Способ преобразования временного сдвига между двумя сигналами и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и,970305(23) Приоритет -Опубликовано. 301002. Бюллетень М 40 151 М. КП. з 6 04 Г 10/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30. 10.82(72) Авторыизобретения Р.М.Гайдучок и В.Д.Погребенник 1Физико-Механический: институт им.Г. .Карпенкои Львовский ордена Ленина политехнический"-ннатитуХ .им.Ленинского комсомола,(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРЕМЕННОГО СДВИГА.МЕЖДУ. ДВУМЯ СИГНАЛАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования временнрго сдвига между сигналами в интервал времени,Известен способ преобразования интервала времени, основанный на выделении моментов начала и конца интервала времени, одновременном формировании пилообразного и прямо- . угольного напряжений, интегрировании последнего в течение заданного интервала времени, запоминания напряжения, полученного в результате интегрирования, сравнении его с пилообразным напряжением и формировании выходного интервала в моменты начала интервала времени и равенства напряжений 1.Недостатком известного способа и устройства является низкая точность преобразования в случае пОлогих фронтов входных сигналов и наличия случайных флуктуационных помех.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ преобразования временного интервала в напряжение, включающий приведение сравниваемых сигналов к одной амплитуде беэ изменения их формы и разностное интегрирование сигналов до момента достижения вторым сигналом установленного уровняамплитуды 1 2).Устройство для реализации способа содержит два одинаковых каналапреобразовайия, включающие нормализаторы уровня сигналов и преобразователи напряжение - ток и общуючасть, состоящую иэ формирователя, о одновибратора, двух ключей, интегрирующего конденсатора, нуль-органа,двух триггеров, блока управления иизмерителя интервала времени 2.Недостатками известного способаи устройства являются низкое быстродействие, вызванное необходимостьюприведения входных сигналов к одномууровню, и невозможность измерениявременных сдвигов между одиночнымивременными сигналами.Цель изобретения - повышение быст.родействия и расширение функциональных воэможностей.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу преобраэо вания временного сдвига между двумясигналами, основанному на интергировании сигнала до достижения им установленного уровня амплитуды и формировании начала и конца выходного 30 временного интервала, проводят па970305 раллельное интегрирование неинвертированных входных сигналов, причем,время интегрирования неинвертированных сигналов больше длительностифронтов и ожидаемой длительностимежду сигналами, затем входные сигналы инвертируют, Масштабно преоб-;разовывают по амплитуде и продолжа"ют интегрировать, формируют моментыдостижения проинтегрированными инвертированными сигналами нулевогоуровня.Способ реализуется устройством,содержащим два одинаковых каналапреобразования, каждый из которыхсодержит интегратор, электронный ключи нуль-орган, а также блок управлениядополнительно снабженным логическимэлементом Неравнозначность, а каждыйиз каналов дополнительно содержит масштабный инвертор и коммутатор, причемк входу каждого канала подключен входомасштабного инвертора и первый входкоммутатора, выход масштабного инвертора присоединен к второму входу ком.мутатора, выход которого подключенк входу интегратора и электронногоключа, выходы которых объединены иподключены к входу нуль-органа, а.выходы нуль-органов обоих"каналов .присоединены к первому и второму входам логического элемента Неравнознач ность, при этом первый выход блокауправления соединен с управляющимивходами коммутаторов и входами стробирования нуль-органон обоих каналов, а второй его выход соединен с 3управляющими входами электронныхключей обоих каналов,Кн= сь с 44йище. 6 Т = -иН = 6 СБ (7)Эык Мн иНГ 6 540 Начало выходного интервала ,Грызформируется в момент с , а его конецв момент времени с 6 (Фйг. 1 к),Ври одинаковых формах входных сигналов и равных длительностях .их 45 фронтов интегральный временной сдвиги сдвиг, определенный на нулевомуровне, будут давать одинаковыерезультаты.Устройство для преобразования врея) менного сдвига между двумя сигналами( фиг. 2) содержит каналы 1 и 2 преобразования, блок 3 управления и логический элемент Неравнозначность 4..Каналы 1 и 2 преобразования включаютмасштабные инверторы 5 и 6, коммутаторы 7 и 8, интеграторы 9 и 10,электронные ключи 11 и 12, нуль-органы 13 и 14.Устройство работает следующимобразом.60 В исходном состоянии блок 3 управления удерживает открытыми электронные ключи 11 и 12, вследствие чего интеграторы 9 и 10 разряжены донулевого уровня, а также препятству ет срабатыванию нуль-органов 13 и енные диЬ спосоустройста.пособа На аграмм ба, н ва дл Су заклюфиг. 1 приведены вре ы, поясняющие сущносфиг. 2 - блок-схема осуществЛения спосо щность предлагаемого ается в следующем. Входные сигналы О(с) и О(с Ск) (Фуг, 1 б, в ),имеющие, например, трайецеидальную форму с длительнойвер шиной, параллельно интегрируются в течение времени, большего длительности Фронтов и ожидаемой длительности между сигналами (фиг. 1 е,ж)тОК) О(с)бс (1)О= Д О,( -)М, (2)4где ,О - напряжения, полученные,соответственно в результате интегрирования пер"вого и второго входныхсигналов;с- коэффициент передачи интеграторовсТ - время интегрирования;иизмеряемый временнойхсдвиг. Затем инвертируют каждый из входных сигналов и масштабируют их в оди-; наковое 1 число раз (фиг. И,д) О = - - М-; (3)О аЧ м О 6.фя. "м где О О - напряжения, полученные после инвертирования и масштабного преобразования, О О - амплитуды входныхМ 4 МЯ. Сигналов.Напряжения О и Ои интегрируют далее от напряжений, полученных при интегрировании неинвертированных входных сигналов до момента достижения проинтегрированных напряжений нулевого уровня (фиг. 16,эс),Интервалы времени, в течение которых осуществляется интегрирование инвертированных сигналов О и О соответственно равнынн 1 Омм,( )ИнтеРвалы вРемени Ч",ниванн соответствуют с масштабирующим коэффициентом ( интегральному времени существования сигналов от их начала до момента времени с.Очевидно, разность этих интервалов времени ГниГн соответствует с масштабным коэФФициентом Мм интегральному временному сдвигу между входными сигналамиформула изобретения 10 до достижения им установленного уров. 5 и продолжают интегрировать, форми 25 руют моменты достижения проинтегрированными инвертированными сигналаминулевого уровня.2. Устройство для реализацииспособа по п. 1, сожержащее дна оди накОвых канала преобразования, каждый иэ которых содержит интегратор,электронный ключ и нуль-орган, атакже блок управЛения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что н него дополнительно введен логический элементНеравнозначность, а в каждый из каналов дополнительно введены масштабный инвертор и коммутатор, причем квходу каждого канала подключен входмасштабного инвертора и первый входф коммутатора, выход масштабного инвертора присоединен к второму входу. коммутатора, выход которого подключен к входу интегратора и электронного ключа", выходы которых объе 45 динены и подключены к входу нульоргана, а выходы нуль-органов обоихканалов присоединены к первому ивторому входам логического элементаНеравнозначность, при этом первыйЯ выход блока управления соединен суправляющими-нходами коммутаторов ивходами стробирования нуль-органовобоих каналов, а второй его выходсоединен с управляющими нходами элект55 ронных ключей обоих каналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мирский Г.Я. Измерение временных интервалов. Л., "Энергия",1964, с. б 2.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2630126/10,кл. С 04 Е 10/04. 14 путем подачи сигналов на входы стробирования.Особенностью блока 3 управления, предлагаемого устройства является то, что запуск устройства осуществляется до момента прихода первого из входных сигналов. Этот. момент времени 1 показан на фиг. 1 О . Импульсом запуска блок 3 управления закрывает электронные ключи 11 и 12 и подключает коммутаторы 7 и 8 к входам устройства. В моменты времени ф д ина входы интеграторов 9 и 10 поступают входные сигналы ОА с) и .0 -С). Производится параллельное интегрирование входных сигналов интеграторами 9 и 10 с момента временидо момента времени 14 , обоЗна-, ченного как ТИВремя интегрирования Ти больше суммы длительности Фронта входного 2 О сигнала и ожидаемой длительности между сигналами. В момент времени Ф 4 блок 3 подключает коммутаторы 7 и 8 к выходам масштабных интервалов 5 и б фиг. 1 а,д)и разрешает срабатывание нуль-органов 13 и 14. Инвертированные масштабно преобразованные входные сигналы интегрируютсяот уровня, полученного при интегрировании неинвертированных входных сигналон, до достижения момента равенства выходных напряжений интеграторон 9 и 10 нулевому уровню ( Фиг. 1 Е,рк ).В моменты времении 1 на выходах нуль-органов 13 и 14 появляются рабочие перепады напряжения (фиг. 1 в). Масштабный коэффициент М, выбирается таким образом, чтоби моменты+ и 4;6 окончания интегрирования наступили до окончания плоской нершыны входного сигнала. Выходные сигналы нуль-ор-. ганов 13 и 14 поступают на входы логического элемента Неравнозначность 4, на выходе которого получают выхьдиой временной интервал Х,соответствующий интегральному временному сдвигу между сигналами.Предлагаемый способ и устройство, как и прототип характеризуются высокой помехоустойчивостью, вследствие использования для формиррвания временного интервала не одной точки, а целого участка входного сигнала.Положительный эффект предлагаемого способа и устройства в отличие от известного заключается в повмаеиии быстродействия за счет исключения времени, необходимого на выравнивание амплитуды входных сигналов и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения воэможностей работы с одиночными сигналами при сохранении необходимой точности измерения,кроме того преобразуемый временнойсдвиг не зависит от амплитуды сигналов. 1. Способ преобразования нременного сдвига между двумя сигналами, основанный на интегрировании сигнала ня амплитуды и формировании началаи конца выгодного временного интервала, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повышения быстродействияи расширения функциональных нозможностей, проводят параллельное интегрирование неинвертированных входныхсигналов, причем время интегрирования неинвертированных сигналов больше длительности фронтов и ожидаемой длительности между сигналами, затем входные сигналы инвертируют, масштабно преобразовывают по амплитуде/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 8 б/57 Тираж 427НИИПИ Государственнсгопо делам изобретений035, Москва, Ж, Рауш ом от ка Подпета СССРытийнаб., д.