RU2010286C1 - Устройство для измерения временных интервалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерителях временных интервалов. Устройство для измерения временных интервалов содержит генератор опорной частоты 1, измеритель временного отрезка 2, формирователь входных сигналов 3, генератор постоянной нониусной шкалы 4, генераторы ударного возбуждения 5, 7, блоки измерения 6, 8, арифметический блок 9. 3 з. п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относится к электронному приборостроению и может быть использовано в прецизионных измерителях временных интервалов, в радиолокации, экспериментальной физике, цифровых вольтметрах.

Известно устройство измерения временных интервалов, содержащее два согласующих каскада для формирования входных сигналов, статический триггер с раздельными входами, верньерный LC-генератор ударного возбуждения, генератор образцовой частоты, статический триггер со счетным входом, три схемы совпадения, два счетчика импульсов верньерного генератора и один счетчик импульсов генератора образцовой частоты.

Измеряемый интервал T_x разбивается на три временных отрезка t₁, t₂ и t₃:
T_x = t₁ + t₂ - t₃, (1) где t₁ = n₁ ˙T_b;
t₂ = n₂ ˙T_о;
t³ = n₃ ˙T_b.

Тогда
T_x = n₁T_b + n₂ T_o - n₃ T_b = (n₁ - n₃) T_b +
+ n₂ T_o, (2) где Т_b - период следования импульсов верньерного генератора;
Т_о - период следования импульсов генератора образцовой частоты.

Недостатком устройства является погрешность, определяемая температурной нестабильностью верньерного генератора, которая полностью компенсируется только при n₁ = n₃. Кроме того, невозможно измерять временный интервал T_x < T_o, так как для измерения временных отрезков t₁и t₃ используется один и тот же верньерный генератор.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель временных интервалов, содержащий шины старт- и стоп-импульсов, генератор опорной частоты, два генератора ударного возбуждения, счетчик импульсов генератора ударного возбуждения, селектор импульсов, два блока синхронизации, счетчик импульсов генератора опорной частоты, два блока считывания, запоминающее устройство, арифметический блок.

Однако данный измеритель имеет погрешность, обусловленную температурной нестабильностью частот верньерных генераторов, так как величина периода частоты верньерного генератора Т₃ входит в формулу вычисления измеряемого временного интервала t:
t=

t_i= (T₃-T₀)

(N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{t}}{\text{i}}$ -N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{0}}{\text{i}}$ ) (3)
Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу измерителя временного отрезка Т_хо, измеритель временного отрезка Т_хо, выход которого подключен к тринадцатому входу арифметического устройства, первый и второй генераторы ударного возбуждения, арифметическое устройство, введены формирователь входных сигналов, генератор постоянной нониусной шкалы, причем период следования импульсов генератора постоянной нониусной шкалы Т_н больше периода следования импульсов генератора опорной частоты Т_о, а период следования импульсов генераторов ударного возбуждения Т_в больше периода следования импульсов генератора постоянной нониусной шкалы Т_н, блок измерения t_хн и блок измерения t_хк, причем первый и второй входы формирователя входных сигналов служат входом устройства, первый выход формирователя входных сигналов подключен к третьему входу измерителя временного отрезка Т_хо, к третьему входу блока измерителя t_хн и к первому входу первого генератора ударного возбуждения, а второй выход формирователя подключен к второму входу измерителя временного отрезка Т_хо, к третьему входу блока измерения t_хк и к первому входу второго генератора ударного возбуждения, вход генератора постоянной нониусной шкалы подключен к выходу генератора опорной частоты и к вторым входам блока измерения t_хн и блока измерения t_хк, а выход генератора постоянной нониусной шкалы подключен на первые входы блока измерения t_хн и блока измерения t_хк, четвертый вход блока измерения t_хн подключен к выходу первого генератора ударного возбуждения, четвертый вход блока измерения t_хк подключен к выходу второго генератора ударного возбуждения и к второму входу арифметического устройства, шестой выход блока измерения t_хн подключен к второму входу первого генератора ударного возбуждения и к второму входу арифметического устройства, шестой выход блока измерения t_хн подключен к первому входу арифметического устройства, к второму входу второго генератора ударного возбуждения и к третьему входу формирователя входных сигналов, первый выход арифметического устройства подключен к пятому входу блока измерения t_хн, второй выход арифметического устройства подключен к пятому входу блока измерения t_хк, и к четвертому входу измерителя временного отрезка Т_хо, третий вход арифметического устройства подключен к пятому выходу блока измерения t_хк, четвертый вход - к четвертому выходу, пятый вход - к третьему выходу, шестой вход - к второму выходу, седьмой вход - к первому выходу блока измерения t_хк, восьмой вход арифметического устройства подключен к пятому выходу блока измерения t_хн, девятый вход - к четвертому выходу, десятый вход - к третьему выходу, одиннадцатый вход - к второму выходу, двенадцатый вход - к первому входу блока измерения t_хн.

В блок измерения t_хн введены тринадцать схем И, причем первая и седьмая на три входа, а остальные на два, двенадцать триггеров с раздельными входами, пять счетчиков, причем первые входы первой, шестой и седьмой схем И, вторые входы второй, третьей, четвертой и пятой схем И соединены и являются вторым входом блока измерения t_хн, третий вход первой, второй вход десятой и первый вход одиннадцатой схемы И соединены и являются первым входом блока измерения t_хн, первые входы второго, третьего, четвертого, седьмого и одиннадцатого триггеров соединены и являются третьим входом блока измерения t_хн, вторые входы шестой, девятой, одиннадцатой, двенадцатой и тринадцатой схем И и первый вход восьмой схемы И соединены и являются четвертым входом блока измерения t_хн.

Выход первой схемы И соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второй схемы И, выход второй схемы И соединен с первым входом первого счетчика, выход второго триггера соединен с первым входом третьей схемы И, выход которой соединен с вторым входом второго триггера и с первым входом первой схемы ИЛИ, второй вход схемы ИЛИ соединен с вторым выходом первого счетчика, а выход соединен с вторым входом первого триггера, выход третьего триггера соединен с вторым входом первой схемы И, выход четвертого триггера соединен с первым входом четвертой схемы И, выход которой соединен с вторым входом четвертого триггера и с первым входом пятого триггера, выход пятого триггера соединен с первым входом пятой схемы И, выход которой соединен с первым входом второго счетчика, выход шестой схемы И соединен с вторым входом пятого триггера и с первыми входами шестого и восьмого триггеров, выход шестого триггера соединен с вторым входом седьмой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами третьего, шестого и десятого триггеров, с вторым входом арифметического устройства и с вторым входом первого генератора ударного возбуждения, выход седьмого триггера соединен с вторым входом восьмой схемы И, выход которой соединен с вторым входом седьмого и восьмого триггеров, выход восьмого триггера соединен с первым входом девятой схемы И, выход которой соединен с первым входом третьего счетчика, первый вход девятого триггера соединен с выходом первой схемы И, а выход девятого триггера соединен с первым входом десятой схемы И, выход которой соединен с первым входом четвертого счетчика, выход одиннадцатой схемы И соединен с первым входом второй схемы ИЛИ и с первыми входами десятого и двенадцатого триггеров, второй вход второй схемы ИЛИ соединен с вторым выходом четвертого счетчика, а выход соединен с вторым входом девятого триггера, выход десятого триггера соединен с третьим входом седьмой схемы И, выход одиннадцатого триггера соединен с первым входом двенадцатой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого триггеров, выход двенадцатого триггера соединен с первым входом тринадцатой схемы И, выход которой соединен с первым входом пятого счетчика, вторые входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчика соединены с первым входом арифметического устройства, первый выход первого счетчика соединен с тринадцатым входом арифметического устройства, первый выход второго счетчика - с двенадцатым входом, первый выход третьего счетчика - с одиннадцатым входом, первый выход четвертого - с десятым входом, первый выход пятого счетчика - с девятым входом арифметического устройства.

В формирователь входных сигналов введены два триггера с раздельными входами, две схемы И и два триггера Шмитта, причем первые входы первого триггера и первой схемы И соединены и являются первым входом формирователя входных сигналов, вторые входы второго триггера и второй схемы И соединены и являются вторым входом формирователя входных сигналов, второй вход первого триггера и первый вход второго триггера соединены и являются третьим входом формирователя входных сигналов, выход первого триггера соединен с вторым входом первой схемы И, выход которой соединен с входом первого триггера Шмитта, выход триггера Шмитта является первым выходом формирователя входных сигналов, выход второго триггера соединен с первым входом второй схемы И, выход которой соединен с входом второго триггера Шмитта, выход второго триггера Шмитта является вторым выходом формирователя входных сигналов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием новых блоков: генератора постоянной нониусной шкалы, блока измерения t_хн, блока измерения t_хк, элементами и их связями с остальными элементами схемы.

Таким образом, оно соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что генераторы ударного возбуждения широко известны. Однако при введении в указанной связи с остальными элементами схемы в предложенное устройство для измерения временных интервалов они проявляют новые свойства, что повышает измерения временных интервалов. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения временных интервалов; на фиг. 2 - временные диаграммы ее работы; на фиг. 3 - функциональная схема блока измерения t_хн; на фиг. 4 - временные диаграммы его работы; на фиг. 5 - функциональная схема блока измерения t_хк; на фиг. 6 - временные диаграммы его работы; на фиг. 7 представлена функциональная схема формирователя входных сигналов; на фиг. 8 - временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения одновременных интервалов содержит генератор опорной частоты 1, измеритель временного отрезка Т_хо 2, формирователь входных сигналов 3, генератор постоянной нониусной шкалы 4, первый и второй генераторы ударного возбуждения 5, 7, блок измерения t_хн 6, блок измерения t_хк 8, арифметический блок 9.

Блок измерения t_хн 6 содержит схему счета числа n_н импульсов τ_o, три схемы совпадения (схемы И) 10 на три входа и 12, 15 на два входа, три триггера 11, 14, 17, схему ИЛИ 16 и счетчик 13, схему счета числа N_он импульсов τ_o - два триггера 18, 22, две схемы И 19, 21 и счетчик 22, схему счета числа n_он импульсов τ_вн - два триггера 26, 28, две схемы И 27, 29 и счетчик 30, схему формирования импульсов сброса τ_сн - две схемы И 23, 34, схему И 25 на три входа, два триггера 24и 36, схему счета числа N_ин импульсов τ_н - схема И 32, триггер 31, схема ИЛИ 35 и счетчик 33, схему счета числа n_нн импульсов τ_вн - две схемы И 38, 40, два триггера 37, 39 и счетчик 41.

Функциональная схема блока измерения t_хк 8 идентична функциональной схеме блока измерения t_хн 6.

Временный интервал Т_х между входными импульсами Т_хн и Т_хк в процессе измерения разбивается на три временных отрезка (см. фиг. 2, а): отрезок t_хн от входного сигнала Т_хн до первого следующего за ним импульса τ_o основной шкалы счета - начало временного отрезка Т_хо, отрезок Т_хо от данного начального импульса τ_o до последнего импульса τ_oосновной шкалы счета, после которого следует импульс Т_хк (см. фиг. 2, б), отрезок t_хк - от конца временного отрезка Т_хо до входного импульса Т_хк. При этом каждый временной отрезок измеряется отдельно, а измеряемый временной интервал Т_х рассчитывается по формуле:
T_x = t_хн + Т_хо + t_хк . (4)
Устройство для измерения временных интервалов работает следующим образом.

Кварцованный генератор опорной частоты 1 генерирует напряжение высокостабильной частоты F_o с периодом Т_о и длительностью импульсов τ_o(см. фиг. 2, в). С выхода генератора опорной частоты 1 импульсы τ_oпоступают на первый вход измерителя временного отрезка Т_хо 2, на вход генератора постоянной нониусной шкалы 4, на второй вход блока измерения t_хн 6 и на второй вход блока измерения t_хк 8. Генератор постоянной нониусной шкалы из импульсов τ_o формирует импульсную последовательность с периодом Т_н и длительностью импульсов τ_н (см. фиг. 2, г), причем период следования импульсов Т_н отличается от периода входных сигналов Т_она определенную малую величину Δ Т:
Δ T = T_н - Т_о . (5)
С выхода генератора постоянной нониусной шкалы 4 импульсы τ_нпоступают на первый вход блока измерения t_хн 6 и на первой вход блока измерения t_хк 8. На первый вход формирователя входных сигналов 3 поступает входной сигнал "СТАРТ" Т_хн измеряемого временного интервала Т_х, формируется по амплитуде и длительности. С первого выхода формирователя 3 стартовый импульс τ_хн (см. фиг. 2, а) поступает на третий вход блока 2 для запуска схемы измерителя временного отрезка Т_хо, на первый вход первого генератора ударного возбуждения 5 и запускает его, и на третий вход блока измерения t_хн 6 для запуска схемы измерения временного отрезка t_хн. Первый генератор ударного возбуждения 6 генерирует импульсную последовательность с периодом следования импульсов Т_вн и длительностью импульсов τ_вн, причем период следования импульсов Т_вн больше периода следования импульсов Т_н.

С выхода генератора ударного возбуждения 5 (см, фиг. 2, д) импульсы τ_вн поступают на четвертый вход блока измерения t_хн 6. В блоке измерения 6 счетчик 13 считает импульсы τ_o и фиксирует число n_н, счетчик 22 тоже считает импульсы τ_o и фиксирует число N_он, счетчик 30 считает импульсы τ_вн и фиксирует число n_он, счетчик 33 считает импульсы τ_н и фиксирует число N_нн, счетчик 41 считает импульсы τ_вн и фиксирует число n_нн. После окончания измерения временного отрезка t_хн блок измерения t_хн6 вырабатывает импульс сброса τ_сн, который поступает на второй вход первого генератора ударного возбуждения 5 и прекращает его работу. Одновременно импульс поступает на второй вход арифметического блока 9.

С поступлением этого импульса арифметический блок 9 вырабатывает импульс опроса счетчиков: импульс опроса с первого выхода блока 9 поступает на пятый вход блока измерения t_хн 6. С первого выхода блока 6 на двенадцатый вход арифметического блока 9 вводится информация со счетчика 13 - число n_н, с второго выхода на одиннадцатый вход - информация со счетчика 22 - число N_он, с третьего выхода на десятый вход - информация со счетчика 30 - число n_он, с четвертого выхода на девятый вход - информация со счетчика 33 - число N_нн, с пятого выхода на восьмой вход - информация со счетчика 41 - число n_нн. На второй вход формирователя сигналов 3 поступает входной сигнал "стоп" Т_хк измеряемого временного интервала Т_х, формируется по амплитуде и длительности и с второго выхода формирователя 3 стоповый импульс τ_хк (см. фиг. 2, а) поступает на второй вход блока 2 для прекращения работы схемы измерения временного отрезка Т_хо.

Одновременно стоповый импульс τ_хк с выхода формирователя 3 поступает на первый вход второго генератора ударного возбуждения 7 и запускает его. Стоповый импульс поступает также и на вход блока 8 для запуска схемы измерения временного отрезка t_хк. Второй генератор ударного возбуждения 7 генерирует импульсную последовательность с периодом следования импульсов Т_вк и длительностью импульсов τ_вк. С выхода генератора ударного возбуждения 7 (см. фиг. 2, е) импульсы τ_вкпоступают на четвертый вход блока измерения t_хк 8. В блоке измерения 8 счетчик 45 считает импульсы τ_o и фиксирует число n_к, счетчик 54 считает импульсы τ_o и фиксирует число N_ок, счетчик 62 считает импульсы τ_вк и фиксирует число n_ок, счетчик 65 считает импульсы τ_н и фиксирует число N_нк, счетчик 73 считает импульсы τ_вк и фиксирует число n_нк.

После окончания измерения временного отрезка t_хн блок измерения t_хк 8 вырабатывает импульс τ_ск, который поступает на второй вход второго генератора ударного возбуждения 7 и прекращает его работу, на третий вход формирователя входных сигналов 3 и подготавливает его к следующему циклу измерения, импульс сброса τ_ск поступает также на первый вход арифметического блока 9. С поступлением этого импульса арифметический блок 9 вырабатывает импульс опроса счетчиков блока измерения t_хк 8 измерителя временного отрезка Т_хо 2. С выхода блока 9 импульс опроса поступает на пятый вход блока измерения t_хк 8 для опроса его счетчиков: в первого выхода блока 8 на седьмой вход блока 9 вводится информация со счетчика 45 - число n_k, с второго выхода на шестой вход - информация со счетчика 54 - число N_ок, с третьего выхода на пятый вход - информация со счетчика 62 - число n_ок, с четвертого выхода на четвертый вход - информация со счетчика 65 - число N_нк, с пятого выхода на третий вход - информация со счетчика 73 - число n_нк. С выхода измерителя временного отрезка Т_о информация поступает на тринадцатый вход блока 9 - число N_o.

После окончания ввода информации арифметический блок 9 вычисляет длительность временного интервала Т_х по формуле T_х=

+N_oT_o+

(6)
Блок измерения t_хн 6 работает следующим образом.

На входы схемы И 10 поступают импульсы шкалы основного счета τ_o , импульсы постоянной нониусной шкалы τ_н и разрешающий уровень напряжения с триггера 17 (см. фиг. 4.2, 4.3 и 4.11), при совпадении во времени импульсов τ_o и τ_н с выхода схемы И 10 на первый вход триггера 11 поступает импульс (см, фиг. 4.5) и спадом переключает его в состояние "1" (см. фиг. 4.6). С выхода триггера 11 на первый вход схемы И 12 поступает разрешающий уровень напряжения, а на второй вход поступают импульсы τ_o. С выхода схемы И 12 (см. фиг. 4.7) импульсы τ_o поступают на вход счетчика 13. При поступлении на первый вход триггера 14 стартового импульса τ_хн (см. фиг. 4.1) от переключается в состояние "1", с выхода триггера 14 разрешающий уровень напряжения (см. фиг. 4.8) поступает на первый вход схемы И 15, а на второй вход - импульс τ_o, с выхода схемы И 15 (см. фиг. 4.9) импульс τ_o поступает на второй вход триггера 14 и переключает его спадом в состояние "0" (см. фиг. 4.8), одновременно импульс τ_o с выхода схемы И 15 поступает на первый вход схемы ИЛИ 16, с выхода схемы ИЛИ 16 (см, 4.10) импульс τ_o поступает на второй вход триггера 11 и переключает его в состояние "0" (см, фиг. 4.6), после чего прекращается поступление импульсов τ_o на счетчик 13. Таким образом, счетчик 13 произвел подсчет импульсов τ_o с момента совпадения во времени импульсов τ_o и τ_н и до момента поступления на вход блока измерения t_хн 6 импульса τ_хн - импульса начала измерения временного интервала Т_х. Если импульс τ_хн на вход устройства не поступил, то при подсчете максимального числа n_н импульсов τ_o счетчик 13 вырабатывает импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 16, с выхода схемы ИЛИ - на второй вход триггера 11 и переключает его в состояние "0". С момента совпадения во времени импульсов τ_o и τ_н на схеме И 10 цикл работы схемы по подсчету числа n_нимпульсов τ_o повторяется.

С выхода формирователя входных сигналов 3 на первый вход триггера 18 поступает импульс τ_хн (см. фиг. 4.1) и переключает его в состояние "1", с выхода триггера 18 (см. фиг. 4.12) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 19, а на второй вход - импульсы τ_o. Первый прошедший импульс τ_o с выхода схемы И 19 (см. фиг. 4.13) поступает на второй вход триггера 18, переключает его спадом в состояние "0", на вход схемы И19 поступает запрещающий уровень напряжения, и на ее выход проходит только один импульс τ_o, этот же импульс одновременно поступает на первый вход триггера 20 и переключает его в состояние "1".

С выхода триггера 20 (см. фиг. 4.14) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И21, а на второй вход поступают импульсы τ_o, с выхода схемы И21 импульсы τ_o поступают на счетчик 22 (см. фиг. 4. 15). На входы схемы И23 поступают импульсы τ_o и τ_вн, в момент совпадения их во времени с выхода схемы И23 (см. фиг. 4.16) импульс поступает на второй вход триггера 20 и переключает его в состояние "0", на вход схемы И21 поступает запрещающий уровень напряжения, на счетчик 22 прекращается поступление импульсов τ_o и он фиксирует число N_он. Одновременно импульс с выхода схемы И23 поступает на второй вход триггера 28. Импульс τ_хн с выхода формирователя 3 поступает также на первый вход триггера 17, переключает его в состояние "0", с выхода триггера 17 (см. фиг. 4.11) запрещающий уровень напряжения поступает на второй вход схемы И 10.

На первый вход триггера 26 поступает импульс τ_хн (см. фиг. 4.1) и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 26 разрешающий уровень напряжения (см. 4.19) поступает на первый вход схемы И27, на второй вход поступают импульсы τ_вн. Первый прошедший импульс τ_вн с выхода схемы И27 (см. фиг. 4.20) поступает на второй вход триггера 26, переключает его спадом в состояние "0", на вход схемы И27 поступает запрещающий уровень напряжения, и на ее вход проходит только один импульс τ_вн, этот же импульс поступает на первый вход триггера 28 и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 28 (см. фиг. 4.21) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И29, а на второй вход поступают импульсы τ_вн, с выхода схемы И29 (см. фиг. 4.22) импульсы τ_вн поступают на счетчик 30. Поступивший на второй вход триггера 28 с выхода схемы И23 импульс переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И28 поступает запрещающий уровень напряжения, на счетчик 30 прекращается поступление импульсов τ_вн, и он фиксирует число n_он.

На второй вход триггера 24 поступает импульс τ_хн, переключает его в состояние "0", с поступлением на первый вход триггера 24 импульса с выхода схемы И23 триггер 24 переключается в состояние "1", разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 24 (см. фиг. 4.17) поступает на второй вход схемы И 25, на первый вход схемы поступают импульсы τ_o.

С выхода схемы И 10 на первый вход триггера 31 поступает импульс (см. фиг. 4.5) и спадом переключает его в состояние "1" (см. фиг4.23). С выхода триггера 31 на первый вход схемы И 32 поступает разрешающий уровень напряжения, а на второй вход поступают импульсы τ_н. С выхода схемы И 32 (см. фиг. 4.24) импульсы τ_н поступают на вход счетчика 33.

На первый вход схемы И 34 поступают импульсы τ_н, на второй вход - импульсы τ_вн. В момент совпадения их во времени (см. фиг. 4.3, 4.4) с выхода схемы И 34 (см. 4.25) на первый вход схемы ИЛИ 35 поступает импульс, с выхода схемы ИЛИ 35 (см. фиг. 4.26) импульс поступает на второй вход триггера 31 и переключает его в состояние "0". С выхода триггера 31 запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 32, прекращается поступление импульсов τ_н на счетчик 33 и он фиксирует число N_нн. Таким образом, счетчик 33 произвел подсчет импульсов τ_н с момента совпадения во времени импульсов τ_o и τ_н и до момента совпадения импульсов τ_н и τ_вн. Если импульс Т_хн на вход устройства не поступил, то при подсчете максимального числа N_нн импульсов τ_н счетчик 33 вырабатывает импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 35, с выхода схемы ИЛИ - на второй вход триггера 31 и переключает его в состояние "0". С момента совпадения импульсов τ_o и τ_н на схеме И 30 цикл работы схемы по подсчету импульсов τ_н повторяется.

На первый вход триггера 37 поступает импульс τ_хн и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 37 (см. фиг. 4.28) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 38, на второй вход поступают импульсы τ_вн. Первый прошедший импульс τ_вн с выхода схемы И 38 (см. фиг. 4.29) поступает на второй вход триггера 37, спадом переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И 38 поступает запрещающий уровень напряжения. На ее выход проходит только один импульс τ_вн, этот же импульс одновременно поступает на второй вход триггера 39 и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 39 (см. фиг. 4.30) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 40, а на второй вход поступают импульсы τ_вн, с выхода схемы И 40 (см. фиг. 4.31) импульсы τ_вн поступают на счетчик 41.

С выхода схемы И 34 (см. фиг. 4.25) импульс поступает и на первый вход триггера 39 и на первый вход триггера 36.

Поступивший на первый вход триггера 39 импульс переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И 40 поступает запрещающий уровень напряжения , на счетчик 41 прекращается поступление импульсов τ_вн и он фиксирует число n_нн.

Поступивший импульс с выхода схемы И 34 на первый вход триггера 36 переключает его в состояние "1", разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 36 (см. фиг. 4.27) поступает на третий вход схемы И 25. Первый прошедший на выход импульс τ_o является импульсом сброса τ_сн. Импульс сброса τ_сн с выхода схемы И 25 (см. фиг. 4.18) поступает на второй вход первого генератора ударного возбуждения 5, на второй вход арифметического блока 9 и на второй вход триггера 17, переключает его в состояние "1", разрешающий уровень с выхода триггера 17 (см. 4.11) поступает на второй вход схемы И 10, одновременно импульс τ_сн поступает на вторые входы триггеров 24 И 25, спадом переключает их в состояние "0", на второй и третий входы схемы И 25 поступают запрещающие уровни напряжения и на выход проходит только один импульс τ_o.

Измерение временного отрезка t_хн окончено, необходимая информация (n_н, N_он, n_он, N_нн, n_нн) хранится в счетчиках 13, 22, 30, 34, 42 и по запросу вводится в арифметическое устройство 9 для дальнейшей обработки.

Блок измерения t_хк 8 работает следующим образом.

На первый и третий входы схемы И 42 поступают импульсы шкалы основного счета τ_o, постоянной нониусной шкалы τ_н, и разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 49 на второй вход (см. фиг. 6.2, 6.3 и 6,11), при совпадении во времени импульсов τ_o и τ_н с выхода схемы И 42 на первый вход триггера 43 поступает импульс (см. фиг. 6.5) и спадом переключает его в состояние "1". С выхода триггера 43 на первый вход схемы И 44 поступает разрешающий уровень напряжения (см. фиг. 6.6), а на второй вход поступают импульсы τ_o. С выхода схемы И 44 импульсы τ_o(см. фиг. 6.7) поступают на вход счетчика 45. На первый вход триггера 46 поступает импульс τ_хн и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 46 разрешающий уровень напряжения (см. фиг. 6.8) поступает на первый вход схемы И 47, а на второй вход поступают импульсы τ_o. С выхода схемы И 47 первый прошедший импульс поступает на второй вход триггера 46 и спадом переключает его в состояние "0". Запрещающий уровень напряжения с выхода триггера 46 поступает на первый вход схемы И 47 и на выход И проходит только один импульс τ_o (см. фиг. 6.9), который также поступает на первый вход схемы ИЛИ 48 и далее на второй вход триггера 43 (см. фиг. 6.10) и переключает его в состояние "0". С выхода триггера 43 запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 44, на вход счетчика 45 прекращается поступление импульсов τ_o и он фиксирует число n_к. Если на вход устройства импульс Т_хк не поступил, то счетчик считает максимальное число n_к импульсов τ_o, вырабатывает импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 48, с выхода схемы ИЛИ - на второй вход триггера 43, переключает его в состояние "0". С момента совпадения импульсов τ_o и τ_н на схеме И 42 цикл работы блока по подсчету числа n_к импульсов τ_o повторяется.

На первый вход триггера 50 поступает импульс τ_хк, переключает его в состояние "1". С выхода триггера 50 разрешающий уровень напряжения (см. фиг. 6.12) поступает на первый вход схемы И 51, на второй вход схемы поступают импульсы τ_o. С выхода схемы И 51 первый пошедший импульс τ_oпоступает на второй вход триггера 50 и спадом переключает его в состояние "0". Запрещающий уровень напряжения с выхода триггера 50 поступает на первый вход схемы И 51. Таким образом, на выход схемы И 51 проходит только один импульс τ_o (см. фиг. 6.12). Этот же импульс поступает на первый вход триггера 52 и переключает его в состояние "1" (см. фиг. 6.14). С выхода триггера 52 разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 53, а на второй вход схемы поступают импульсы τ_o. С выхода схемы И 53 импульсы τ_o поступают на счетчик 54 (см. фиг. 6.15). Одновременно импульс τ_хк с выхода формирователя 3 поступает на первый вход триггера 49, переключает его в состояние "0", с выхода триггера 49 (см. фиг. 6,11) запрещающий уровень напряжения поступает на второй вход схемы И 42.

На вход схемы И 55 поступают импульсы τ_o и τ_вк в момент совпадения их во времени с выхода схемы И 55 (см. фиг. 6.16) импульс поступает на второй вход триггера 52, переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И 53 поступает запрещающий уровень напряжения, на счетчик 54 прекращается поступление импульсов и он фиксирует число N_ок. Одновременно импульс с выхода схемы И 55 поступает на первый вход триггера 56 и второй вход триггера 60.

На первый вход триггера 58 поступает импульс τ_хк (см. фиг. 6.1) и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 58 разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 59 (см. фиг. 6.19), на втоpой вход схемы поступают импульсы τ_вк . Первый прошедший импульс τ_вк с выхода схемы И 59 (см. фиг. 6.20) поступает на второй вход триггера 58 и спадом переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И 59 поступает запрещающий уровень напряжения и на ее выход проходит только один импульс τ_вк (см. фиг. 6.20), этот же импульс поступает на первый вход триггера 58 и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 60 (см. 6.21) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 61, на второй вход схемы поступают импульсы τ_вк, с выхода схемы И 60 (см. фиг. 6.22) импульсы τ_вк поступают на счетчик 62. Поступивший на второй вход триггера 60 импульс с выхода схемы И 55 переключает его в состояние "0", и на вход схемы И 61 поступает запрещающий уровень напряжения, на счетчик 63 прекращается поступление импульсов τ_вк и он фиксирует число n_ок.

С поступлением на первый вход триггера 56 импульса с выхода схемы И 55 он переключается в состояние "1", разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 56 (см. фиг. 6.17) поступает на втоpой вход схемы И 57, на первый вход схемы поступают импульсы τ_o.

С выхода схемы И 42 на первый вход триггера 63 поступает импульс (фиг. 6,5) и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 63 (фиг. 6,23) на первый вход схемы И 64 поступает разрешающий уровень напряжения, а на второй вход поступают импульсы τ_н. С выхода схемы И 64 (фиг. 6,24) импульсы τ_н поступают на счетчик 65.

На первый вход схемы И 66 поступают импульсы τ_н, на второй вход - импульсы τ_вк. В момент совпадения их во времени (см. фиг. 6, 3, 6,4) с выхода схемы И 66 (см. фиг. 6,25) на первый вход схемы ИЛИ 67 поступает импульс, с выхода схемы ИЛИ (см. фиг. 6,26) импульс поступает на второй триггер 63 и переключает его в состояние "0". С выхода триггера 63 запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 64, прекращается поступление импульсов τ_н на счетчик 65 и он фиксирует число N_нк.

Таким образом, счетчик 65 произвел подсчет числа импульсов τ_нс момента совпадения во времени импульсов τ_o и τ_н и до момента совпадения во времени импульсов τ_н и τ_вк. Если импульс Т_хк на вход устройства не поступил, то при подсчете максимального числа N_нкимпульсов τ_н счетчик 65 вырабатывает импульс, который поступает на первый вход схемы ИЛИ 67, с выхода схемы ИЛИ - на второй вход триггера 63 и переключает его в состояние "0". С момента совпадения во времени импульсов τ_o и τ_н на схеме И 63 цикл работы схемы по подсчету числа импульсов τ_н повторяется.

На первый вход триггера 69 поступает импульс τ_хк и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 69 (см. фиг. 6,28) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 70, на второй вход схемы поступают импульсы τ_вк. Первый прошедший импульс τ_вк с выхода схемы И 70 (см. фиг. 6,29) поступает на второй вход триггера 69 и спадом переключает его в состояние "0". На вход схемы И 70 поступает запрещающий уровень напряжения и на ее выход проходит только один импульс τ_вк. Этот же импульс одновременно поступает на первый вход триггера 71 и переключает его а состояние "1". С выхода триггера 71 (см. фиг. 6.30) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 72, а на второй вход поступают импульсы τ_вк. С выхода схемы И 72 (см. фиг. 6.31) импульсы τ_вк поступают на счетчик 73.

С выхода схемы И 66 импульс одновременно поступает на второй вход триггера 71 и на первый вход триггера 68. Поступивший на второй вход триггера 71 импульс переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И 72 поступает запрещающий уровень напряжения, на счетчик 73 прекращается поступление импульсов τ_вк и он фиксирует число n_нк.

На первый вход триггера 68 поступает импульс с выхода схемы И 66 и переключает его в состояние "1", разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 68 (см. фиг. 6.27) поступает на третий вход схемы И 57. С выхода схемы И 57 (фиг. 6,18) импульс τ_ск поступает на второй вход второго генератора ударного возбуждения 7 (см. фиг. 1). Одновременно импульс τ_ск поступает на первый вход арифметического блока 9 и на второй вход триггера 49, переключает его в состояние "1", разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 49 (см. фиг. 6.11) поступает на второй вход схемы И 42. Этот же импульс τ_ск поступает на вторые входы триггеров 56 и 68 и задним фронтом переключает их в состояние "0" (см. фиг. 6,17 и 6,28). С выхода этих триггеров запрещающие уровни напряжения поступают на второй и на третий входы схемы И 57. На вход проходит только один импульс τ_o - импульс сброса τ_ск.

Измерение временного отрезка t_хк закончено, необходимая информация (n_k, N_ok, n_ok, N_нк, n_нк) хранится в счетчиках 45, 54, 62, 65 и 73.

Поступивший на первый вход арифметического блока 9 импульс (см. фиг. 1) дает ему разрешение произвести опрос всех счетчиков блока измерения t_хк и измерителя временного отрезка Т_хо и по окончании ввода информации о временных отрезках t_хн, Т_хо, t_хк произвести расчет длительности временного интервала Т_х по формуле (6).

Блок формирования входных сигналов 3 содержит схему формирования импульса τ_хк - триггер 74, схему И 75, триггер Шмитта 76, схему формирования импульса τ_хк - триггер 77, схему И 78, триггер Шмитта 79.

Формирователь входных сигналов 3 работает следующим образом.

Импульс сброса τ_ск (см. фиг. 8, а) поступает на объединенные входы триггеров 74, 77 и переключает их в состояние "1". Разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 74 поступает на второй вход схемы И 75 (см. фиг. 8, г), а с выхода триггера 77 на первый вход схемы И 78 (фиг. 8, ж).

Входной сигнал Т_хн (см, фиг. 8, б) поступает на первый вход схемы И 75 и на первый вход триггера 74 и спадом переключает его в состояние "0" (см. фиг. 8, г). С выхода схемы И 75 (см, фиг. 8, д) сигнал поступает на вход триггера Шмитта 76. Триггер Шмитта по фронту входного сигнала формирует импульс τ_хк заданной длительности и амплитуды (см. фиг. 8, е), который поступает на вход измерителя временного отрезка Т_хо 2 и на вход блока измерения t_хн 6.

Входной сигнал Т_хк (см. фиг. 8, в) поступает на второй вход схемы И 78 и на второй вход триггера 77 и спадом переключает его в состояние "0" (см. , фиг. 8. ж). С выхода схемы И 78 (см. фиг. 8, з) сигнал поступает на вход триггера Шмитта 79. Триггер Шмитта по фронту входного сигнала формирует импульс τ_хк заданной амплитуды и длительности (см. фиг. 8, и), который поступает на вход измерения временного отрезка Т_хо 2 и на вход схемы измерения t_хк 8.

Переключением входными сигналами Т_хн и Т_хк триггеров 74 и 77 в состояние "0" повышается помехозащищеность устройства. По окончании измерения временного интервала Т_х импульс сброса τ_ск с выхода блока измерения t_хк 8 переключает триггеры 74, 78 в состояние "1" и подготавливает устройство к следующему циклу измерения.

Использование изобретения позволит повысить точность измерения временных интервалов, в радиолокации - точность измерения дальности, в фазометрах - точность измерения фазы, в цифровых вольтметрах с времяимпульсным кодированием измеряемого напряжения - точность измерения напряжения. (56) Авторское свидетельство СССР N 1001001, кл. C 04 F 11/08.

Claims (1)

1. еpа соединен с пеpвым входом тpинадцатой схемы И, выход котоpой соединен с пеpвым входом пятого счетчика импульсов, втоpые входы пеpвого, втоpого, тpетьего, четвеpтого и пятого счетчиков импульсов соединены с пеpвым входом аpифметического устpойства, пеpвый выход пеpвого счетчика импульсов - с тpинадцатым входом аpифметического устpойства, пеpвый выход втоpого счетчика импульсов - с двенадцатым входом, пеpвый выход тpетьего счетчика импульсов - с одиннадцатым входом, пеpвый выход четвеpтого - с десятым входом, пеpвый выход пятого счетчика импульсов - с девятым входом аpифметического устpойства.

Images