Устройство дискретного измерения временных интервалов

(11) 474784 Сс оз Советских Со:,иалистическик,Ресвуолик(18-10 21) 18984 Заявлено 27,03.7 с присоединением заявки ЛЪ -(32) Приоритет -Тосударствениый комитет Совета Министров СССР621,317.75;(088.8) публиковано 25.00,7 юллстень Лс 23 по делам ивобрет и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДИСКРЕТНОГО ИЗМЕР ВРЕМЕННЪХ ИНТЕРВАЛОВ патруль цезий, у линии куляци на вел задерж сов, и сноженнзадержко ошибичпну пси 6: Л е Лт -о Величой при ремени,щен ала Л=М,где Й - число рециркуляций, получеизмерении данного интервала времкак в завиаимости от точности ,измедлительности,измеряемого интервалрециркуляций может достигать сотесяч, то суммарная ошибка будет знно превосходить выбранный дсвскрет,ния.Цель изобретения - повыситьизмарення временных интерваловСущность изобретения заключтематическом определении исуммарной ошибки, накапливаюзультате рециркуляции путем изизвестного интервала времени, есравнения с известным эталоннь ное лрини. Такрения а число н и ты- ачительизмерсочност ается в авкомпенсации щейся в ремеревия,него записи им интерваИзооретение отнооится к измерительнои технике и может быть иаполвзовано для дис,кресгного измерения временных интервалов в радиопрпоорах.Известны услройслва дискретного измерения временных интервалов, содержащие два рециркулятора для генерации двух последовательноотей импульсов, причем;пер 1 вая последовательность формируется стартовым импульсом, а вторая - столовым импульсом. В качестве элемента, обеспечивающего разность периодов следования импульсов,в двух последовательностях,на выходе одного рециокулятора, используется наниусная линия с величиной задержки Лт, равной ,величине ди "крета Л 1, с которым производится измерение временного интервала. Коммутация этой линии задержки,произьодится коммутатором на два положения так, что .период следования импульсов в последовательности, формируемой по стартовому импульсу, опредсляется суммой задержек общей линии задержки т и,коммутируемойионнуспой линии задержки Лт, а период следования,имстульсов последовательностями, формируемой по стоповому твмпульсу, определяется задержкой только оощей линии,Однако ошибка1 лвеличением числавовавщих совпадени измерения возрастает с рвциркуля,ций, предшест. ю стартавого и стопового будет равна числу рециркуляому на погрешность,ноииусной и, так как за каждую рецирка измерения будет возрастать огрешности нониусной линии о = Лт -10 65 лом времени, также записанным, в опредслен 1111 п величины и згцака ошибки, допущецно 11 1 прц измерении эталонного ицтервала, в рас 1 пределенци числа импульсов рециркуляций, полученных при измерении эталонного интер вала, на,искус "твенно сфсрм 1 ированнсм интервале, и в,равномерном распределении ошио 1 ки измерения эталонного интервала в вц: с соответству 1 сщего числа юппульссз, ь иреэбразсвании кода числа рецир 1 кулягций (,полученного пр 1 и,измерении негизвестного интервала) во временной,интервал, в течение ко 1 т ,рого распределенные цм 1 пулэсы о 1 цибки поступают на компенсацию, При этом число равгцомерво распределенных импульсов ошибки, лрихо 1 дящихся,на;длительность пслученкогс временного интервала, ра 1 вно значеншо О 1 шибки, допущенной при,измерении неизвест:1 ого интервала, времени.11 а фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства 1 в часги измерения временных интервалов; ца фиг. 2 - то же в части автоматической компенсации ошибки.Изгме 1 рительняя часть устройства содержи г формирователи 1 и 2 в цепях стартового и СтОгЛОВОГО ИМПУЛЬСОВ СООтВЕтСтВЕННО, ЛИНИИ задержки 3 и 4, дополцительну 1 О (иоциус- ну 1 О) ливонию задержки 5, два коммутатора, содержащих по две управляемые схемы совпадения б, 7 и 8, 9 и удра 1 вля 1 ощему триггеру 10, 11, схему ИЛИ 12, схему совпадения 13, схему совпадения конца измерения 14, тргиггер срьива генерации 15, клеммы 16 - 19 связи с кдмпен 1 сирующим блс 1 ком устройства.Компенсирующая часть устройства содержит формирователь эталонного интервала 20, пькод конец эталонного интервала,которого соединен через клемму 17 со вторым 1 вход 1 ом формирователя 2, а 1 выход импульса, определяющего начало эталонного ицтерзяла, соединен с 1 первым входом схемы ИЛИ 21 и со входом 22 коммутатора 23, сигнальный вход формирователя 20 связан через клемму 1, с источ 1 ником эталонных сигналов и с ситнальны 1 м 1 вхо 1 до 1 м формирователя эталонных последовательностей 24 вход форми 1 роэание стодового 1 импульса соединен с клеммой Старт, 1 вхо 1 Д команды начало и конец формиро 1 вания эталонного .интервала связан с .выходом 25 ко 1 ммугатора 23, 1 выход схемь; ИЛИ 21 соединен через клемму 16 с первым входогм форми 1 ро(вателя 1.Вход 26 коммутатора 23 через, клемму 18 соединен,с выходогм 1 нониуеной линии задерж 1 ки 5, а 1 вхс 1 д 27 коммутатора 23 через клемму 19 - с,выходом схемы 14 совпадения конца измерения. Выход 28 коммутатора 23 соеди 1 нен с перовым сигнальным входом п 1 реобразсвателя код - время 29, а через один из вхсдов схемы ИЛИ 30 - со 1 входом суммирования счетчика точного отсчета 31, второй вход схемы 30 соединен с выходом 32 коммутатора 23, Вход вычитания счетчика 31 подключен к 1 выходу 33 коммутатс 1 ра 23, выход 34 кото 1 рого соединен со входом начало формирова 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 1 ния формирователя 24, 1 первый,выход которого соединен с сигнальными входами управляемысх дел 1 ителей 35, 36, а второй - : сцгнальными,входами управляемых делгителей 37 и 38, Выход 39 коммутатора 23 связан с сигнальными 1 зходами счетч 11 ка 40 разности,ц счетчика 41 измерения эталонного инте 1 рвала (Т,р ). Выход Опеределения знака разности счетчика 40 соединен со входом 42 коммутатсра 23.Еди 1 ничцые выходы разрядов счетчиков 40 и 41 соединены Оо входами управления делителей 35,и 36 выходы которых подключены 1 соответственно,к сигнальным входам счстпксв 43 и 44, единичные выходы разрядов 1 которых соединены ео входами управлсц.1 я делителей 37 и 38 соот 1 ветственно, Выход делителя 38 соединен со вторым, сигнальным входом преобразователя 29, выход которого соеди 1 нен с одним цз входов триггера 45 разре шения ксм 1 пенсации ошибки.Выход делителя 37 соединен с импульсным входом схемы И 46, потенциальный, вход кото 1 рой связан с выходом триггера 45, а выход соединен со входом 47 коммутатора 23.Предл агаемсе устройство 1 р а ботает следующим об,разох 1.П 1 ри поступлениии видеоимпульса на клемму Старт, что,соответст 1 вует началу измерения ,11 еиз 1 всстного интервала времени, все узлы уст. ройства, евязан 1 ные с этой клемхгой, устанавливаются в исходное состояние, а в счетчике 40 устанавливается кодсоответствующий точному числу Дпсгкрет Л 1, уклаДь 1 ваюц 1 ихся ца Периоде следсвания импульсов источника эталонных сигналов (Т,). Одноэремеццо импульс поступает на вход формирование стопового импульса формиро 1 вателя 20, а через схему ИЛИ 21 и клехгму 6 - на гпервый вход фс 1 рмирователя 1. По этому сгигналу на стсповом выходе формирователя 20 появляется 1 первый им 1 пульс источникя эталонных сигналов (Т,), следующий за стартовым, Через ,клемму 17 этот их 1 пульс в 1 качестве стопового постугпает,на второй вход формирователя 2. Стартовый им,;1 ульс, временной интервал от которого до стопового требуется измерить, через формирователь 1 поступает на линию задержки 3, и задерживается на величину т,равную или большую максимальной величины изме 1 ряемспо интер 1 вагла, Триггер 10, управля 1 о щий схемами совпадения б .и 7, перед каждьгм из 1 мерением стартовым имгпульсом устана 1 вливается в,исходное состояние, п 1 ри .котором открыта схема б, а это обеспечи(вает прохожде,ние стартового импульса 1 на нониусную линию задержки 5, величина задерж 1 ки которой Лт и далее, через схему 12 на схему 13, находящуюся в открытом соспсяции, так как триггер 15 выдает на нее разрешение для прохождения импульса,Одновременно,ихтпульс 1 С выхода схемы б поступает на т 1 риггер 10, переводя его в состояние, гпри,котором выдается разрешение:на схему 7. С выхода Охегмы 13,импульс посту 474784пает на второй вход формирователя 1. Стопо- му импульсу вход 26 коммутатора 23, на ко вый импульс, до которого определяется вре. торый постуПаОт импульсы с линИи задерж. менной интервал, поступает через формиро- ки 5, отключается от выхода 28 коммутатора ватель 2 на линию задержки 4 (величина за, а с;выхода 25 коммутатора импульс посту. держки которой (т) и с ее выхода посту пает,на вход начало формирования эталонпаетна схемы 8 и 9, Схема 8 открыта, так как ного интервала формирователя 20. По это. тРЗРггер 11 переведен стартовым импульсох Му сигналу,в формирователе 20 вырабатывает в сзстояние разрешения,для схемы 8, С вы ся пара импульсов, интервал между которыми хода схемы 8 столовый импульс, задержанныР Равен периоду,следования Рмпу льсов 7,. на,величину, равнуо или большую постоян- РИ этом первый кмпульс,пары в качествеРоной коммутирующих элементов рециркулято- стартового через схеху ИЛИ 21 и клемму 1 б ра, постулает на третий вход формирователя поступает на первый,вход формирователя 1, 1, затем, пройдя линию задержки 3, поступа- одновременно этот импульс поступает и на ет на схемы б и 7, лричем в открытом со- вход 22 коммутатора 23, при этом вход 2 б стоянпи находится схема 7. С выхода схесы через выход 39 коммутатора 23 подключает 57 через схему 12 импульс тОстуПает на О 11 кры- ся к сигнальным входам счетчика 40 и счеттую схему 13, а также на триггер 10 и пере- чика 41 измерения эталонного интервала, а водит его в исходное состояние. С выхода выход схемы совпадения 14 через вход 27 и схемы 13 импульс поступает на второй вход Выход 34 ксмхРутатора 23 соединяется со вхо 20формирователя 1, так как,стартовый импульс дом начало формировавия последователь- появляется на,выходе схемы 13 раньше сто- ностей формирователя 24.пового, то на входе формирователя 1 оба им- Второй импульс пары выполняет функции пульса появятся в той же последователь- стопового, которым определяется граница этаности, но временной .интервал между ними лонного Интервала, Зтст 1:мпульс поступает с уменьшится на величину Ьт, раВнчю величинепервого выхода ф "рмирозателя 20, через кле.,- задержки ИОРРу 1 снсй линни 5. Этот прсце;с му . 7 на,",торси ВХОД форхиРозателя 2. Ре многократно Рпсвторяется, В результате обра- циркуляция импульсов при измерении этало - зуют:я две последовательности импульсов, пе- ного интервала (Т проСходит точно так же, риоды которых отличаются на Лт, причех Пе- как было описано, и при измерении неизвестрнод следования импульсов,в последователь- ного интервала времени, с той разницей, что ности, образованной стоповым Ргмп льсом, запись числа рецпркуляций производИтся вменьше. счетчики 40 и 41.С Выхода схемы 13 последовательности им-В начале измерения неизвестного интерва. пульсов поступают на вход схемы 14 конца из- З 5 ла времени стартовыл Импульсом,в счетчике ъРерения, а также,на первый вход формиро был установлен ксд числа рец:Ркуляций, Вателя 2 и после задержки на линии 4 РО ту отсрыЙ был Оь НО 1 учен при безош 1 бочнсм Паот на схемы 8 и 9. В открытом состоянии РЗ 1 Реренпиэг дискретным способом. Тепе 1 рь РВходит, я схема 9, так;как триггер 11 вы- при поступлении Импульсов с выхода линии даст разрешение на прохождение импульсов. 40 задержки 5 в счетч:к 40 в нем образуется раз- С вьРхода схемы 9 нхп 1 льсы поступают на ность хежду точным зпаченпех числа рециргнсхему 14. В схехе 14 в определенном периоде куляцпи, записанньх ра 1 ее,чРнслс 5 м рециркуиРецРкуляции и"Оисхсдит соВпадение импуль ляции,полученных:1 Рп пзъОре;Р,.Р: т и одно сов нз псследсвателэностеР 1, Обдазованных Врюенно Опрсдел 51 ется знак полученной дразстартсвым и стопОВым импудысами. Число и 11- 45 ности. В счеГчиоз 41 записывается код числа :1 ульсоВ Ра Выходе линР 1 и задержки 5,соствет- Рецпркуляц:1"1 слСннэгс .;Ри измерении стзует чпслу дискрет, укладывающихся на не- Тэт Величина разности, заппсаннсй В счетчипзвестном измеряемом интервале:времени. ке 40, представляет собой ошибку, допущен- В :Омент,сов:адения ихпульсов в схеме 14 ную при измерени эталонного интервала.форхИруется импульс переброса триггера 15 в 50 После совпадения рецпркулирующих (этассстояние, запрещающее прохождение импуль- лснных) стартового и столового Рмс 1 ульсов В сов через схему 13, в результате;рециркуля- схеме 14 с ее выхода срез клемму 19 Н 1ция срывается, вход 27 комхУтатора 23 поступает Рхпуль,Стартовые импульсы, появляющиеся при ссстветспвующий окончанию нзмерения, прРец 1 Ркуляц;и иа выходе лвнии задержки 5, 55 этом сигнальные входы счетчиков 40 и 41 отчерез клемМу 18,поступают на вход 2 б комму. ключаются от выхода линии задержки 5, однстатора 23 и с его выхода 28 - на первый сиг- временно через выход 34 комхУтатсРа 23 на нальяый:вход преобразователя 29, а через вход начало формирования, последователь- схему ИЛИ 30 - на су.ммирующий,вход счет- ноОтей фсриРРователя 24:подается импульс, чика 31, где записывается число;рециркуля ло которому формирователь 24 вырабатывает ций, соответствующее измеряемому интерва две одинаковые последовательности импуль.лу .времени, сов, следующие одна за друРгой, Обе иоследоС выхода схе 5 мы 14 через,клемму 18 нм- Вательности формируются из Рмпульссв этапульс, характеризующий конец измеРения, по- лонной частоты ,и спихРаОтся с разных вы ступает на вход 27 коммутатора 23. По это. 65 ходов формирователя 24. Число импульсов па"и lгде Лт,- минимально возможное значениезадсожки ополнительной линии 5 с учетомтехнологИческсго разброса, старения и температурНой нестабильности.акой выбор числа т обусловлен необходигмостью обеспечения заданной точности пзиерсния иа всегм дианазоне,возможных изменений от Фсинимума до максимума величинызадержкси Лт Нонпусной линии 5,Первая последовательНость с первого вы.хода формирователя 24 поступает на входыпредварптельнысх управляемых делителей 35и 35.Коэффициент деления иредварительного делителя 35 определяется кодом разности(ошибка измерения эталонного интервала),записанныгм в счетчике 40. В процессе деленияопределяется число интервалов последователтности, соответствующее едИнНце оццрбки,и результат сизмерония в виде частного записывания,в счетчик 43. Коэффициент деленияиредварительного делителя 3 б определяетсякодом числа рециркуляцийзаписанных в счетчике 41 при измерении эталонного интервалавремени. Результат деления в виде частногозаписывается,в счетчик 44, после чего со второго выхода формИрователя 24 на входы основных управляемых делителей 37,и 38,выдаетсявторая последовательность импульсов.Коэффициент деления делителя 37 определяется кодом часпного, записанного гз счетчике 43, а коэффИциент деления делителя 38определяется коном частного, записанного всчетчике 44.В резугльтате деления второй последовательности, с выхода делителя 38,на второйсигнальный вход, преобразователя код - время 29 будут поступать импульсы, равсномернораснределенньте на интервале, равногм длительности последовательности (Т ), где Т, = - -тТпричем число импульсов равно числу рецсиркуляции, полученному при измерении Т,г.Одновременно с выхода делителя 37 наимпульсный вход схемы И 4 б оудут поступать импульсы, равномерно распределенныена интервале, раувНом длительности последовательности, причем число этих импульсов будет соответство 1 вать ошибке, допущенной прииземерении эталонного интервала. Таким образом, .в процессе проИзведеНных огпераций,результат ИзмереНия эталонного интервала идопущенная при его ".змерениии ошибка равномерно распределяются на одинасковых интервалах в виде соответствующих чисел импульсо 1 в, Импульсы ошибки с выхода, делителя 37 через открытую схему И 4 б поступаютна вход 47,коммутатора 23. Число импульсов,поступивших на этот вход, коммутатора, за висит от времени, в течение которого схема И 4 б находится,в открытом состоянии. В свою очередь это время определяется кодом числа, записанного в преобразователе 29, и периодом следовачия импульсов, поступающих на преобразователь с делителя 38.Прн поступлении с делителя 38 на преобразователь 29 числа импульсов, равного числу рециркуляций, записанных в преобразователе 10 гри измерении,неизвестного, интервала времени, с пресбразователя 29 на один из выходов триггера 45 поступает импульс, по которому триггер 45 выдает запрет на схему И 4 б и тем самым прекращает выдачу импульсов ошибки 15 иа вход 47 коммутатора 23.Выделенное число импульсов соответствуетошибке, долущенНой при измерении неизвестного интервала времени. В зависимости от знака ошибки, определенного в счетчике 40, 20 импульсы будут поступать через коммутатор23 либо на вход суммирования, либо на вход вычитания счетчика 31, компенсируя тем самым ошибку, допущенную при измерении неиз вестного;временного интервала. Аналитическое 25 доказательство,подтверждает, что величинасасомПенсйроВанной ошиоки равна величине ошибки, допущенной при измеренНи временнопо интервала. Л=йреи (Лт - Л 1),где Уре - чи ло рециркуляцпй, полученноепри измерении неизвестного интервала Л= РЛ 1,35 где Л - ошибка, подлежащая компенсации,р - число импульсов компенсации, поступивших на счетчик 31. 40 Т Р= -Т, Ти -- Ливреи Т 2,где Т, - период повторения импульсов на выходе основного делителя 38. эгТ=изб 60где Риз - число рециркуляций, получившееся при измерении эталонного интервала. т эг фист азиз65 гиде Т, - период повторения,импульсов на 45 выходе де,тителя 37,Т - длительность временного промежутка определяемого кодом, соответствующим неизвестному измеренному интервалу, записанному в 50 преобразователь 29.где Лг. - число рециркуляций при цдеальгной ионцусной линии 5 (т, е. Лт=М)Тогда число импульсов, неооходимое для ,кохггге.санси ошррокц, допущенной гпри измеренитг,неиззестгого интервала, будет.М, и:ТтТ,ит из 1 ИСтиЗм10Откуда величина скомпенсированной ошибкиравнаЬ-. - ЫЛ - РЛ -реп- рсц ( )1т. е. Л = Л,Таким образом, лакаилиВающаяся ошибкаскомненсирсвагна, и точность измерения теперьопределяет:я лишь величиной выоранного дискрета М и точностью эталонного интервала.Предмет плзобретенцяБУстройство дискретного измерения времен ных.интервалов, содержащее ксогхгутаторы, са,новные и,нониусную линии задержки, формирователи импульсов, триггеры, схемы ИЛИ, схемы совпадений, отличающееся тем, что, с З 0 целью повышения точности измерения времен,ных интервалов, оно снабжено устройством автогматической компенсации ошибки измерения, содержащим распределитель импульсов рециркуляций, включающий в себя счетчики з 5 частного и измерения эталонного интервала, предварительный и основной управляемые делители, распределитель импульсов ошибки, включающий в себя счетчики разности и частного, предварительный и основной управляе мые делители, преобразователь код - время, триггер и схему И разрешения комгпенсациц ошибки, счетчик точного отсчета, коммутатор, формирователь эталонных, последовательностей, схемы ИЛИ и форицрователь эталон ного интервала, при этом сигнальные входы предварительных уггравляемых делителей объе. динены и подключены к первому, выходу формирователя эталонных госледовательностей, а управляемые входы этих делителей соеди. 50 иены с выходагми счетчика измерения эталонного, интервала в распределителе импульсов рециркуляции и с,выходами счетчика разности в распределителе ошибки соответственно, сигнальные входы этих счетчиков объединены ц через коммутатор связаны с выходам нониус. ной линии задержки, сигнальные входы основных управляемых делителей объединены и подключены ко второму выходу форм: рователя эталонных последовательностей, входы управления основных делителей соединены с,выходами соотвепствующего счетчика частного, сигнальный,вход каждото из которых подключен к выходу предварительного управляемого делителя в своем распределителе. зыход основного управляемого делителя в распределителе импульсов рециркуляццй, связан со вторым сигнальным входом, преобразователя код - время, гпервый сигнальный,вход которого через коммутатор подключен к выходу нониусной линии задержки, а выход связан со входом триггера разрешения компенсации ошибки, выход основного управляемого делителя в расгпределителе импульсов ошибки, соединен с импульсным входом схемы И разрешения компенсации ошибки, выход схемы И, через,комхгутатор в завцсггмости от знака ошибки, определяемого счетчиком разности в распределителе импульсов ошибки, связан с одним из входов счетчика точного отсчета, вход сусгмирования которого через схему ИЛИ и коммутатор связан с выходом нонцусной линни задержкисигнальный вход формирователя эталонных последовательностей соединен с пс. точников эталонных сигналов, а вход начало форхгироВания через кювгутатор связан с выходом схемы сс."впадения:конца измерения, сигнальный вход формирователя эталонного интервала подклсцен к источнику эталонных импхппьсов вход формирование столового импульса присоединен к клеххге Старт, а Вход начало,и конец эталонного, интервала через коммутатор связан с выходом схемы совпадения конца измерения ц с выходах начало эталонного (нтервала, который через схему ИЛИ связан таже,с пер 1 вы ходом формирователя,стартового гхгпхльса, .выход конец эталонного интервала подклю-ен ко вто, Ому входу формирователя станового импульса.оставптель Б. КопгиинТехред Л. Казачкова Копректор В. Гутман Стен ина Репакто Заказ 935/1367ЦНИ ПодппсноР п, Харьк. фил. пред. Патент Изд. Л"в 821 Т И Государственного комитета Сове по делам изобретений и отк Москва, Ж, Раугпская наб