Устройство для измерения временных интервалов

И, Н.Ле 7 г) Автор изобретен 7) Заяв 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИНТЕРВАЛОВ ЕМЕННЫХ Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, которое содержит два кварцевых генератора тактовых импульсов с близкими частотами, генератор частоты биений, делитель частоты на два, )-триггер, селектор, счетчик, индикатор и узел управления 12 .Это устройство обладает высокой точностью и разрешающей способностью, которые достигаются за счет близости час тот генератора, высокой стабильностью в работе - эа счет првменения в качестве тактовых генераторов кварцевых геюраторов, работакапи в непрерывном режиме. Недостаток изве небольшой диапазон Диапазон измерений ограничен длительно вания импульсов од генераторов. В случа ния этого периода,растает погрешностИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения воспроизводимых временных интервалов.Известно устройство для иэмеренйя5 временных интервалов, которое построено на принципе статистического осреднения результатов промежуточных измерений, выполненных методом прямого эа полнения измеряемого интервала импуль 1 о сами образцовой частоты и их подсчета, содержит элемент ИЛИ, переюпочатель, триггер, элемент совпадения, генератор, переменный делитель частоты, блок фбрмирования переменной задержки, блок из- ц 5 мерения среднего значения вериода 1).Однако этому устройству присущи следующие недостатки: болыное число промежуточных измерений, необходмых для обеспечения заданной точности оконча 2 о тельного результата; большой объем обо рудования; невозможность получения окончательного результата измерений без дополнительных расчетов. устройства измерения интервалов. этого устройства тью периода следо го иэ кварцевых е простого увеличь- пропорционально возкзмерений.21 4ной 3 -триггер 12, основной селектор 1 3,счетчик 14 и блок 15 индикации.Периоды следования импульсов генера-,торов 1 и 11 выбираются из условиянониусного преобразова ния, например(3) Щ=и= =- Т 2 та Ь, Т 1-Т Устройство для измерения временных , интервалов содержит первый кварцевый ге.5 Е нератор 1 тактовых импульсов, дополнительный 3-триггер 2, дополнительный селектор 3, делитель 4 частоты с перемен, ным коэффициентом деления, К 5 -триггер 5, СЧЕТЧИК 6 ЧИСЛа ИЗМЕрЕНИй, бЛоК 7 55 пуска, содержащий кнопку 8 и К-триггер 9, блок 1 О управления, .второй кварцевый генератор 11 тактовых импульсов, основ 3 9607Цель изобретения - расширение диапае. зона измерений временных интервалов без ухудшения точности измерений.Поставленная цель достигается .тем, что, в устройство для измерения времен ных интервалов, содержащее первый и второй кварцевые генераторы тактовых импульсов, 3 -триггер, тактовый вход которого соединен с выходом второго кварцевого генератора тактовых импульсов и с одним из входов селектора, другой вход которого соединен с выходом р-триггера, а выход - с счетным входом счетчика, выходы которого подключены к первому входу блока индикации, блок управления, первый выход которого соединен с установочным входом счетчика, дополнитель. но введены 3)-триггер, селектор, делитель с переменным коэффициентом деле. ния, блок пуска, К 5 -трщтер и счетчик Е числа измерений, выход которого соединен с входом блока управления, второй вход которого подключен к второму входу блока индикации, выход блока пуска соединен с О -входом дополнительного 3) - триггера, тактовый вход которого соединен с выходом первого кварцевого генератора тактовых импульсов и первым вхо дом дополнительного селектора,. второй вход которого .соединей с выходом допол нительного 3-трщтера, Р-вход которого подключен к установочным входам счетчика числа измерений и блока пуска и к первому входу блока управления, выход дополнительного селектора соединен с вхо Э 5 дом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с Я-входом Р -триггера и входом объекта измерений, выход которого подключен к Р-входу Я 6-триггера, выход ае которого подключен к счетному входу счетчика числа измерений и О-входу основного 3-триггера. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения временных интервалов; на фиг. 2 временные диаграммы поясняющие его работу. где И - число из наФурального ряда г1,2,.,Т - период следования импульсов генератора 1;Т - период следования импульсов гь 2.нератора 11.В предлагаемом устройстве реализуется линейный закон модуляции фазы появления стартовых импульсов относителенно делений шкалы, образованных фронтамиимпульсов генератора 11.Коэффициент деления К делителя 4 частоты не может быть произвольным, а выбирается из соотношенияКЧа с. -, (2)Т.Т 1-Т 2где М 1,2;= 0,1,2 .Т- период следования импульсоввторого генератора 11;Гпериод следования импульсовпервого генератора 1, а коэффициент пересчета М счетчика 6 числа измеренийвыбирается из соотношения где И - число промежуточных измеренийв одном полном измерении;- шаг интерполяции периода вто рого кварцевого генератора тактовых импульсов, равный разрешающей способности устройства,Устройство для измерения временных интервалов работает следующим образом.В исходном состоянии все счетчики обнулены, триггеры установлены в нуль, С приходом пускового импульса от кнопки 8 К -триггер 9 устанавливается в единичное состояние и.на О -вход Э триггера 2 поступает положительный перепад напряжения. После этого первый же импульс, поступающий с генератора 1 на тактовый вход Э-триггера 2, своим возрастающим фронтом переводит его в единичное состояние. В следствие этого открывается селектор 3 и импульсы с генератора 1 поступают через открытый селектор 3 на вход делителя 4 частоты с переменным коэффициентом деления.21 6Число, зафиксированное в блоке 15,является результатом измерения, При новом нажатии кнопки 8 произойдет новоеизмерение. Если же отсоединить Р,-входР 5-триггера 9 от выхода сброса блока10 управления, то измерения будут автоматически повторяться с периодом, задаваемым частотой генератора 1 и коэффициентом деления К делителя 4 частоты.Временные диаграммы построены в ссответствии с соотношением (2).На диаграмме (фиг. 2) изображены импульсы последовательности гечератора 11(фнг. 2 а), генератора 1 (фиг. 2 б), атакже измеряемые импульсы, сформированные В 6-триггером 5 (фиг,2 в), для нескольких последовательных циклов измерений. Совпадение фронтов импульсов генераторов 1 и 1 1 в начале измерений условно,Фронты в начале измерений могут бытьв произвольном положении друг относительно друга. Результат окончательныхизмерений от этого не изменится. Поэтому из состава устройства исключены генератор частоты биений и делитель частоты биений и делитель частоты на два.В отличие от известного устройствавдоль измеряемого импульса (сформированного триггером 5) скользит не одинфронт импульса генератора 11, а рядфронтов. Причем число импульсов в рядузависит от длительности измеряемого интервала, а от цикла к циклу в одном измерении может отличаться на единицу.Если измеряемый импульс имеет длительность 1 Т, что число фронтов импульсов генератора 11, совпадающих с нимпо времени, И=1 или и=О, то есть приэтом предлагаемое устройство реализуетситуацию, имеющую место в известном.. устройстве, как частный случай. 5 9607Первый импульс с выхода делителя 4 в качестве стартового импульса поступает на вход обьекта измерений и на 5 вход. В 5 -триггера 5, устанавливая его и единичное состояние. Положительный 3 перепад напряжения с выхода 1 К -триггера 5.поступает на;Ь-вход ;у -триггера 12 р -трщтер 12 опрокидывается возраста ющим фронтом первого же импульса, поступившего после этого момента с выхода генератора 11. Импульсы генератора 11 через селектор 13 проходят на вход, счетчика 14, где подсчитываются.Импульс Стопф, сформированный на выходе объекта измерений, поступает на 1 ф Ц-вход К -триггера 5 и переводит его в нулевое состояние, Отрицательный пе, репад напряжения с выхода трщтера 5 поступает на Я-вход 5-триггера 12 и первый же последовавший за этим момен-й том фронт импульса генератора 11 перево дит триггер 12 в нулевое состояние, прекращая с помощью селектора 13 доступ импульсов генератора 11 на вход счетчика 14, отрицательный перепад с выхода ф триггера 8 поступает на счетчик 6 чиола измерений и фиксируется в нем как первый отсчет.На этсв заканчивается первое промежуточное измерение. ЗОС приходом следующего импульса с выхода делителя 4 частоты весь цикл повторяется. Причем результаты измерений каждого цикла суммируются в счетчике 14, а фаза стартового импульса в каждоми новом цикле смещается вдоль делений шкалы, образованной передними фронтами импульсов генератора 11, на шаг интер-,поляции Ь Т 1-Т 2. Этим шагом и определяется разрешающая способность 46 устройотва. Благодаря выполнению соотношений (1), (2), (3) к моменту прихода и-го импульса с выхода делителя 4.фаза стартового импульса пройдет все И значений, на которые как бы разбивается период Т 2 генератора 11. С приходом й-го импульса с выхода делителя 4 счетчик 6 числа измеренийИ переполняется и импульс переполнения поступает в блок 10 управления, которыйсначала вырабатывает импульс переписи, и число, зафиксированное в счетчике 14, переписывается в блок 15 индикации, а , затем вырабатывает импульс установки, который срабатывает в нуль все триггеры и счетчики. Если в известном устройстве длитель" ность измеряемого импульса ограничена величиной Т 2, то в данном устройстве такое ограничение снято за счет введения в его состав делителя 4 и счетчика 6 и подключения входа объекта измеренийк выходу делителя 4.Длительность интервала времени, измеряемого данным устройством, может быть практически любой, в зависимости от нужд конкретного применения,Блок управления устройства может включать два элемента задержки, соеди:- ненные последовательно. С выхода первого устройства задержки снимается сигнал йереписи информации со счетчика 14/7 М 07 в блок 15, а с выхода второго элемента задержки - установочный сигнал.Таким образом, предлагаемое устройство для измерения временных интервалов способно измерять с высокой точноо тью временные интервалы в широком диапазоне нх длительностей.Благодаря этому в значительной степени расширяется область применения устройства, так например, оно может й быть использовано для измерения длительностей до неподвижных или перемешивающихся с небольшой скоростью обьектов, контроля временных параметров генераторов парных импульсов, работаю ф щих в режете внешнего запуска, определения метрологических характеристик линий задержки, имитаторов дальности и т.п,формула изобретенияУстройство для измерения временных интервалов, содержащее первый и второй О кварцевые генераторы тактовых импульсов, В -триггер, тактовый вход которого соединен с выходом второго кварцевого генератора. тактовых импульсов и с одним иэ входов селектора, другой вхса которо- ЭЭ гю соединен с выходом О -триггера, а выход - с счетным входом счетчика, выходы которого подключены к первому входу блока индикации, блок управления, перщай выход которого соединен с установочным входом счетчика, о т л и ч ав ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений временныхинтервалов без ухудшения точности измерений, в него дополнительно введены;О-триггер, селектор, делитель с переменяем коэффициентом деления, блок пуска,Р 5 -триггер и счетчик числа измерений,выход которого соединен с входом блокауправления, второй выход которого подипочен к второму входу блока индикации,выход блокапуска соединен с ) -входомдополнительного р-трщтера, тытовыйвход которого соединен с выходом первого кварцевого генератора тактовых импульсов и первым входом дополнительнго селектора, второй вход которого соединен с выходом дополнительного Э -триггера, Р-вход которого подключен кустановочным входам счетчика числа измерений и блока пуска и к первому выходу блока управления, выход дополнительфного фселектора соединен с входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с5 -входом К -триггера и входом объекта измерений, выход-которого подключенк В-входу Ж -триггера, выход которого ,подключен к счетному входу счетчикачисла измерений и Э-входу основного;) триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРдписное НИИП филиал Ф