Измеритель временных интервалов

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1111 60094 Союз Советских Социалистических.76 вкисоединениен 23) Приоритет Государственный коми Совета Министров СС 53) УДК 681,11(088.8) оллетень12.7 открытии ния опи 2) Авторы изобретения Н, Шкуро и С, М. Кокошкин. В. Денбновецк Киевский ордена Ленина политехнический институтм, 50-летия Великой Октябрьской социалистической рево 71) Заявите,) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ременных интерваизмерители имеютзначительные поИзобретение оизмерения врембыть использовательной технике,тальной физике.Известны измерители влов 1, однако такиесложную конструкцию игрешности измерения.Самым близким к описываемому является измеритель временных интервалов 2, содержаший генератор мерных импульсов, выход которого соединен через блок измерения и сложения времен с входом счетчика грубого измерения и через блок формирования временных ворот грубого счета с вторым входом счетчика грубого измерения. Второй вход блока формирования временных ворот грубого счета связан с выходом блока устранения неоднозначности для стартового импульса, вход которого соединен с выходом формирователя стартового импульса, третий вход блока формирования временных ворот грубого счета - с выходом блока устранения неоднозначности для стопового импульса, вход которого соединен с выходом формирователя стопового импульса. Вход формирователя стартового импульса подключен к выходу объекта исследования, вход формирователя стопового импульса - к второму выходу объекта исследования,тносится к устроиствам для енных интервалов и может но в автоматике, вычисли- радиолокации и эксперименвход которого соединен с выходом формирователя сдвига спнхроимпульсов, входом связанного с выходом генератора мерных импульсов и с входом формирователя зон за 5 прета, выход которого подключен к второмувходу блока устранения неоднозначности длястопового импульса и к второму входу блокаустранения неоднозначности для стартовогоимпульса,10 Недостаток таких измерителей состоит в значительной погрешности преобразования отрезков времени, обусловленной нелпнейностьювремя-амплитудных преобразований, что в конечном счете приводит к абсолютной погреш 15 ности в измерении интервала времени.Цель изобретения - уменьшение абсолютной погрешности измерения.Это достигается тем, что в измеритель введен блок коррекции погрешности измерения,20 причем вход блока коррекции погрешностиизмерения соединен с выходом блока устранения неоднозначности для стартовых импульсов, второй вход блока коррекции погрешности измерения в выходом блока устранения25 неоднозначности для стопового импульса, третий вход блока коррекции погрешности измерения в выходом формирователя сдвига синхроимпульсов. Выход блока коррекции погрешности измерения подключен к второму30 входу блока измерения и сложения врементрстгггг вход блока измерения и сложениявремец - к второму выходу блока коррекции погрешности измерения, третий выход которогосоединен с четвертым входом блока измерения и сложения времен,Ьлок коррекции погрешности измерения содержит преобразователь, вход которого соединен с выходом двух ключей, вход первогоключа подключен к выходу формирователястартового импульса, второй вход первогоключа - к выходу триггера, к входу третьегоклгоча и к второму входу блока измерения цсложения времен. Вход второго ключа соединен с выходом формирователя стопового импульса, второй вход второго клгоча подключен к второму выходу триггера, к входу четвертого ключа и к третьему входу блока измерения и сложенггя времен, Второй вход преобразоватсля соединен с выходом третьегоклгоча и с выходом четвертого ключа, второйвход третьего ключа подклгочен к выходу одновибратора, вход которого связан с выходомблока устранения неоднозначности для стартового импульса. Второй вход четвертого ключа соединен с выходом второго одцовибратора, вход которого подключен к выходу блокаустранения неоднозначности для стоповогоимпульса, трстий вход третьего ключа - стретьим входом четвертого ключа и с выходом генератора мерных импульсов, а выходпреобразователя - с четвертым водом блока ггзмсренгия и сложения времен.Такое отличие позволяет значительно уменьшить абсолютную погрешность измерения интервала времени.На фиг. 1 приведена функциональная схемаизмерителя временных интервалов; на фиг,с)- - временная диаграмма его работы.Измеритель временных интервзмов содержит генератор 1 мерных импульсов; блокформирования временных ворот грубого счета, состоящий цз ключей 2, 3, триггеров 4, 5;счетчик 6 грубого измерения; объект 7 исследования; формирователи стартового 8 и стопового 8 импульса; блок устранения неодно-.значности для стартового импульса, содержащий триггер 9, ключи 10, 11 и 12, тргиггер 13,линию 14 задержки; блок устранения неоднозначности для стопового импульса, включающий в себя триггер 9, к,лючи 10, 11 и 12,триггер 13 и линию 14 задержки; блок кор-рекции погрешности ггзмерения, соствящий изодновцбраторов 15, 15, преобразователя 16,клгочей 17, 17, 18, 18, триггера 19; формирователь 20 сдвига синхроимпульсов; формирователь 21 зоп запрета, блок измерения и сложения времен, имеющий клгочи 22, 23, 24,счетчики 25 и 26 точного измерения, триггер27; ключ 28.В исходном состоянии триггеры 4,9, 9, 27держат соответственно ключи 2, 12, 12, 24 закрытыми, а триггеры 5, 9, 9, 13, 13 - ключи;3, 10 и 10, 11, 11 открытыми. Триггер 19 держит при этом ключи 17, 18, 22 открытыми, аклггоги 17, 18, 23 закрытыми, На ключи 11, 11 с формирователя 21 синхронно с последовательностью мерных импульсов Уг (фиг. 2) поступают импульсы запрета зон неоднозначности О. Длительность импульсов зоны за прета выбирается из условияО,о о =- т, 2 (сф + -),где т., - длительность импульса зоны запрета;10 то - период следования мерных импульсов;т. - длительность мерного импульса ряда Мг;тф - длительность фронта триггера уп равления временных ворот грубогосчета (триггер 4).Последовательность импульсов У предназначенных для запуска объекта 7 исследования, поступает с выхода формирователя 20 20 сдвига синхроимпульсов таким образом, чтокаждая последующая пара импульсов оказывается сдвинутой относительно предыдущейна величину оср - фФ 25 где Л - число сдвигов пар синхроимпульсов.После запуска перовым синхроимпульсомряда Уз (первый подцикл работы устройства) 30 объекта исследований исследуемый сигнал свыхода последнего попадает на формирователи 8, 8, обеспечивающие формирование интервальных импульсов У 4 (стартового О, стопового К), ограничивающих временной интер вал Е на фиксированных уровнях входногосигнала, Стартовый (стоповый) импульс с учетом состояния Уь триггера 19 проходит (не проходит) через ключ 17 (17) на вход цнтервальный импульс 06 преобразователя 40 16. Одновременно стартовый (стоповый) импульс подается в блок устранения неоднозначности для стартового (стопового) импульса. Если стартовый (стоповый) импульс Нг (Кг) не входит в зону запрета, то он про ходит через ключ 11 (11) и перебрасываеттриггер 9 (9) в состояние У, (Уг 4), разрешающее поступление последующего интервального импульса через ключ 12 (12) и запрещаюгцее прохождение импульсов У, (У) че рез ключ 11 (11). Стартовый (стоповый) импульс, пройдя через ключ 11 (11), запускает одновибратор 15 (15) с длительностью имггульса У, (Угб), равной -то.В этом случае ближайший мерный импульс, 55 следующий за стартовым (стоповым), импульсом, с учетом состояния Уь триггера 19 подается (не подается) через ключ 18 (18) на вход мерный импульс Уо преобразователя 16.60 После преобразования в Й раз импульсдлительностью А+ 11 с выхода преобразова, теля 16 поступает на вход ключа 22, обеспечг 4 вая тем самым прохождение мерных импульсов на счетчик 25 точного измерения 1 г 55 емкостью Атл. Кроме того, стагтовый импульс,60051 35 40 45 составляющих отрезки времени ттт и 1 т+то. 50 55 60 ц 5 5пройдя через ключ 11, перебрасывает триггер 4 в состояние Утт, при котором через ключ 2 мерные импульсы Ут 2 начинают проходить на счетчик 6 груоого измерения. Стоповьтц т;мпульс, пройдя ключ 11, перебрасывает триггеры 4 и 5 в состояния Утт и Утз, при которых подача мерных импульсов через ключи 2 и 3 на счетчик 6 прекращастся. Таким образом, в течение первого подцикла работы устройства счетчик 6 цзмеряет целую часть временного;тнтсрвала 1, а счсттттт( 25 - неу ттсттный отрезок времени ттт.Второй подцикл работы устройства начинается с приходом через период Т второго сцнхроимпульса У, с формирователя 20. При этом триггер 9 перебрасывается, а также происходит запуск объекта 7 исследований. Как и во время первого подцикла формирователи 8, 8 осуществляют выработку двух цнтервальных импульсов 04 (И и К 21, однако в этом случае состояние триггера 19 таково, что возможно прохождение на преобразоватсль 16 только стопового интервального импульса и следующего за нцм мерного импульса. Преобразованный интервал времени Ит с выхода преобразователя 16 поступает на вход ключа 23, ооеспечивяя прохождентте мерных импульсов на счетчик 26 емкостью 2/гто. Очевидно, что отрезок времени Ь.т+то -- =2 т - ,т составляет количество мерных импульсов, недостающее до полного заполнения счетчика 26. Однозначное сложение отрезков времении 1 т+тб начинается с окончанием преобразования отрезка времени 1 т, т. е. с окончанием преобразованного импульса И т с выхода преобразователя 16 триггер 27 через ключ 28 устанавливается в состояние, при котором мерные импульсы через ключ 24 одновременно проходят на счетчики 25, 26. При петтеполнении счетчика 26 возникает импульс переноса, который перебрасывает триггер 27 в состояние, запрещающее прохождение мерных импульсов на счетчики 25, 26. В счетчике 25 происходит суммирование мерных импульсов,Возникающие в счетчике 25 либо при измерении отрезка времени 1 тт, либо при суммировании отрезков времени 1 тт и Ь+то импульсы переноса поступают на счетчик 6. Измерения целой части временного интервала 1 во время второго подцикла не происходит, так как триггер 5 находится в состоянии, запрещающем прохождение мерных импульсов через ключ 3 на счетчик 6.Таким образом, в устройстве за один цикл,состоящий из двух подциклов, происходит первое, из полного числа М, измерение временного интервала 1.Работа устройства в случае появления какого-либо интервального импульса в зоне запрета отличается лишь работой блока устранения неоднозначности для соответствующего интервального импульса. Как показано на 5101520)30 46фиг. 2, после запуска сбсьсктд цсслеловдний третьим сттттхроттхтпульсом Уа стд; товый импульс Б находится в зоне запрста и во время первого подцтткла очсрелного итклд т змсрений це проходит через ксиоч 11. а через линию 14 с задержкой т:0.5 тс полается через открытыйт ключ 10 на входы олновпбратора 15, трттггсров 4, 13, псребрасттвяя при этом триггер 13 в состояние Ут-пртт котором прохожлсттттс чацпого тттттствялт ттого тттттулься через ключ 11 невозможно и во восмя втот,ого полцикла. На преобразователь 16 поступает, таким образом, отрезок времени 1На фцг. 2 показано цахождсццс стоцового импульса К,- также в зоне запрета при запуске объекта исслеловацттй последним 2 Лт-и сцнхроцмпульсом ряда У,. На прсобразовдтель 16 в этом случае поступает отрезок врсмсци Р .х. С оттоттчяттттеът кажлого ццклд измерений триггеры 4, 5, 9. 9. 13, 13, 19, 27 устацдвлцватотся импульсом Ус форхтироватсля в исхолное состояние.Формула пзобрстсция1. Измеритель временных интервалов. содержащий генератор мерных импульсов, выхол которого соединен через блок измерения ц сложения времен с входом счетчика грубого измерения и через блок формцрогянця врсменньтх ворот грубого счета с вторым входом счетчика грубого цзмерснця, второй вхоч блока формирования врсмснных ворот грубого счета соединен с выходом блока устранения неоднозначности для стартового импульса, вход которого сое,чинен с выходом формирователя стартового импульса, третий вход блока формирования временных ворот грубого счета сослттнен с выхолом блока устранения неоднозначности для стопового импульса, вход которого соединен с выходом формцоователя стопового ттмттултса, вход формирователя стартового импульса полклточец к выходу объекта исследованця, вход формирователя стопового цмпульса почключсн к второму выходу объекта исследования, вход которого соединен с выходом формирователя с:твига синхроимпульсов, вход которого соединен с выхо;том генератора мерных импульсов и с вхолмт формирователя зон запрета, выхол ко торого подключен к втооохту входу блока уст ранения неоднозначносттт чля стопового ттхт пульса ц к второму вхочу блока устраненит нео.чнозначности для стартового импульса отличающийся тем, что, с целью умсттт. тттснття абсолютной погоетццостц измерения, него ввслен блок коррекции погрешности цз меренпя, причем вхоч блока оррскпци пс грсшностц измерения сое;тцнсн с выхочо блока устранения неочнозначности для стяг товых импульсов. второй вхоч блока корнет ццц погретцнсстл измерения соединен с вых -ом блока устранеттття неолнозначностп тл стопового импульса, третий вход блока ко 1 рекции погрешности т:змсрснця подключен ыходу форхтироватсля сдвига сиихроимпулсов, выход блока коррекции погрешности измерения соединен с вторым входом блока измерения и сложения времен, третий вход которого подключен к второму выходу блока коррекции погрешности измерения, третий выход которого соединен с четвертым входом блока измерения и сложения времен.2. Измеритель по п. 1, отл и ч а ю щ и й с я тем, что блок коррекции погрешности измерения содержит преобразователь, вход которого соединен с выходом двух ключей, вход первого ключа соединен с выходом формирователя стартового импульса, второй вход первого ключа подключен к выходу триггера, к входу третьего ключа и к второму входу блока измерения и сложения времен, вход второго ключа соединен с выходом формирователя стопового импульса, второй вход второго ключа подключен к второму выходу триггера, к входу четвертого ключа и к третьему входу блока измерения и сложения времен,второй вход преобразователя соединен с выходом третьего ключа и выходом четвертогоключа, второй вход третьего ключа подключен к выходу одновибратора, вход которогосоединен с выходом блока устранения неоднозначности для стартового импульса, второйвход четвертого ключа соединен с выходомвторого одновибратора, вход которого подключен к выходу блока устранения неодно 10 значности для стопового импульса, третийвход третьего ключа соединен с третьим входом четвертого ключа и с выходом генератора мерных импульсов, выход преобразователя соединен с четвертым входом блока изме 15 рсния и сложения времен.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 423094,кл. 6 04 Р 10/04, 1974.20 2. Патент Великобритании990564,кл. 6 08 С, 11 Н 031., 1965,Заказ 406/1 Изд. ЛЪ 365 ПО Государственного комитета по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш