Цифровой усредняющий измеритель временных интервалов

Союз СоветскикСоциалистическиРеспублик СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКО(23)11 риоритет -Опубликован Дата овубли 15,05.82. бюллетень РЙ 18 овани описания 1 5 . 05 .82 елам зобрете еткрытй 1.188.8(72) Ав яненк ипатовового Красногитет им,В.И.Леическое бюроусском госудаИ, Ленина етен(54) ЦИФРОВОЙ УСРЕДНЯЮЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВР ИНТЕРВАЛОВХ мери- и может А. Д, Гуляев, В. И, Еми В. А.Белорусский ордена Тругосударственный универконструкторско."технолопроизводством при Белоуниверситете им. ВИзобретение относится к изтельной и импульсной техникебыть использовано для измерения пе- -риодических времеынь 1 х интервалов.По основному авт.св. Ю 533905 известен цифровой усредняющий измеритель временных интервалов, содержащий два разрещавцих триггера, дваключа, эталонный генератор, блокусреднения, основной и вспомогательный счетчики и блок установки 13Однако у измерителя недостаточная точность измерения при усреднении за счет непрямоугольного законараспределения импульсов эталонногогенератора относительно интервалаквантования,Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключеыиясистематической оаибки.Поставленная цель. достигаетсятем, что в цифровой усредняющийизмеритель временных интервалов, содержащий два разревающих триггера,цва ключа, эталонный генератор, блокусреднения, основной и вспомогательный счетчики, блок установки, подключенный к выходу блока усреднения,причем вход вспомогательного счетчика .импульсов соединен с выходомпервого ключа, а выход - с объединенными входами разреааацих триггеров, выходы которых соответственноподключены к вторым входам ключей,третьи входы которых объединены между собой и соединены с входом блокаустановки, при этом первый вход основного счетчика соединен с выходомвторого ключа, а второй вход основного счетчика -с выходом блока установки, дополнительно введены генератор эталонной частоты, четыре.элемента совпадения, коммутатор,блок управления, регистр, блок сравнения кодов, счетчик и триггер, причем выходы генераторов эталонной частоты через коммутатор подключены кпеовым входам четырех элементов сов"3 92падения, выход первого из которыхсоединен с объединенными входамиключей, выход второго элемента совпадения подключен к первому входудополнительного триггера, второйвход которого соединен с выходомтретьего элемента совпадения, а выход - с вторым входом четвертогоэлемента совпадения и первым входомблока управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющему входу коммутатора и второму входу первого элемента совпадения, выход четвертого элемента совпадения через дополнительный счетчик соединен с входомрегистра и первым входом блока сравнения кодов, второй вход которогосоединен с выходом регистра, а выход - с вторым входом блока управления, вины "Стоп" и нСтартн импульсов подключены к вторым входамвторого и третьего элементов совпадения соответственно,На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие егоработу,Цифровой усредняющий измерительвременных инте;1 валов содержит генераторы 1 и 2 эталонной частоты, триггеры 3-5 клюци 6 и 7, блок 8 усреднения, основной счетчик 9, вспомогательный счетчик 1 О и дополнительный счетчик 11, блок 12 установки,подключенный к выходу блока 8 усреднения, коммутатор 13, элементы11-17 совпадения, регистр 18, блок19 сравнения кодов и блок 20 управления, причем вход вспомогательного счетчика 10 импульсов соединен с"выходом ключа 6, а выход - с объединенными входами триггеров 3 и 4, выходы которых соответственно подключены ко вторым входам ключей 6 и 7,третьи входы которых объединены между собой и соединены с входом блока12 установки, при этом первый входосновного счетчика 9 соединен с выходом ключа 7, а второй вход основного счетчика 9 - с выходом блока12 установки, Выходы эталонных генераторов 1 и 2 подключены ко входамкоммутатора 13, вход которого соединен с блоком управления 20, а выход - с объединенными входами цетырех элементов 11-17 совпадения, элементы 15 и 17 своими выходами подклю.цены к входам триггера 5, а элемен 8294 4 ты Й и 16 " к объединенным входамключей 6 и 7 и входу счетчика 11 соответственно. Выход сцетчика 11 соединен со входами регистра 18 и блока 19, второй вход которого подключенк выходу регистра 18, а выход - кпервому входу блока 20 управления,второй вход которого объединен совторым входом элемента 16 и выходомО триггера 5, а второй выход подключен ко второму входу элемента 1 совпадения. Выход основного счетчика 9служит выходом устройства. Вход триггера Й, объединенный с входом элемен 15 та 17 совпадения, подключен к вине"Старт" импульсов, а вход триггера3 объединен с входом блока 8,усреднения, входом элемента 15 совпаденияи шиной "Стоп" импульсов.20 Измеритель работает следующим образом,Обязательным условием работы измерителя является взаимная несоизмеримость - иррациональность периодов25 эталонных генераторов импульсов. Ра"бота устройства подразделяется на дваэтапа: первый этап - подготовительный, на котором осуществляется выбор эталонного генератора, периодкоторого является несоизмеримым сизмеряемым временным интервалом, .второй - этап собственно измерений,Импульсы из периодической последовательности импульсов "Старт" пос 35тупают на первые входы элемента 17совпадения и триггера 1. Импульсы генератора 1 через коммутатор 13 поступают на объединенные входы всехэлементов совпадения. При совпадении40во времени импульсов "Старт" и эталонного генератора 1 элемент 17 совпадения опрокидывает триггер 5, который дает разрешение на прохождение импульсов генератора 1 через элемент 16 совпадения на счетчик 11,45который считает до тех пор, покаодин из периодических импульсов"Стоп" не совпадает во времени с импульсом генератора 1. При совпадении импульсов элемент 15 опрокидывает триггер 5 в исходное состояниеи тем самым запрещает дальнейшее поступление импульсов генератора 1 всчетчик. Полученный код Мзапоминается-в регистре 18. Перепад напряжения, имеющий место при установкетриггера 5 в исходное состояние,поступает на вход блока 20 управления, который разрешает прохождение928294 6 через коммутатор 13 импульсов генератора 2, Процесс повторяется. Полуценный в счетчике 11 код Й 2 сравнивается в блоке 19 сравнения кодов скодом й 1, хранящимся в регистре 18,Результат сравнения поступает в блок 5 15 20 25 эо 35 20 управления, который обеспечивает прохождение через коммутатор 13 импульсов эталонного генератора, давшего большее число импульсов между ближайшими совпадениями по времени импульсов этого генератора с импульсами "Старт", "Стоп". Кроме того, блок 20 управления вырабатывает разрешающий сигнал, с приходом которого на второй вход элемента 14 совпадения начинается этап собственно 10 измерений. Импульсом "Старт" опрокиполнении счетчика 10 импульс перепада напряжения с его выхода перебрасывает в исходное состояние триггеры 3 и 4, При поступлении импульсов "Старт" и "Стоп" следующего периода процесс повторяется. Так происходит в течение 1. периодов, определяемых блоком 8 усреднения, представляющим собой реверсивный счетчик, после. чего ключи 6 и 7 закрываются сигналом с выхода блока 8.Если перед началом измерений в счетчике 9 было записано число в 1. в обратном коде, где в - объем счет в Цифровой .усредняющий измеритель временных интервалов, по авт,св.533905, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повышения точности измерений за счет исключения систематической ошибки, в него дополнительно введены генератор эталонной частоты, четыре элемента совпадения, коммутатор, блок управления, регистр, блок сравнения кодов, счетчик и триггер, причем выходы генераторов эталонной частоты через коммутатор подключены к первым входам четырех элементов совпадения, выход первого из которых сое. динен с объединенными входами клюначалом измерения производится блоком 12 установки, В этом случае измеряемь 1 й временной интервал искусственно увеличивается на е периодов,45 50 55 генератора, период которого является и тем самым устраняет систематическую дывается триггер 4 и открываетсяключ 7. Импульсы выбранного генераторачерез элемент 14 совпадения иключ 7 поступают на вход счетчика9 импульсов, Импульсом "Стоп" опрокидывается триггер 3 и открываетсяключ 6 Импульсы генератора проходят на вход счетчика 10, При перецика 10, то код на выходе счетчика 9 пропорционален временному интервалу между импульсами "Старт" и"Стоп". Запись в в счетчик 9 перед что позволяет измерять неизвестныйинтервал Т, меньшей разрешающейспособности, определяемой интервалом квантования. Кроме того, выбор несоизмеримым с измеряемым временным интервалом Т , обеспечиваетпрямоугольный закон распределенияимпульсов эталонного генератора относительно интервала квантования ошибку при усреднении, а именно, вследствие того, что измеряемый временной интервал (фиг.2-21) является составной частью периодической временной последовательности импульсов (фиг,2-22) с периодом. Т, то в случае соизмеримости периода эталонного генератора (фиг.2-23) Т г с с справедливо Т Е=ТИ, где Млй - взаимно- простые числа, причем М - число периодов генератора, укладывающихся между ближайшими совпадениями во време" ни импульсов этого Генератора с импульсами "Старт" и "Стоп", 1 с - соответствующее число периодов С между укаэанными совпадениями.По мере поступления импульсов Старт" интервал между ними и. ближайшими импульсами эталонного генератора изменяется с дискретом дй=Т=+ ), где 1 - число интерваловукладывающихся в периоде импуль.сной последовательности "Старт";определяется объемом е счетчика 10 при в=0, 1=1,В случае несоизмеримости периода генератора Т ги 7 ь М - сс, ,5-ф 0, т,е, идеально обеспечивается прямоугольный закон распределения импульсов генератора относительно интервала квантования Т, - ;В предлагаемом измерителе несоизмеримость Т г и ь обеспечивается требованием несоизмеримости периодов генераторов эталонной частоты.В этом случае, по крайней мере, один из генераторов всегда несоизмерим с из" меряемым интервалом , независимо от того, выражается .ли Т рациднальным или иррациональным числом.7 92829 ч 8чей, выход второго элемента совпа- счетчик соединен с входом регистрадения подключен к первому входу До-. и первым входом блока сравнения кополнительного триггера второй .вход дов, второй вход которого соеДиненкоторого соединен с выходом третье- с выходом регистра, а выход - с втого элемента совпадения, а выход - з рым входом блока управления, шиныс вторым входом четвертого элемента "Стоп" и "Старт" импульсов подклюсовпадения и первым входом блока чены к вторым входам второго и треуправления, первый и второй выходы тьего элементов совпадения соответст.которого подключены соответствен- венно,но к управляющему входу коммутатора о Источники информации,и второму входу первого элемента сов- принятые во внимание при экспертизе,падения, выход четвертого элемента 1, Авторское свидетельство СССРсовпадения через дополнительный 11 533905, кл. 6 04 Г 10/ОЙ, 1973,928294я 4 ЪРСоставитель Л. Плетнева Редактор Т.ПарФенова Техред Е.ХаритончикКорректор Н. Стец аз 3235/58 Тираж 429 , По ВНИИПИ Государственного комитета СССпо делан изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж"35, Раувская наб., Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4