Устройство для измерения серии временных интервалов

,ЯО 14658 С 04 Г 1 О/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНПРИ ГКНТ СССР ТЕТЫТИЯ ВСЕИВЗНЩт 1; 1. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ск ни(57) Изобретение отельной технике и СССР 1977, ССР 1.97 9. Я СЕР де тель ствР 10/04,тельствоГ 10/04,ДЛЯ ИЗМЕРЕНОВтноситсяпозволяет измерумень(21) 4191902/24-21(53) 681;325,3(08 шить флюктуационную погрешность,Устройство содержит запоминающее устройство 9 и счетчик 10 адреса. Введениебинарного квантователя 3, блока 4 управления, Э-триггера 5, преобразова"теля 6 код-временной интервал, корректора 7 кода, блока 8 формированияприращения и блока 11 регистрации позволяет измерение проводить в следящем режиме в Ю каналах измерения,Кроме того, наличие анализа кодов позволяет восстановить работу устройства при наличии сбоя. В описании приведены примеры реализации блока 4 управления, корректора 7 кода и блока8 формирования приращения. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к измерительной технике.Цель изобретения - уменьшениефлюктуационной погрешности.На фиг. приведена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - схемаблока управления; на фиг.3 в схемакорректора кода; на фиг,4 - схемаблока формирования приращения; нафиг,5 - временная диаграмма работыустройства.Устройство содержит информационный вход 1, вход 2 синхронизации,бинарный квантователь 3 блок 4 управления, 0-триггер 5, преобразователь код - временной интервал 6, корректор кода 7, блок Формирования приращения 8, запоминающее устройство9, счетчик адреса 10, блок регистрации 11 и выходную информационную шину 12 устройства,10 20 Вход синхронизации 2 устройства соединен с входом "Запуск" блока управленения 4 входом "Сброс" счетчика адреса 10, входом "Сброс" преобразователя код-временной интервал 6 и с входом "Сброс" корректора кода 7.Информационный вход 1 устройства подключен ко входу бинарного квантователя 3, выход которого соединен с информационным входом П-триггера 5, прямой выход которого подключен к первому входу управления блока формирования приращения 8, выход которого соединен с первым входом корректора кода 7, с информационным входом блока регистрации 11 и с информационным входом запоминающего устройства 9, выход которого подключен ко второму входу корректора кода 7, выход которого соединен с информационными входами блока формирования приращений 8 и преобразователя код-интервал 6, вы ход которого подключен к входу синхронизации Р-триггера 5 и входу "Строб" блока управления 4, первый выход которого соединен со счетным входом счетчика адреса 1 О, выходы всех разрядов которого подключены к адресным входам блока регистрации 11 и запоминающего устройства 9, вход Запись которого соединен со входом "Запись" корректора КОДа 7, ВхоДОм "Запись" блока регистрации 11 и вторым выходом блока управления 4, третий выход которого подключен ко входу "Запись" преобразователя код -временной интервал 6, а второй входуправления блока формирования приращения 8 соединен с выходом младшегоразряда счетчика адреса 10, выходпереполнения которого подключен ковходу "Сброс" блока управления 4, авыход блока регистрации 1 являетсявыходом устройства.Блок управления 4 содержит триггер 13, элемент И 14, элементы задержки 15 и 6, элемент ИЛИ 17 и элемент задержки 18. Вход "Сброс" блокауправления соединен с входом установки в ноль триггера 13, вход установки в. единицу которого подключенк входу Запуск" блока управления ивходу элемента. ИЛИ 17, второй входкоторого соединен с первым выходомблока управления и через элемент задержки 16 подключен ко второму выходу блока управления, который черезэлемент задержки 15 соединен с выходом элемента И 14, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера 13, а второй вход соединен свходом нСтроб" блока управления, третий выход которого через элемент задержки 18 подключен к выходу элемента ИЛИ 17.Корректор кода 7 содержит вычитатель 19, регистр 20, блоки сравнения кодов 21 и 22, сумматоры 23 и24 и коммутатор 25,Первый информационный вход корректора кодов соединен с информационными входами регистра 20, входызаписи информации и обнуления которого подключены соответственно к входам "Записать и "Сброс" корректоракодов, второй информационный вход которого соединен с первым информационным входом первого числа коммутатора 25 и входомпервого числа вычитателя 19, вход второго числа которогоподключен к информационному выходурегистра 20 и первым информационнымвходам сумматоров 23 и 24, на вторыевходы которых поданы соответственнокоды первой К 1 и второй К 2 констант,а выходы сумматоров 23 и 24 подключены соответственно ко второму итретьему информационным входам второго и третьего чисел коммутатора25, первый и второй адресные входыкоторого соединены с выходами блокасравнения 21 и 22 соответственно,первые информационные входы которыхобъединены и подключены к информа1465870 ционным выходам вычитателя 19, а навторые входы блоков сравнения 21 и22 поданы соответственно коды первой К 1 и второй К 2 константБлок формирования приращения 8содержит элемент ИСКЛЮЧАЮ 01 ЕЕ ИЛИ 26и сумматор - вычитатель 27,Первый вход управления блока формирования приращений соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ26, второй вход которого подключенк второму управляюшему входу блокаформирования прирашения, а выходэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 соединенс входом управления операцией сумматора-вычитателя 27, информационныйвход которого подключен к информационному входу блока формированияприращения, информационный выход которого соединен с информационным выходом сумматора - вычитателя 27, навторой информационный вход которогоподключен код, эквивалентный единице.Устройство работает следующим образом,Для обеспечения измерения сериивременных интервалов между переходами высокочастотного заполнения радиоимпульса на вход устройства подаетсяпоследовательность радиоимпульсов изапускающих синхроимпульсав Входнойрадиоимпулъс с высокочастотным заполнением поступает и на информационныйвходустройства, (фиг.5 а).Необходимым условием для осущест-.вления измерения является известность диапазона изменения мгновеннойчастоты высокочастотного заполненияотЙ,дойВеличины констант К, и К определяются как отношение длительностейполупериодов Т, и Т сигнала высокочастотного заполнения Г 1 и Г и дискрета квантования ЬС временного интервала в преобразователе код - временной интервал 6:Т Т:К лЬС При этом, возможны три результа 55та сравнения разности с выхода вычитателя 19,1, Выходной код больше 1 иаченияК, и меньше К,На выходе бинарного квантователя 3 формируется последовательность импульсов (фиг 5 б).В качестве занускаюших импульсов используются импульсы синхронизации (фиг.5 в), сопровождающие каждый радиоимпульс и наступающие на вход синхронизации 2. По импульсу синхронизации ( фиг.5 в)осуществляется установка в исходноесостояние по входам Сброс" преобразователя код-временнай интервал 6,корректора кода 7 и счетчика адреса10.В блоке управления 4 по синхроимпульсу, поступающему на вход "ЗаО пуск 11, триггер 13 устанавливаетсяв единичное состояние, отпирая элемент И 14 для прохождения импульсов,поступающих на вход "Строб с выхода преобразователя код - временной5 интервал 6, Этотже импульс, проходяший через элемент ИЛИ 17 и элементзадержки 18,поступает на третий выход блока управления 4 (фиг,5 г). Стретьего выхода блока управления им 20 пульс поступает на вход управлениязапиеью преобразователя код - временной интервал 6,Считываемая информация 1- результата измерения временного положе 25 ния нулевого перехода через 1 01 сигнала высокочастотного заполнения свыхода запоминающего устройства 9 (снулевого адреса, так как счетчик адреса 10 обнулен) поступает на второй30 информационный вход корректора ко-:да 7.Корректор кода функционирует следуюшим образом. Из кода, поступившего на второй информационный вход корректора кода вычитывается код, хранящийся в регистре 20.Запись кода в регистр 20 осущестн 11вляется по импульсу Запись , поступающему со второго выхода блока уп 40 равления 4,Код на вход регистра 20 поступает с выхода блока формирования приращения 8 через первый информационныйвход корректора кода 7, Вычитание45 кодов со второго информационного входа корректора кода и выхода регистра20 осуществляется с вычитателя 19,Полученная разность кодов поступаетна первые входы блоков сравнения ко 50 дов 21 и 22 и сравнивается с кодами,эквивалентными значениям величин кокстант К, и К1465870 В блоке управления 4 импульс с выхода элемента задержки 15 задерживается в элементе задержки 16 и через первый выход блока управления 4 поступает на счетный вхп :четчика ад 55 В этом случае на выходах блоковсравнения кодов 21 и 22 формируетсякод адреса, который обеспечиваетпрохождение на информационный выходкорректора кода 7 первого числа -со второго информационного входа,Прн этом, на выходе корректоракода 7 формируется код результатапредыдущего цикла измерения, поступившего с выхода запоминающего устройства 9,2, Выходной код с выхода вычитателя 19 меньше значения К или имеет отрицательное значение. При этом,на выходах блоков сравнения 21 и 22формируется код адреса, который обеспечивает формирование на выходе корректора кода 7 кода второго числа,т.е. выходного кода сумматора 23,Сумматор 23 осуществляет суммирование значения кода с выхода регистра 20 (для нулевого номера перехода высокочастотного заполнениячерез "0" значение регистра 20 равно нулю за счет обнуления) с величиной константы К. На выходе корректора кода формируется код нижнейграницы диапазона,3, Выходной код с выхода вычитателя 19 больше величны К (верхнейграницы диапазона) в этом случае навыходах блоков сравнения кодов 21 и22 формируется код адреса, которыйобеспечивает поступление на выходкорректора кода 7 кода с выхода сумматора 24,Сумматор 24 обеспечивает суммирование значения кода с выхода регистра 20 с значением константы К,Откорректированный в корректорекода 7 код поступает на информационный вход преобразователя код - временной интервал 6 и на информационный вход блока формирования приращения 8.В преобразователь код - временнойинтервал 6, код с выхода корректоракода 7, записывается по импульсу стретьего выхода блока управления 4(фиг,5 г) и начинается преобразование записанного кода в длительностьвременного интервала.По окончании преобразования навыходе преобразователя код - временной интервал 6 формируется строб-импульс (фиг.5 д), поступающий на входсинхронизации 0-триггера 5, по которому записывается значение уровня 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 сигнала на выходе бинарного квантователя 3 (фиг 5 б) в П-триггер 5,Сигнал на выходе 0-триггера 5 управляет блоком формирования приращения 8,Для нулевого адреса на выходесчетчика адреса О (и для всех четных адресов) младший разряд адресаравен нулю.Нулевой уровень сигнала на второмуправляющем входе блока формированияприращения 8 и соответственно на одном из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 26 приводит к тому; что сигнал свыхода П-триггера 5 управляет сумматором-вычитателем 27 без инверсии.При этом, если уровень сигнала на выходе Э-триггера 5 нулевой, то к коду,соответствующему временному положению нулевого перехода сигнала высокочастотного заполнения через ноль, поступившему с выхода корректора кода7, прибавляется единица (значениевременного инТервала увеличивается),Если уровень сигнала с выхода Отриггера 5 равен единице, то из кодавычитается единица (значенне временного интервала уменьшается), Сформированный код с выхода сумматора-вычитателя 27 блока формирования приращения 8 импульсом со второго выходаблока управления 4 (фиг.5 е) записывается в запоминающее устройство 9,блок регистрации 1 и в регистр 20корректора кода 7. Импульс записи(фиг.5 д) в элементе задержки 15 блока управления 4, который поступаетна элемент задержки 15 через элемент И 14.Результат г-го измерения нулевого перехода высокочастотного заполнения через ноль записывается в запоминающее устройство 9 по нулевомуадресу,.В регистр 20 корректора кода 7информация записывается для вычисления следующих границ диапазона измерения первого перехода через нольсигнала высокочастотного заполнения.7 1465 реса 10, устанавливая на его выходе код первого адреса.Емкость счетчика адреса 1 О определяется числом измеряемых времен ных интервалов., Это же число определяет и количество адресов запоминающего устройства 9.и блока регистрации 1 1.Далее устройство осуществляет 10 1-ое измерение первого перехода сигнала высокочастотного заполнения через ноль.Измерение 1-го интервала отличается тем, что в регистре 20 корректора кода 7 записан код временного интервала нулевого перехода сигнала высокочастотного заполнения через ноль.Результат (1-1)-го измерения первого перехода сигнала высокочастотного заполнения через ноль с выхода запоминающего устройства 9 поступает на второй информационный вход корректора кода 72В корректоре кода 7 этот код сравнивается с границами диапазона временного положения нулевого перехода через ноль сигнала высокочастотного заполнения плюс величина константы К(1 +К,) и временного положения нулевого перехода через ноль сигнала высокочастотного заполнения плюс константа К(С +К).3. Формирование приращения в блокеформирования приращения 8 в первойточке измерения (как и во всех нечетных) отличается от формирования 5 приращения в нулевой точке измерения(как и во всех четных).Поступающий младший разряд счетчика адреса 1 О в нечетных интервалахизмерения имеет единичное состояние.Это единичное состояние на входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 обеспечивает инвертирование выходного сигнала0-триггера 5, т.е. сигнал управленияна входе сумматора - вычитателя 27 5 инвертируется.Таким образом, если сигнал на выходе П-триггера 5 имеет единичное со, стояние - значение записываемого взапоминающее устройство 9 и корректор код 7 временного интервала увеличивается Если же уровень сигналана выходе Р-триггера 5 имеет нулевоезначение, то величина кода временного интервала уменьшается, 5Использование элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 в блоке формирования приращения 8 позволяет организоватьслежение как за положительными, таки за отрицательными переходами черезноль сигнала высокочастотного заполнения радиоимпульса.По окончании измерения всех К пе.реходов сигнала высокочастотного заполнения через ноль на выходе счет"чика адреса О формируется сигнал переполнения, который поступает на вход"Сбросп блока управления 4 и устанавливает триггер 11 в нулевое состояние. 50 При этом, запрещается поступление строб-импульса (фиг,5 д) с выхода преобразователя код - временной интервал в блок управления 4, т.е. прекращается формирование импульсов, управляюших записью запоминающего устройства 9, блока регистрации 11, корректора кода 7, преобразователя код - временной интервал 6 и счетчиНа вычитателе 19, на входе кодавторого числа, устанавливается код,записанный в регистр 20 в результате1-го измерения нулевого перехода через ноль сигнала высокочастотногозаполнения, Это обеспечивает проверку новых границ диапазона измерения.Скорректированный код с выходакорректора кода 7 поступает на входпреобразователя код - временной интервал 6 и записывается сигналом стре-ьего выхода блока управления 4(фиг.5 г).,На третьем выходе блока управления 4 формируется импульс, задержанный в элементе задержки 18 и поступивший через элемент ИЛИ 17 с выхода элемента задержки 16,Временной интервал, формируемыйдля измерения первого перехода отсчитывается от импульса "Сброс" преобразователя код - временной интервал 6до момента появления первого строба(фиг,5 д), так как после формирования 870 8нулевого временного интервала пре"образователь код - временной интервал 6 не обнуляется,После окончания первого временного интервала повторяется формирование импульсов записи корректора кода7, запоминающегоустройства 9 и блокарегистрации 11,165870 О 9 14 ка адреса 10, Иа этом режим 1.-го цикла измерения заканчивается.При этом, в запоминающем устройстве 9 и блоке регистрации 11 хранятся значения измеренных временных интервалов, Информация может быть считана из устройства по выходным шинам блока регистрации 11, являющихся выходными шинами 12 устройства.В переходном режиме т.е, на первом цикле измерения, значение кодан, хранящихся в запоминающем устройстве 9, - произвольноеВо время первого цикла измерения эти коды корректируются, как указано: последующий кад больше предыдущего на величину не меньше константы К, и не больше константы К, а значение кода, хранящегося па нулевому адресу, не меньше константы К, и не больше константы К Затем продолжается переходный процесс, т,е, значения кодов временных интервалов уточняются в каждом цикле, измерения до достижения установившегося значения, Введение констант К, и Кобеспечивает также временную селекцию страбон, что обеспечивает возврат страбон при случайном сбое устройства при воздействии помехи. Таким образом, изобретение позволяет уменьшить величину флюктуацианной погрешности при измерении в условиях .помех. Это обеспечивается тем, что измерение ведется в следящем резиме в Б каналах измерения, Кроме того, наличие анализа кодов позволяет восстановить работу устройства при наличии сбоя. Ф о р м у л а и э обретения входом "Сброс" корректора кода и свходом синхронизации устройства,сигнальный вход которого соединен с вхадам бинарного квантавателя, выход которага подключен к информационномувходу П-триггера, прямой выход котарага соединен с первым входом управления блока формирования прира щений, выход которого подключен кпервому входу корректора кода, к информационному входу блока регистрации и информационному входу запоминающего устройства, выход которого 15 соединен с вторым входом корректоракода, выход которого подключен к информационному входу блока формирования приращений и к информационномувходу преобразователя кад ввремен ной интервал, выход которого соединен с входом "Строб блока управления и с входом синхронизации Р-триггера, а первый выход блока управления подключен к счетному входу. счетчика адреса, выходы всех разрядов которого соединены с адресным входомблока регистрации и с адресными входами запоминающего устройства, входЗапись которого подключен к входу 30 Запись" корректора кода, к входу"Запись" блока регистрации, к второму выходу блока управления, третийИвыход которого соединен с входом Запись преобразователя код - времен най интервал, а второй вход управления блока формирования приращенийподключен к выходу младшега разрядасчетчика адреса, выход переполнения11 1которого соединен с входом Сброс 40 блока управления, а выход блока регистрации является выходом устройства.1. Устройство для измерения серии временных интервалов, содержащее счетчик адреса, запоминающее устройство и информационный вход, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения флюктуационной погрешности измерения, в него введены преобраэонатель код - временной интервал, бинарный квантователь, В-триггер, блок формирования приращения, корректор кода, блок регистрации, блок управления, вход Запусккоторого соединен с входом "Сброс" счетчика адреса, входом "Сброс" преобразователя код - временной интервал, с 2. Устройство па п.1, а т л ич а ю щ е е с я тем, чта блок управления содержит триггер, элемент И,элемент ИЛИ и три элемента задержкипричем выход первого элемента задерж-.ки является вторым выходом блока управления и подключен к вхоДу второго 50элемента задержки, выход которогоявляется первым выходом блока управления и подключен к первому входуэлемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего элемента задержки, выход которого является третьим выходом блока управления, входнЭапускп которого подключен к второму входу элемента ИЛИ и к входу1465870 тр установки триггера в единичное состояние, а вход первого элемента эадержки соединен с выходом элемента И, первый вход которого является вхо 11 15 дом Строб блока управления, вход 11 11Сброс которого подключен к входу установки в нулевое состояние триггера, прямой выход которого подключен к второму входу элемента И, 103. Устройство по п.1, о т л и - ,ч а ю щ е е с я тем, что корректор кода содержит два блока сравнения кодов, два сумматора, вычитатель, регистр и коммутатор, ннформацион ный выход которого является выходом корректора кодов, первый информационный вход которого соединен с информационными входами регистра, входы записи информации и обнуления кото О рого подключены соответственно к входам "Запись 11 и чСброс" корректора кода, второй информационный вход которого соединен с первым информационным входом первого числа коммутатора 25 и входом первого числа вычитателя, вход второго числа которого подключен к информационному выходу регистра и первым информационным входам первого и второго сумматоров, на вто- ЗО рые входы которых поданы соответственно коды первой и второй констант, а выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к второму и третьему информационным входам второго и третьего чисел коммутатора, первый и второй адресные входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, первые информационныевходыкоторых объединены и подключены к информационным выходам. Вычитателя, а на вторые входы первого ивторого блоков сравнения поданы соответственно коды первой и второйконстант.4. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирова-. ния приращения содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, сумматор-вычитатель, вход управления операцией которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом управления блока формирования приращения, второй вход управления которого подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а информационный вход блока формирования приращений соединен с входом кода первого числа сумматора-вычитателя, на входе второго числа которого установлен код 1 , а выход сумматора-вычитателя является выходом блока формирования приращений,1465870Составитель Ю.Шишкинедактор И,Сегляник Техред Л.Олийнык Корректоароши946/49 Тираж 364 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5оизводственно-издательский комбина. Патент , г. жгор д, угю о л, Гага ина 10Р р