DE1128037B

DE1128037B - Method for the electrical measurement of a time interval

Info

Publication number: DE1128037B
Application number: DEL35786A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Eberhard Frisch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-04-01
Filing date: 1960-04-01
Publication date: 1962-04-19

Description

Verfahren zur elektrischen Messung eines Zeitintervalls Zur Messung der Größe T eines mit der Frequenz periodisch wiederkehrenden Zeitintervalls ist in der deutschen Auslegeschrift 1 125 071 (Patentanmeldung L 34695 IX d/21 e) ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Messung durch Auszählen der auf die Zeit T entfallenden Impulse einer Zählimpulsfolge mit der Frequenz Hertz vorgenommen wird. Dabei ist N eine ganze positive Zahl, die vorzugsweise den Wert 10, 100 oder 1000 hat. m gibt die Zahl der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle an, deren Längen während einer Messung ausgezählt werden und aus denen durch Mittelwertbildung das Ergebnis gewonnen wird. m hat vorzugsweise den Wert 10 oder 100.Method for electrical measurement of a time interval To measure the quantity T of a with the frequency Periodically recurring time interval, a method has been proposed in German Auslegeschrift 1 125 071 (patent application L 34695 IX d / 21 e) in which the measurement is made by counting the pulses of a counting pulse sequence with the frequency Hertz is made. N is a whole positive number, which preferably has the value 10, 100 or 1000. m indicates the number of successive time intervals, the lengths of which are counted during a measurement and from which the result is obtained by averaging. m preferably has the value 10 or 100.

Der Vorteil dieses bereits vorgeschlagenen Verfahrens gegenüber anderen bekannten Verfahren besteht in einer m-mal größeren Meßgenauigkeit. Nachteilig ist jedoch bei diesem bereits vorgeschlagenen Verfahren, daß die Meßzeit etwa m-mal so groß ist wie bei den bekannten Verfahren und daß es nur bei periodischer Wiederkehr des Zeitintervalls anwendbar ist.The advantage of this already proposed method over others known method consists in an m times greater measurement accuracy. Is disadvantageous however, in this already proposed method that the measuring time is about m times is as large as with the known method and that it only occurs periodically of the time interval is applicable.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren zur Messung eines Zeitintervalls zu entwickeln, das die gleiche hohe Meßgenauigkeit aufweist wie das bereits vorgeschlagene Verfahren, dessen Meßzeit aber wesentlich kürzer ist und das auch zur Messung eines nur einmal auftretenden Zeitintervalls geeignet ist.The object on which the present invention is based now exists in developing a method of measuring a time interval that is the same has high measuring accuracy, like the method already proposed, its measuring time but is much shorter and also for measuring a single occurrence Time interval is suitable.

Zum Verständnis der die Erfindung darstellenden Lösung dieser Aufgabe wird zunächst das typische Merkmal des bereits vorgeschlagenen Verfahrens erläutert: Die spezielle Wahl der Frequenz der Zählimpulsfolge zu Hertz bei dem bereits vorgeschlagenen Verfahren bewirkt, daß die zeitliche Phasenverschiebung zwischen der Zählimpulsfolge und den auszumessenden Zeitintervallen bei jedem Zeitintervall um Impulsabstand kleiner bzw. größer ist als beim vorhergehenden. In der Fig. 1 sind diese Zusammenhänge dargestellt. Das im oberen Teil der Figur dargestellte Zeitintervall T wird durch die im unteren Teil der Figur dargestellte Zählimpulsfolge ausgezählt. Für ein beliebiges, mit A bezeichnetes Zeitintervall der Länge T beträgt die Phasenverschiebung zwischen der Zählimpulsfolge und dem Beginn dieses Zeitintervalls y - To. Dabei ist z, die Periodendauer der Zählimpulsfolge. Für das folgende zweite Zeitintervall beträgt die Phasenverschiebung Zu Beginn des m-ten Zeitintervalls beträgt die Phasenverschiebung Der Meßgenauigkeitsgewinn um den Faktor m wird dadurch erzielt, daß alle um jeweils Impulsabstand verschiedenen Phasenlagen zwischen den zur Messung herangezogenen m Zeitintervallen und der Zählimpulsfolge vorkommen.In order to understand the solution to this problem that represents the invention, the typical feature of the method already proposed is first explained: the special choice of the frequency of the counting pulse sequence Hertz in the already proposed method causes the temporal phase shift between the counting pulse sequence and the time intervals to be measured at each time interval Pulse spacing is smaller or larger than the previous one. These relationships are shown in FIG. 1. The time interval T shown in the upper part of the figure is counted by the counting pulse sequence shown in the lower part of the figure. For any given time interval of length T, denoted by A, the phase shift between the counting pulse sequence and the beginning of this time interval is y - To. Where z is the period of the counting pulse train. The phase shift is for the following second time interval At the beginning of the m-th time interval, the phase shift is The gain in measurement accuracy by the factor m is achieved in that all of each Pulse spacing of different phase positions between the m time intervals used for the measurement and the counting pulse sequence occur.

Zur Lösung der oben definierten Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, ein einziges Zeitintervall gleichzeitig durch m Zählimpulsfolgen auszuzählen, die fortlaufend gegeneinander um ihrer Periodendauer zeitlich verschoben sind, und über sämtliche m Zählergebnisse den Mittelwert zu bilden. Dabei ist die allen m Zählimpulsfolgen gemeinsame Frequenz grundsätzlich beliebig groß. Sie wird jedoch im Interesse einer hohen Meßgenauigkeit in die Größenordnung der für die Zählglieder geltenden Grenzfrequenz gelegt.To achieve the object defined above, it is proposed according to the invention to count a single time interval simultaneously by means of m counting pulse sequences which are continuously reversed against one another their period are shifted in time, and to form the mean value over all m counting results. The frequency common to all m counting pulse sequences is basically of any size. However, in the interests of high measurement accuracy, it is placed in the order of magnitude of the limit frequency applicable to the counting elements.

Die für eine Messung erforderliche Zeit ist also praktisch nicht größer als die Länge des Zeitintervalls selbst. Die Genauigkeit des bereits vorgeschlagenen Verfahrens bleibt bei dem vorliegenden Verfahren erhalten, da ebenfalls m Zählungen vorgenommen werden, bei denen alle um jeweils Impulsabstand verschiedenen Phasenlagen zwischen dem zur Messung herangezogenen Zeitintervall und den m Zählimpulsfolgen vorkommen.The time required for a measurement is therefore practically no greater than the length of the time interval itself. The accuracy of the method already proposed is retained in the present method, since m counts are also carried out, all of which are by Pulse spacing of different phase positions occur between the time interval used for the measurement and the m counting pulse sequences.

In Fig. 2 ist das Verfahren nach der Erfindung dargestellt. Die m in ihrer Phasenlage gegeneinander um ihrer Periodendauer verschobenen Impulsfolgen 1 bis m werden über je eine Torstufe 11 einem Zähler 12 zugeführt. Alle Torstufen werden gleichzeitig zu Beginn des auszumessenden Zeitintervalls geöffnet und am Ende dieses Zeitintervalls geschlossen. Dies ist in Fig. 2 durch die Signale a und e angedeutet. Über die m Zählergebnisse der Zähler 12 wird der Mittelwert gebildet. Die Gewinnung der m phasenverschobenen Zählimpulsfolgen erfolgt durch entsprechende Phasenverdrehung der an einem Hochfrequenzoszillator abgegriffenen Spannung.In Fig. 2, the method according to the invention is shown. The m in their phase relation to each other their period Shifted pulse sequences 1 to m are fed to a counter 12 via a gate stage 11 each. All gate steps are opened simultaneously at the beginning of the time interval to be measured and closed at the end of this time interval. This is indicated in FIG. 2 by the signals a and e. The mean value is formed from the m counting results of the counters 12. The m phase-shifted counting pulse sequences are obtained by a corresponding phase shift of the voltage tapped on a high-frequency oscillator.

Da die Torstufen 11 ihre Öffnungs- und Schließungssignale alle zur gleichen Zeit bekommen, können sämtliche Tore durch eine gemeinsame Torsteuerstufe gesteuert werden. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die Tore 13 bestehen dann nur noch aus einer Kapazität, einer Diode und einem Widerstand. Ihre Steuerung erfolgt gemeinsam über die Torsteuerstufe 15.Since the gate stages 11 all of their opening and closing signals at the same time, all gates can use a common gate control stage being controlled. This is shown in FIG. 3. The gates 13 then only exist still from a capacitance, a diode and a resistor. Your control takes place jointly via gate control stage 15.

Es ist unnötig, in jedem Kanal das vollständige Zählergebnis zu ermitteln, da sich die Zählergebnisse nur um j- 1 unterscheiden können. Es genügt, wenn ein Kanal mit einem die absolute Impulszahl registrierenden Zähler 12 ausgerüstet ist (Fig. 3) und alle m Kanäle mit Teilzählern 14 ausgerüstet sind, die mindestens die Zählkapazität Drei haben, d. h. bei denen jeweils der vierte Impuls wieder als 1 registriert wird. Von den Zählergebnissen der Teilzähler wird dann das Zählergebnis des Teilzählers abgezogen, der an den Kanal angeschlossen ist, in dem auch der die absolute Impulszahl registrierende Zähler liegt, und über die sich ergebenden Differenzen wird der Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert wird als nächstkleinere Dezimale zum Ergebnis des Absolutzählers 12 addiert, d. h., er stellt die am Ergebnis des Absolutzählers anzubringende Korrektur in m-teln der Zähleinheit des Absolutzählers dar.It is unnecessary to determine the complete counting result in each channel, since the counting results can only differ by j-1. It is sufficient if one channel is equipped with a counter 12 which registers the absolute number of pulses (FIG. 3) and all m channels are equipped with partial counters 14 which have at least the counting capacity of three, ie in each of which the fourth pulse is again registered as 1 . The counting result of the partial counter, which is connected to the channel in which the counter registering the absolute number of pulses is also located, is then subtracted from the counting results of the partial counter, and the mean value is formed over the resulting differences. This mean value is added as the next lower decimal to the result of the absolute counter 12, that is, it represents the correction to be made to the result of the absolute counter in m-means of the counting unit of the absolute counter.

Als Teilzähler empfiehlt sich vorzugsweise die Verwendung zweier hintereinandergeschalteter Kippstufen 14a und 14b mit der Zählkapazität vier.The use of two series-connected counters is recommended as a partial counter Flip-flops 14a and 14b with a counting capacity of four.

Die Zählergebnisse des 2., 3., . . ., m-ten Teilzählers können mit dem Ergebnis des ersten Teilzählers, d. h. des Teilzählers, der im gleichen Kanal wie der Absolutzähler liegt, elektronisch verglichen werden. Da sich die auf die einzelnen Kanäle gegebene Impulsanzahl nur um einen Impuls unterscheiden kann, sind nur die in der nebenstehenden Tabelle mit +, -, 0 bezeichneten Fälle für binär zweistellige Zähler möglich. 1. Zähler 00 I OL I L0 I LL Weitere Zähler 00 0 - OL 0 - L0 -@- 0 - LL - i -f- 0 Die Fälle, die zu den frei gelassenen Feldern in der Tabelle gehören, können nicht vorkommen, da zu ihnen eine Differenz ± 2 gehört.The counting results of the 2nd, 3rd,. . ., m-th partial counter can be compared electronically with the result of the first partial counter, ie the partial counter which is in the same channel as the absolute counter. Since the number of pulses given to the individual channels can only differ by one pulse, only the cases marked with +, -, 0 in the adjacent table are possible for binary two-digit counters. 1. Counter 00 I OL I L0 I LL More counters 00 0 - OL 0 - L0 - @ - 0 - LL - i -f- 0 The cases that belong to the empty fields in the table cannot occur because they have a difference of ± 2.

Diese Zählerauswertung kann vorzugsweise mit elektronischen sogenannten logischen Schaltungen vollautomatisch vorgenommen werden. Eventuell während dieser Auswertung auftretende Startimpulse müssen mit bekannten Mitteln unwirksam gemacht werden.This counter evaluation can preferably be done with electronic so-called logical circuits can be carried out fully automatically. Maybe during this Start impulses that occur in the evaluation must be rendered ineffective by known means will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for the electrical measurement of the size T of a time interval by counting the pulses of a counting pulse sequence with the frequency F that are allotted to the time T, characterized in that the counting of the time interval takes place simultaneously by m counting pulse sequences which are continuously reversed by - their period are shifted in time, and the mean value is formed over all m counting results.

2. The method according to claim 1, characterized in that the extraction of the m phase-shifted counting pulse sequences by corresponding phase shift of the a high-frequency oscillator tapped voltage takes place.

3. The method according to claim 1, characterized in that the gate circuit located in each of the m counting channels (13) is controlled by a common gate control stage (15).

4. Procedure according to the claims 1 to 3, characterized in that only one channel with a die absolute number of pulses registering counter (12) is equipped (Fig. 3), while all m channels are equipped with partial counters (14) that have at least the counting capacity Three have that of the counting results of the partial counter the counting result of the partial counter is deducted, which is in the same channel as the absolute counter (12), and over the resulting differences the mean value is formed as the next smallest Decimals are added to the result of the absolute counter (12).

5. The method according to claim 4, characterized in that two series-connected as partial counter (14) Flip-flops (14a and 14b) with a counting capacity of four can be used.

6. Procedure according to claim 4 and 5, characterized in that the evaluation of the partial counter results, preferably done fully automatically, by means of logic switching elements.