Устройство для измерения интервалов времени

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 01) 4 Е О/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН аевски ож ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М.: Энергия, 1975, с.246.Авторское свидетельство СССР Р 970302, кл. 6 04 Р 1 О/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ(57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и м ет быть использовано в радиолокации, лазерной технике, автоматике и экспериментальной физике для измерения интервалов времени с высокой точностью.Устройство содержит основной генератор 1 импульсов, нониусный генератор2 импульсов, дополнительный нониусный генератор 3 импульсов, блок 4сброса, элемент 5 совпадения, элементы И 6,10,14 и 15, триггеры 7 и 13,линию 12 задержки, одновибратор 16,элемент ИЛИ 17, основной счетчик 18импульсов, основной 20 и дополнительный нониусные счетчики импульсов, вычислительный блок 21. Использованиесчетчиков 19 и 20 позволяет осуществлять независимый подсчет импульсовгенераторов опорной, нониусной основной и дополнительной импульсных последовательностей. Это обеспечиваетрасширение диапазона измерения временных интервалов. 2 ил.13Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в радиолокации,лазерной технике, автоматике, экспериментальной Физике для измерения интервалов времени с высокой точностью,На Фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2- временные диаграммы его работы.Устройство для измерения интерва -лов времени содержит основной генератор 1 импульсов, нониусный генератор2 импульсов дополнительный нониусный генератор 3 импульсов, блок 4сброса, элемент 5 совпадения, элементИ 6, триггер 7, линию 8 задержки,элемент 9 совпадения, элемент И 10,триггер 11, линию 12 задержки, триггер13, элементы И 14 и 15, одновибратор16, элемент ИЛИ 17, основной счетчик18 импульсов, нониусный счетчик 19импульсов, дополнительный конусныйсчетчик 20 импульсов и вычислительный блок 21.Вход генератора 1 подключен к шине старт-импульсов и третьему входутриггера 13, вход генератора 2 подключен к шине стоп-импульсов и черезлинию 8 задержки соединен с вторымвходом триггера 7, выход которогоподключен к первому входу элементаИ б, второй вход которого соединен свыходом генератора 2, а выход - свторым входом элемента 5 совпаденияи входом счетчика 19, Выход счетчика20 подключен к третьему входу вычислительного блока 21, второй вход которого соединен с выходом счетчика19, а первый вход подключен к выходу счетчика 18, Выход элемента 5 совпадения соединен с первым входом блока 4 сброса, первыми входами триггеров 13 и 7, входом запуска генератора 3 и через линию 12 задержки с первым входом триггера 11, выход которого подключен к первому входу элемента И 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 3, а выход -с С-входом счетчика 20 и первым входом элемента 9 совпадения, выход которого подключен к второму входу триг гера 11 и второму входу блока 4 сброса, первый выход которого соединен с входом останова генератора 2, а вто рой выход - с входами останова генератора 1 и 3. Второй вход триггера 13 подключен к шине старт-импульсов, , а его первый выход - к первому входу24008 2элемента И 14, второй выход - к первому входу элемента И 15, выход кото"рого соединен с входом одновибратора16, выход которого подключен к второму входу элемента 9 совпадения ипервому входу. элемента ИЛИ 17, выходкоторого соединен с С-входом счетчика 18, а второй вход - с выходом элемента И 14. Выход генератора 1 подключен к вторым входам элементовИ 14 и 15 и первому входу элемента 5совпадения,В исходном состоянии все генераторы заторможены.Стандартизованный по амплитуде идлительности старт-импульс (Фиг,2 а),Фиксирующий начало измеряемого интервала Т, (фиг.2 б), запускает генератор 1, Формирующий последовательностьопорных импульсов с периодом Т д(Фиг,2 в), поступающих на вход элемента 5 совпадения, и устанавливаеттриггер 13 (фиг.2 г), сигнал с первого выхода которого разрешает прохождение импульсов через элемент И 14(фиг. 2 д) на элемент ИЛИ 17 и далеена счетчик 18.По стандартизованному по амплитуде и длительности стоп-импульсу(Фиг,2 а), Фиксирующему конец измеряе- .мого временного интервала Т (фиг,2 б),запускается генератор 2, Формирующий нониусную последовательность импульсов с периодом ТТ (Фиг.2 е)например Т = 0,9 Тд,В исходном состоянии сигнал на выходе триггера 7 (Фиг.2 э) отсутствует,вследствие чего элемент И 6 не пропускает нониусную последовательностьимпульсов на вход элемента 5 совпадения. Стоп-импульс, задержанный линией 7 задержки на время Т переключает триггер 7 (Фиг.2 з), и нониусная последовательность импульсовчерез элемент И 6 начинает подаваться на вход элемента 5 совпадения ина счетчик 19,10 15 О 25 ЗО 35 40 45 В момент совпадения импульсов опорной и нониусной последовательностей .элемент 5 совпадения вырабатывает сигнал (Фиг,2 ж), по которому блок 4 сброса прекращает Формирование нониусной последовательности (Фиг,2 е), триггеры 7 и 13 возвращаются в исходное состояние (фиг,2 з,и). Этим же сигналом запускается генератор 3 (Фиг.2 м), Формирующий дополнительную нониусную последовательностьимпульсов с периодов Т( Т например Тэ.н ас 0,99 Т,п, а так как триггер 13 переключается в противоположное состояние, сигнал с первого выхода триггера 13 отсутствует (фиг2 г), 5а сигнал с второго выхода триггера13 (фиг.2 и) разрешает прохождение импульсов генератора 1 через элементИ 15 (фиг,2 к) на вход одновибратора16. 0В исходном состоянии сигнал навыходе триггера 11 отсутствует (фиг,2 н), вследствие чего элемент И 10 непропускает дополнительную нониуснуюпоследовательность импульсов на вход 15элемента 9 совпадения. Сигнал, выработанный элементом 5 совпадения(фиг.2 ж) и задержанный линией 12 задержки на время Т д, переключаеттриггер 11 (фиг,2 н), и дополнительная нониусная последовательность импульсов через элемент И 10 (фиг,2 о)начинает подаваться на вход элемента9 совпадений и на счетчик 20,В момент совпадения импульсов25опорной последовательности, сформированных одновибратором 16, длительностью, равной длительности импульсов генератора 3 (фиг.2 л), и допол".нительной нониусной последователь- З 0.ности элемент 9 совпадения вырабатывает сигнал, по которому блок 4 сброса прекращает формирование опорнойи дополнительной нониусной последовательностей, и триггер 11 возвращается в исходное состояние.Содержимое счетчиков 18 - 20 преобразуется в результате измерениясогласно выражению (1) в вычислительном блоке 21, 40Пусть период опорной последовательности Т устанавливается начинаяопс Б-го импульса (фиг.2 в), т,е, периоды 1,2,3 (М) не равны Т ,суммарная длительность этих (Н) периодов равна Х,Период нониусной последовательности устанавливается начиная с К-го им.пульса (фиг.2 е), т.е. периоды 1,2,3 (К) не равны Т., суммарная 50длительность этих (К) периодов равна У.Период дополнительной нониуснойпоследовательности.Т н устанавливает ся начиная с Р-го импульса (фиг.2 м),т,е, периоды 1,2,3 (Р) неравны Т, суммарная длительностьэтих (Р) периодов равна Е. Параметры задержки Тд и Т линий,8 и 12задержки выбирают следующими:Т,максХ,У, Т ) максВТ, В этомслучае. длительности опорной и нони- .усной последовательностей превосходят Х и У, а длительность дополнительной нониусной последовательности превосходит 2,Пусть показания счетчика 18 - Б ,счетчика 19 - Б, счетчика 20 - Мдо зарегистрированных совпадений ймпульсов.Тогда(1)где Ь = (х-Т М) - (У-Т К)-(Е-Т Р) .оп н АйИспользование счетчиков 19 и 20 импульсной нониусной и дополнительной нониусной последовательностей позволяет осуществлять независимый подсчет импульсов генератора опорной, нониусной и дополните)тьной нониусной последовательностей в отличие от устройства2, которое обеспечивает подсчет импульсов лишь генератора опорной последовательности. За счет этого расширяется диапазон измерения временных интервалов.Пусть 8 = Т - Т - временной инхп нтервал, различаемый устройством при использовании нониусной последовательностиВ этом случае для надежной работы устройства необходимо, чтобы длительность импульсов генераторов опорной и нониусной последова" тельностей была равна 8- Чтобы повысить точность измерения, обусловленную неполным совпадением импульсов опорного и нониусного генераторов (фиг.2 ), необходим временной интервал, Х = Т- ТБ, разОП АН Т В личаемый устройством, т,е. импульсы генератора 1, сформированные одно- вибратором 16, и генератора 3 должны быть равныФормула изобретенияУстройство для измерения интервалов времени, содержащее основной генератор импульсов, вход которого соединен с шиной старт-импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с первым вхо: дом блока сброса и с первым входом первого триггера, выход которого под 1 32 л 008ключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен .к выходу нониусного генератора импульсов, вход астанова которого соединен с первым выходом блока сброса, а вход запуска - с шиной стоп- импульсов непосредственно и через первую линию задержки с вторым входом первого триггера, основной счетчик импульсов, выход которого под 10 ключен к первому входу вьчислительного .блока, о т л и ч а ю д е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых временных интервалов, в него введены дополнительный нониусный генератор импульсов, нониусный и дополнительный нониусный счетчики импульсов одновибратор, элемент ИЛИ, три элемента И, элемент совпадения,. 20 линия задержки и два триггера, причем вход запуска дополнительного нониусного генератора подключен к выходу первого элемеита совпадения, через вторую линию задержки к первому входу второго триггера и непосредственна к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с шиной старт-импульсов, выход второго триггера подключен,к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом дополнительного нониусного генератора импульсова выход - с С-входом дополнительногонониусного счетчика импульсов и с первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу одновибратора и первому вхоцу элемента ИЛИ, второй вход которого соеинеи с выходом третьего элемента И, а выход - с С-входом основного счетчика импульсов, выход второго элемента совпадения подключен к второму входу второго триггера и второму входу блока сброса, второй выход которого подключен к входам останова основного генератора импульсов и дополнительного нониусного генератора импульсов, первый и второй выходы третьего триггера подключены к первымвхоцам соответственна третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выхо,.цу основного генератора импульсов, выход четвертого элемента И соединен с входом одновибратора, а выходы на. ниусного и дополнительного нониусного счетчиков импульсов подключенык второму и третьему входам вычислительного блока соответственно,1324008Составитель Л.Плетнева Редактор А.Огар Техред Л.Сердюкова Корректор Л,Патай Заказ 2964/51 Тираж 370 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Производственно-полиграфическое.предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4