 Подписнокомитета СССРоткрытийРаушская наб., д. НИИПИпо д11/5 венно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Прои трансформации на низкую частоту временных интервалов, определяющих длительность импульсов путем сравненияво времени последовательностей импульсов исследуемых сигналов с опорной последовательностью импульсов ипоследующим времяимпульсным преобразованием этих временных интервалов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерения, 10выделяют только полностью совпавшиецентральные импульсы пакетов совпадений путем определения моментов взаимного перехода передних фронтов импульсов исследуемых сигналов относительно передних фронтов импульсовопорной последовательности и моментов взаимного перехода задних фронтовимпульсов этих последовательностей,а временные интервалы для определения длительности периодических импульсов формируют путем подсчета пол"ностью совпавших центральных импульсов в пакете совпадений и импульсов,опорной частоты от начала первого пакета центральных импульсов до начала следующего за ним второгопакета.