Устройство для измерения временного положения и длительности импульса

, 15221 В 4 С 04 Г 10 0 ИЗОБРЕТЕН И ОПИС ЛЬСТВ ТОРСНОМУ СВИ л ни аиЕМЕНзов длимп и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНОГО ПОЛОУЕНИЯ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИПУЛЬСА(57) Изобретение относится к импной технике и может быть исполья измерения временного положеульса с неточно известной дл тельностью в составе аппаратуры радиосвязи, радиолокации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного изменения длительностиимпульса и его временного положенияпрн воздействии широкополосной помехи, Дпя этого в устройство введеныуправляемые ключи 1, 13, 16, 24, инверторы 4, 1 О, 23, 25, сумматоры 11,15, 28, Формирователь 7 управляющихимпульсов, элементы задержки 8, 12,21, умножитель 9, интегратор 14, указатели 17, 26 экстремума, аттенюатор 19, генератор 20 управляющихимпульсов, генератор 22 линейно изменяющегося напряжения, счетчик 27времени. Кроме того, устройство содержит интегратор 2, элемент 3 задержки, сумматор 5, указатель 6 экстремума, счетчик 18 времени. 25 ил.1522147 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для изиерения временного положения импульса с неточно известной длитель 5 ностью в составе аппаратуры радиосвязи, радиолокации, автоматического контроля и управления.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет одновременного измерения длительности импульса и его вреиенного положения при воздействии широкополосной помехи.На Ьиг.1 приведена структурная схема устр ойс тв а для измерения временного положения и длительности импульса; на фиг.2-25 приведены временные диаграммы видов преобразований, которым подвергается иипульс при про хождении разных элементов устройства.Устройство для измерения временного положения и длительности импульсов ф (Фиг,1) содержит первьп управляемый ключ 1, первый интегратор 2, первый 25 элемент 3 задержки, первый инвертор 4, первьп сумматор 5, первьп указатель 6 экстреиуиа, формирователь 7 управляющего импульса, второй элемент 8 задержки; уиножитель 9, второй инвертор 10, второй сумматор 11, третий элемент 12 задержки, второй управляемый ключ 13, второй интегратор 14, третий сумматор 15, третий управляемый ключ 16, второй указатель 17 экстремума, первый счетчик 18 времени, аттенюатор 19, генератор 20 управляющих импульсов, четвертый элемент 21 задержки, генератор 22 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), третий инвертор 23, четвертый управляемьп ключ 24, четвертьп ивертор 25, третий указатель 26 экстремума, второй 27 счетчик времени и четвертьп сумматор 28.Входная шика устройства соединена с сигнальным входом первого управляемого ключа 1, выход которого соединен с первым входом первого интегратора 2 и через третий элемент 12 задержки с сигнальным входом второго . управляемого ключа 13, выход первого интегратора 2 соединен с первым входом первого суиматора 5 и входом первого элемента 3 задержки, выход которого через первый инвертор 4 соединен 55 с вторым входои первого сумматора 5, выход которого через первый указатель б экстремума соединен с входом формирователя 7, выход которого соединенс первыми входами уиножителя 9 и второго сумматора 11, входом управлениявторого управляеиого ключа 13, входом ГЛИН 22 и через второй элемент 8задержки с вторыи входом умножителя9, выход которого соединен с входомуправления третьего управляемого ключа 16 и через вторбй инвертор 10 свторыи входои сумматора 11, выход которого соединен с входом управлениячетвертого управляемого ключа 24,сигнальный вход которого соединен свыходом третьего сумматора 15 и сигнальным входом третьего управляемогоключа 16, выход которого через второй указатель 1 экстремума соединенс входом первого счетчика 18, выходкоторого соединен с первой выходнойшиной устройства и входом аттенюатора 19, выход которого соединен с первым входои четвертого сумматора 28,второй вход которого соединен с выходои второго счетчика 27, вход запуска которого соединен с выходомчетвертого элемента 21 задержки,вход которого соединен с входом управления первого управляемого ключа1 и первым выходом генератора 20,второй выход которого соединен с входами сброса первого и второго интеграторов 2 и 14, первого, второго итретьего указателей б, 17 и 26 экстремума, первого и второго счетчиков18 и 27 времени, вход второго счетчика 2 соединен с входом запускапервого счетчика 18 и выходом третьего указателя 26 экстремума, вход которого через четвертый инвертор 25соединен с выходои четвертого управляемого ключа 24, выход второго управляемого ключа 13 через второй интегратор 14 соединен с первым входомтретьего сумматора 15, второй входкоторого через третий инвертор 23 соединен с выходом ГЛИН 22, выход четвертого сумиатора соединен с второйвыходной шиной устройства. Устройство работает следующим образом.В исходпои состоянии ключи 1, 13, 16 и 24 закрыты, следовательно входной сигнал х И)=Б(сДД )+п(С),состояций из измеряемого импульсаго импульса (Фиг,12), и максимум - в точке, соответствующей заднему фронту того же импульса. Сигнал с выхода сумматора 15 поступает на вхо 5 ды ключей 16 и 24, которые в совокупности с блоками 8-11 образуют коммутатор, поочередно подключающий к выходу сумматора 15 входы инвертора 25 и указателя 17. Действительно, из диаграмм на Фиг.17-20, показывающих Форму выходных сигналов блоков 8-11 соответственно, видно, что на выходе умпожителя 9 в результате перемножения задержанного на время Ти,а/2 эле ментом .8 задержки и не задержанного импульсов с выхода Формирователя 7 образуется импульс, начинающийся в момент й +Т иа/2 и заканчивающийся влмомент+2 Тиа-Те;и (Фиг.18). Здесь ,л- момент срабатывания указателя 6. После инвертирования инвертором 10 (Фиг.19) этот импульс складывается в сумматоре 11 с выходным сигналом формирователя 7, В результате на вы ходе сумматора 11 образуется импульс (фиг.20), начинающийся в моменти заканчивающийся в момент Ф +Тички/2Следовательно, в течение времени от ъ+Т ь,а/2 открыт ключ 24 и сигнал (Фиг,16) с выхода сумматора 15 поступает на вход инвертора 25 (фиг.21). Инвертированный сигнал (Фиг,22) поступает па вход указателя 26, В момент достижения сигналом с выхода инвертора 25 (Фиг,22) абсолют ного максимума указатель 26 вырабатывает импульс показанный на Фиг.24. Таким образом, указатель 26 Фиксирует момент появления переднего Фронта измеряемого импульса, задержанного на время Тиа, Сигнал с выхода указателя 26 останавливает счетчик 27 времени и запускает счетчик 18 времени. В свою очередь, счетчик 27 времени был запущен генератором 20 через элемент 21 задержки на время Тпа позднее начала работы устройства, Таким образом, счетчик 27 Фиксирует время от момента Та до момента появления переднего Фронта задер 50 жанпого па Тиа измеряемого импульса. В результате зафиксированное счетчиком 27 время равно измеренному значению времени, прошедшему с момента запуска измерителя до момента появле ния на входе измерителя переднего фронта измеряемого импульса. В результате подбора времен задержек в лэлементах 8 и 12 момент Ъ +Ти,а/2 переключения ключей 16 и 24 оказывается между положениями переднего и заднего фронтов задержанного на Тва измеяемого импульса, если только Т,а ( 2 Т ,;. Следовательно, до того как сигнал с выхода сумматора 15 (Фиг.16) достигает своего наибольшел вР го значения между моментами 2 и+ +2 Т м-Т и, , под действием управляющих импульсов с выходов блоков 9 ил11 в момент , +Тиа/2 ключ 24 закрывается и открывается ключ 16 на время от й +Тиа/2 до й +Тии-Теи. В результате сигнал с выхода сумматора 15 поступает через ключ 16 (Фиг.23) на вход указателя 17. В момент достижения сигналом (Фиг.23) наибольшего значения на выходе указателя 17 появляется импульс (Фиг.25), который останавливает счет времени в счетчике 18 времени. Следовательно, счетчик 18 времени зафиксирует время, прошедшее с момента Фиксации переднего Фронта до момента Фиксации заднего фронта измеряемого импульса, т.е. время, зафиксированное счетчиком 18, является измеренным значением длительности импульса. С выхода счетчика 18 измеренное значение длительности поступает на вход "Длительность" устройства и вход аттенюатора 19 с коэфФициентом передачи 1/2. С выхода аттепюатора 19 уменьшенное в два раза измеренное значение длительности в сумматоре 28 складывается с измеренным временем 1 пихода переднего фронта измеряемого импульса, которое поступает на другой вход сумматора с выхода счетчика 27 времени. В результате на выходе сумматора 28 имеется измеренное значение времени прихода импульса, отсчитываемого по середине импульса. Из теории потенциальной .помехоустойчивости следует, что при прочих равных условиях оценка времени прихода в устройстве по середине импульса с неизвестной длительностью обладает наименьшей ошибкой по сравнению с оценками по другим точкам импульса (например, по переднему или заднему Фронту). Кроме того, при этом наблюдается минимальный коэффициент корреляции межцу ошибками измерения времени прихода и длительности, Тем не менее, меняя коэффициент передачи аттенюатора 19 от нуля до единицы можно в устройстве получить оценкиУстройство для измерения временного положения .и длительности импульса, содержащее первый интегратор, первую линию задержки, первый сумматор, первый счетчик, первый указатель экстремума, вход которого 55 времени прихода, отсчитываемого по различным точкам импульса. В частности, при коэффициенте передачи аттеюатора 19, равном нулю, устройство производит измерение времени прихода по переднему фронту импульса, а при коэффициенте передачи, равном единице - по заднему фронту.Цикл измерения в устройстве эавер шается выработкой генератором 20 управляющих импульсов на своем втором выходе короткого управляющего импульса (фиг.З), запаздывающего относительно заднего фронта импульса на перном выходе генератора 20 (фиг.2) на время Тон Время Т 1 выбирается минимальнь, но достаточным для регистрации (считывания) результатов измерения. В частности, если на регистрацию результатов необходимо время Тр, то Тцн =Тюк+Т, где время Т, отводится на завершение процесса измерения задержанного на Ттд измеряемого импульса. Таким образом, до момента появления импульса на втором выходе генератора 20 измерение полностью закончено. Этот импульс поступает на шины сброса счетчиков 18 и 26, интеграторов 2 и 14 и указателей 6,17 и 26 и приводит схему в исходное состояние. Измеритель готов к работе.Величина ошибок измерения в устройстве зависит от коэффициента усиления в интеграторе 14 К и от крутизны К линейно изменяющегося напряжения, вырабатываемого ГЛИЬ 22. Анализ точности измерения в устройстве, а также применение методов теории потенциальной помехоустойчивости показали, что максимальная точность измерений достигается когда Кь=Ка/2, где а - амплитуда измеряемого импульса. Величины К и Кз (коэМициенть усиления интеграторов 2 и 14 соответственно) при этом выбираются в зависимости от конкретных условий работы измерителя такими, чтобы согласовать динамические диапазоны входного сигнала и используемых типо-, вых блоков. 50 Формула изобретения соединен с выходом первого сумматора,первый вход которого соединен с входом первой линии задержки и выходом первого интегратора, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него дополнительно введены четыре управляемых ключа, три элемента задержки, четыре инвертора, три сумматора, два указателя экстремума, формирователь управляющего импульса, умножитель, второй интегратор, аттенюатрр, генератор управляющих импульсов, генератор линейно изменяющегося напряжения, второй счетчик времени, входзапуска которого соединен с выходом четвертого элемента задержки, вход которого соединен с первым выходом генератора управляющих импульсов и входом упранления первого управляемого ключа, сигнальный вход которого соединен с входом устройства, выход первого управляемого ключа соединен с входом первого интегратора и через третий элемент задержки с сигнальнымвходом второго управляемого ключа, вход управления которого соединен с первьщи входами умножителя и второго сумматора, входом генератора линейно изменяюцегося напряжения, выходомформирователя управляющих импульсов и входом второго элемента.задержки,выход которого соединен с вторым входом умножителя, выход которого соединен с входом управления третьего управляемого ключа и через второй инвертор с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом управления четнертого управляемого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом третьего сумматора и сигнальным входом третьего управляемого ключа, выход которого через второй указатель экстремума соединен с входом первого счетчика, выход которого соединен с первой вь- ходной шиной устройства и входом аттенюатора, выход которого соединенс первым входом четвертого сумматора, второй нход которого соединен с выходом второго счетчика времени, вход которого соединен с входом запуска первого счетчика времени и выходом третьего указателя экстремума, вход которого через четвертый инвертор соединен с вьколол четвертого управляемого ключа, выход второго управляемого ключа соединен через второйинтегратор с первым входом третьегосумиатора, второй вход которого через третий инвертор соединен с выходои генератора линейно изменяющегосянапряжения, выход четвертого сумматора соединен с второй выходной шинойустройства, второй выход генераторауправляющих импульсов соединен с входами сброса первого, второго интеграторов, первого, второго, третьего указателей экстремума, первого, второго счетчиков времени, выход первого элемента задержки через первый инвертор соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого указателя экстремума соединен с входои формирователя управляющих им О пульсов.1522147 Составитель В.Кот Редактор А,О хред Л.Кравчук Корректор М,Мак не ельский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 10 Производственно-и Заказ 6959/43 Тираж 363 ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5