Преобразователь интервалов времен-и

от т. 382059 О ПИЗОБРЕТЕН Ия СоЮз Советских Социалистических РвсттубвивК АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт, свидетельства 1 хе М, Кл, 6 041 1108 явлено 25,Ч 11.1969 (,е 1358524/26-9) рисоединением заявки хе оритет йомитет ло делам изооретений и открыти,761 (088,8) овете Министров Авторизобретен и М. Кочконогов ител ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕН. Изобретение относйтся к устройстваМ 1 лЯ измерения малых отрезков времени и может быть использовано для построения цифровых измерителей интервалов времени, в измери. тельных системах ядерной физики, в системах, измеряющих скорости и рассояния, и т, п.Известен преобразователь интервалов вреМенн, содержащий основной ударно возбуж. даемый генератор затухающих синусоилаль. ных колебдций е кварцевым резонатором в качестве звецятцего контура, опорный гецератор непрерывных еицусоидальцых колебаний, стабилизированный кварцем, смеситель, один из входов которого соединен с выходом основного генератора затухающих синусоидальных колебаний, а второй вход - с выходом опорного генератора непрерывных синуеоидальных колебаний, формирователь выходных импульсов, систему следящей селекции, состоящую из формирователя опорных импульсов, соединенного входом с выходом опорного генератора непрерывных синусоидальных Колебаний, генератора следящего строб-импульса, соединенного первым входом со входом преобразователя интервалов времени, вторым - с выходом формирователя опорных импульсов и третьим - с выходом формирователя выходных импульсов, клапана, соединенного управляющим входом с выходом генератора следящего строб-импульса, а сигйальнь 1 М входом - с выходом формнрбватЕл 1 я выходных импульсов,Недостатком известного преобразователяявляется нелинейность характеристики пре образования, причиной Которой Является немоночастотность кварцевого резонатора.С целью уменьшения ошибки преобразования, изанной немоночастотностью основного кварцевого резонатора, в предлагаемом прс образователе между выходоМ сместг 1 ел я Нвхолом формирователя выходных импульсоя включены последовательно соелицеццые ло.полцительцый ударно возбужласмый гсцерд.тор затухающих сицусоилдльцых колебаний с 15 кварцевым резонатором в качестве звенящегоконт ра (дополнительный резонатор) и усилц., тель-ограничитель, а вход основного ударновозоуждаемого генератора затухдющих сицусоидальцых колебаний соединен с выхолом 20 специального формирующего устройства, запускаемого входным интервальным импульсом, Кроме того, специальное формирующее устройство состоит из звенягцего колебательного контура, формирователя строб-импуль сов, вход которого соединен со входом звенящего контура и со входом преобрдзователя интервалов времени, управляемого формирователя коротких видеоцмпульсов, управляющий вход которого соединен с выхолом фор- ЗО мирователя строб-импульса, а сигнальныйвход - с выходом звенящего контура, второго звенящего колебательного контура, соеди. пенного входом с выходом управляемого формирователя коротких видеоимпульсов, а выходом - со входом основного ударно возбуждаемого генератора затухающих сииусоидальцых колебаний,На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - времецныс диаграммы, поясняющие работу устройства; 1 а фиг, 3 - блок-схема специального входного формирующего устройства.Преобразователь содержит дополнительный ударно возбуждаемый генератор 1, который включен после смесителя 2 и возбуждается его выходными колебаниями (фиг. 1), основной ударно-возбуждаемый генератор . Дополнительный генератор 1 выполнен с кварцевым резонатором в качестве звенящего контура.Резонансная частота резонатора долкца быть равна абсолютной величине разности между частотой опорного генератора 4 и иоъицальцой резонансной частотой основного кварцевого резонатора. Резонатор может быть моночастотиым, поскольку его разиостная частота составляет сотни килогерц, и иемоиочастотным, но при этом частоты его побочных резонансов ие должны совпадать с побочными частотами в спектре выходного сигнала смесителя.Преобразователь интервалов ,времени содержит также специальное формирующее устройство 5, возбуждающее генератор д. Особенностью этого устройства является форма его выходцых колебаний, спектральный состав которых таков, что максимум спектральной плотности пр,иходится ца резонансную частоту генератора , а минимум - на резонансную частоту генератора 1. Кроме того, спектральная плотиость должна быть также достаточно мала на частотах, соответствующих низшим механическим обертонам основного квар. цевого,резонатора, так как при высоких час 0- тах основной резонансной частоте кварцевого резонатора соответствует частота одного из механических обертонон,:усилитель-ограничитель 6 предлагаемого преобразователя устраняет влияние изменения амплитуды сигнала иа выходе геисраора 1; система следящей селекции состоит из формирователя 7 опорных импульсов, генератора 8 следящего стробо-импульса и клапана У и обеспечивает выбор нужного импульса из последовательности импульсов иа выходе формирователя 10 выходных импульсов.На фиг. 2 в произвольном масштабе изображены эпюры напряжений в узлах блок-схемы, причем индекс у напряжения соответствует номеру блока ид фиг, 1, выходным сипалом которого является данное иапрякение. Входной интервальный импульс обозначен символом /о. С приходом интервального импульсд запускается схема формирующего устроСтвд 5, его выходное напряжение представляет собой суперпозицию нескольких (порядка двадцати пяти) экспоненциальио-затухающих радиоимпульсов с частотой несущей, равной резонансной частоте кварцевого фильтра в ге цераторе 3. При этом период следования радиоимпульсов кратен периоду их несущей частоты, а количество их выбрано таким, что длительность результирующего радиоимпульса иа выходе формирующего устройства д 10 (фиг, 2, с/5) примерно равна длительности периода колебания генератора 1. При таких параметрах выходного колебания напряжения С/, его спектр соответствует требуемому.Выходные колебания напряжения Ь; воз буждают кварцевый рсзоиатор в генераторе(основной резонатор), который свободно колеблется, создавая ид выходе (с/з) экспоиеициальцо-затухающий радиоимпульс, Выходное колебание напряжения /з поступает ца 20 смеситель 2, где смешивается с колебаниямиопорного генератора 4. На выходе смесителя возникают продукты смешения, представляющие собой экспонеициальцо затухающие радиоимпульсы с комбинационными частотами.25 Вся эта совокупность колебаний воздействуетиа кварцевый резонатор генератора 1 (дополнительный резонатор), Однако весомый энер.гетический вклад в свободные колебания последнего смогут внести лишь те компоненты 30 наприкения / спектральная плотность котс.рых составляет существенную величину иа частоте резонанса дополнительного резонатора. Такой компонентой является основная компонента с разностной частотой в составе 35 напряжения с/2,Погрешность нелинейности характеристикипреобразования Е, приведенная ко входу преобразователя и отнесенная к периоду опор ного генератора, в этом случае оказывается 40 примерно равной следующему выражениюЕ=. 1+ а т,6,45 где Кокоэффициент преобразования;Я - ДООРОТЦОСТЬ ОСИОВНОГО КндРЦЕВОГОрезонатора;а - некоторая постоянная, зависящаяОт Отиоситсльиой частотной р 1 сст ройки основного разиостного колебания по отношению к резонансной частоте дополнительного резонатора и олизкая к единице;т, - величина относительной интснсив ости 1-го побочного резонанса восновном резонаторе;6; - некоторая постоянная, зависящаяот относиельиой частотной расстройки 1-го побочного разиостиого 60 колебания по отношению к резонансной частоте дополнительного резонатора и также близкая к еди.нице,Собственный же вклад дополнительного ре зоиатора в нелинейность составляет порядкаК,Я что является достаточно малой величиной. Таким образом, выходные колебания генератора 1 представляют собой моцочастотный экспоцецциальцо затухающий радцоимпульс, фаза несущей которого является линейной функцией измеряемого интервала т. Поскольку амплитуда пакета напряжения Е/, изменяется во времени, а порог срабатывания формирователя 10 неточно равен нулю, то для уменьшения влияния величины амплитуды ца момент возникновения выходцог о импуль" а формирователя 10 используется усилитель-ограничитель 6, преобразующий амплитудно модулированный пакет напряжения У в пакет прямоугольной волны (меацдра) на значительном участке длительности напряжения /а11 апряжецие У, становится моцочастотцым лишь после того, как затухнет напряжение У, так как в противном случае ца выходе генератора 1 присутствует какая-то доля входного возбуждающего сигнала, а следовательно, выходной импульс преобразователя выбирается среди выходных импульсов напряжения Уо, довольно далеко отстоящих от начала пакета.Такой выбор осуществляется с помощью системы следящец селекции. Принцип действия этой системы состоит в том, что интервал времени между входным интервальным импульсом и первым следчощим за ним опорным импульсом на выходе формирователя 7 опорных импульсов преобразуется с помощью преобразователя масштаба времени типа время - амплитуда - время, входящего в состав генератора 8, с коэффициентом преобразования, примерно равным К, (особой точности преобразования при этом це требуется). Таким образом, выходной импульс преобразователя с определенной точностью следит за выходными импульсами формирователя 10.Последующими устройствами, входящими в состав генератора 8, этот импульс задерживается ца необходимый постоянный интервал времени и вырабатывает строб-импульс, поступающий ца клапан 9.Основными узлами специального формцруащего устройства 5 являются звенящий калебательцый контур 11 с периодом колеоаций, кратным периоду основного резонатора, формирователь 12 строб-импульса, длительность импульса которого равна периоду колебаний дополнительного резонатора, управляемый формирователь 13 коротких вцдсоцмпульсов ц звенящий колсбательцый контур 14 с периодом колебаний, равным периоду основного резонатора.Формирующее устройство 5 работает следующим образом.Входной интервальный импульс возбуждает контур 11, колебания которого поступают ца формирователь 13. Одновременно запускается генератор 12 строб-импульса, в результате действия строб-импульса формирователь 13 оказывается чувствительным к кгпеааццям контура 11; на выходе формирователя вазцц кают короткие вцдеоцмпульсы, возбуждающие контур И. По окончании строб-импульса формирователь 13 перестает запускаться, а коле бания в контурах 11 и И экспоцецццальцоза 5 тухают. Предмет изобретенияПреобразователь интервалов времени, со держащий основной ударно возбуждаемый генератор затухающих сицусоцдальцых колебаний с кварцевым резонатором в качестве звенящего контура (основной резонатор), опорный генератор непрерывных сццусоидальцых 15 колебаний, стабилизированный кварцем, смеситель, один из входов которого соединен с выходом основного генератора затухающих сицусоидальных колебаний, а второй вход - с выходом опорного генератора непрерывных 20 сццусаидальцых колебаний, формировательвыходных импульсов, систему следящей селекции, состоящую из формирователя опорных импульсов, соединенного входом с выходом опорного генератора непрерывных сицусоц дальных колебаний, генератора следящегостроб-импульса, соединенного первым входом со входом преобразователя интервалов времени, вторым -- с выходом формирователя опорных импульсов ц третьим - с выходам фор мироватсля выходных импульсов, клапана, соединенного управляющим входом с выходом генератора следящего строб-импульса, а сигнальным входом - с выходом формирователя выходных импульсов, отличаюгцийся тем, что, 35 с целью уменьшения ошибки преабразовация,вызванной цемоцоча статностью основного кварцевого резонатора, между выходом смесителя и входом формирователя выходных импульсов включены последовательно саеди ценные дополццтельцый ударно возбуждаеемый гецерагар затухающцх сццусоцдальцых колебаний с кварцевым резонатором в качестве звенящего контура (дополнительный резонатор) и усилитель-ограничитель, а вход ос павиана ударно возауждаемого генератора затухающих сццусацдальцых колебаний соединен с выходом специальцога формирующего устройства, запускаемого входным интервальным импульсом.50 2. Преобразователь по п, 1, отличаоцийсятем, что специальное фармцрчощее устройства состоит из звенящего колебательного контура, формирователя строб-импульсов, вход которого соедццсц со входом звенящего коц тура ц со входом преооразавателя интерваловвремени, управляемого формирователя карат ких вцпсоцмпульсов, управляющий вход кото рого соединен с выходам формирователя строб-импульса, а сигнальный вход - с выхо дом звенящего контура, второго звенящего колебательного контура, соединенного входом с выходом управляемого формирователя коротких видеоимпульсов, а выходом - со входом основного ударно возбуждаемого гсцера.ора 65 затухающих сицусацдальцых колебаний.