SU1057875A1 - Способ измерени малых интервалов времени - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ, основанный/ на исл . пользовании вспомЬ атедьного - риодичёского сигнЕша, оэ л и чающий с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности измерени , формируют из непрерывного вспомогательного периодического сигнала сдвинутый по фазе на 90 сигнал , запоминают и определ ют значе- i ни  вспомогательного и сдвинутого ; сигналов в моменты времени, соотввтствуюпще начсшу и концу измер емого интервала времени, вычисл ют значени  фазы вспомогательного сигнала, соответствуюи ие згшомненным значени м вспомогательного и сдвинутого сигналов, и по разности вычисленных значений фазы вспомогательного сигнала определ ют значение измер емогр интервала времени.

Description

Tira-i

uT

:л j

30

yi

/J

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при создании измерителей однократных и периодических наносекундных временных интервалов.

Известен способ измерени  временных интервалов путем пр мого счета, в соответствии с которым измер емый интервал времени квантуетс  в реальном масштабе времени последователь .ностью счетных импульсов 1 . .

Недостатками указанного способа  вл ютс  низка  разрешающа  способность и точность измерени  интервалов времени, ограниченна  значением периода счетных импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности  вл етс  верньерный радиочастотный способ измерени  интервалов времени, ., при котором возбуждают два источника вспомогательных колебаний с близкими значени ми частот в моменты времени, соответствующие началу и концу измер емого интервала времени, формируют суммарный сигнал путем смешивани  возбуждаегдых колебаний и измер ют интервал времени между стартовьйМ импульсом и моментом времени, при котором фаза огибающей суммарного сигнсьп достигнет нулевого значени  2.

Одна1 о указанный способ характеризуетс  недостаточно высоким быстродействием и низкой точностью измерени  наносекундных интервалов време1ни .

Цель изобретени  - повышение быст Содействи  и точности измерени  наносекундных интервалов времени.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу измерени  малых наносекундных интервалов времени, основанному на использовании вспомогательного периодического сигнала,, сдвинутый по фазе на 90° сигнал, запоминают и определ ют значени  вспомогательного и сдвинутого сигналов в моменты времени, соответствующие началу -и концу измер емого интервала времени, вычисл ют значени  фазы вспомогательного сигнала, соответствующие запомненным значени м вспомогательного и сдвинутого сигна- лов, и по разности вычисленньлх значений фазы вспомогательного сигнала определ ют значение измер емого интервала времени.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.

Сущность способа заключаетс  в том, что значению измер емого интервала времени определ ют как часть из вестного значени  периода непрерывного высокостабильного вспомогатель ного сигнала.

Дл  этого формируют непрерывный ,высокостабильный периодический сигнал , а также сигнал, наход щийс  с ним в квадратуре, запоминают и опре дел ют их мгновенные значени  в моменты времени, соответствующие началу и концу измер емого интервала времени. По запомненныгл мгновенным значени м квадратурных сигнешов вычисл ют соответствующие им значени  фазы вспомогательного сигнала в указанные моменты времени. При значении длительности измер емого интервала времени, не превышающем значени  периода вспомогательного сигнала, вычисленна  разность значений фазы

.вспомогательного сигнгша однозначно соответствует значению измер емого интервала времени

tx-.T,

где ср,, и - значени  фазы вспомогательного сигнала в моменты времени , соответствующие началу и концу измер емого интервала времени)

Т-- значение периода вспомогател

ного сигнала.

Способ позвол ет реализовать более высокое быстродействие по сравнению с известным способом благодар  использовг1нию дл  измерени  одного периода сформированного сигнала. Вре м  измерени  интервала времени соста л ет..

4- гтл.Т

макс ОБР )

где Т - период вспомогательного сигн ла;

- врем  обработки, необходиOBf мое дл  определени  запомненных значений сигналов, вычиОлени  значений фазы вспомогательного сигнала и.разности значений фаз вспомогательного сигнала.

Врем  обработки можно сделать не превышающим нескольких дес тков наносекунд , так как операции определени  запомненных значений сигналов и .вычислени -значений фазы вспомогательного сигнала могут быть выполнены устройствами параллельного сравнени , имеющими один такт рабо-ты . . .

Запоминание мгновенных значений ;квадратурных сигналов в способе из мерени  малых интервалов времени может быть осуществлено с высокой точностью в динамическом диапазоне от милливольт до вольт при значени х частоты вспомогательного и дополнит-ельного сигналов, достигающих единиц гигагерц аналоговыми запоминающими устройствами, например, используемым дл  стробоскопического преобразовани  частоты. При этом выборки квадратурных сигналов могут быть произведены в течение интервала времени J 0,1 не. Операци  определени  запомненных значений квадратурных сигналов может быть осуществлена аналого-цифровыми преобразовател ми с погрешностью, меньшей 0,1%. Операции вычислени  значени  фазы вспомогательного сигнала по запомненным мгновенным значени м его . квадратурных составл ющих и вычитани  вычисленных значений фазы вспомогательного сигнгша могут быть осуществлены цифровыми устройствами с высокой точностью, соответствующей . точности аналого-цифровых преобразователей . сдвиг квадратурных сигналов может быть обеспечен фазовращателем на фиксированной частоте с погрешностью, не превышающей сотых долей градуса. При реальных значени х погрешнос тей запоминани  и определени  мгновенных значений квадратурных сигналов возможно вычисление по ним значени  фазы сигнала с погрешностью fttf 0,1°. Это позвол ет измер ть интервалы времени при длительности периода вспомогательного сигнала, например, не ( f 100 МГц)) согласно (1) с основной погрешностью f ict. 3600 °; Устройство содержит высокостабиль ный генератор 1, подключенный к ана-логовым запоминающим блокам 2 и 3 непосредственно, а к аналого-запоминающим блока1М 4 и 5 через фазовращатель 6 - аналюго-Ц11фровые преобразователи (АЦП)- 7-10, входа которых под клю«ены к выходам аналоговых запоминающих блоков 4, 2, 3 и 5 соответственно , а выходы АЦП 7 и -8 подключе 1Ы к входам вычислител  11 функции арктангенса, выходы АЦП 9 и 10 подключены к. входаи вычислител  12 функ дии арктангенса. Выходы вычислителей 11 и 12 функций, арктангенса подключе ны к арктангенсному блоку 13, а вхо ды аналоговых запоминающих блоков 2 и 4 подключены к первому входу устройства , к второму, входу которого подключены аналоговые запоминающие блоки 3 и 5. Выходной синусоидальный вспомогательный сигнал высокостабш:ьного генератора 1 поступает на входы анаУ логовых запоминающих блоков 2 и 3 непосредственно, а входы аналоговых зaпoмIIiнaющиx блоков . 4 и 5 черезфазовращатель 6, внос щий фазовый сдвиг и формирующий таким образом квадратурный сигнал, необходимый дл  однозначного определени  фазы вспомогательного сигнала в пределах O-2i. В моменты прихода стар .овых импульсов на управл ющие входы аналоговых запоминающих блоков 2 и 4 и стоповых импульсов на управл ющие входы аналоговых зaпo шнaющих блоков 3 и 5 в них осуществл етс  запоминание мгновенных значений непрерывных синусоидальных квадратурных сигналов. Запомненные-значени  квадратурных сигналов преобразуютс  аналого-цифровыми преобразовател ми 7-10 в соответствующие им цифровые коды, которые поступают на входы вычислителей функций арктангенса 11 и 12. &лчислители функций арктангенса определ ют значени  фазы вспомогательного сигнала в мЪмен ты времени, соответствующие приходу стартовых и стоповых импульсов на управл ющие входы аналоговых запоминающих устройств. Арифметический блок 13 вычисл ет разность значений фазы вспомогательного сигнала, вычисленных -вычислител ми функций арктангенса . Дл  интервалов времени, не превыщающих длительности периода вспомогательного сигнала, значение разности, вычисленное арифметическим, блоком 13, согласно (1) соответствует измер емому интервалу времени. Предлагаемый способ измерени  интервалов времени по сравнению со стробоскопическим осциллографом об-. ладает более высоким быстродействием, так как врем  измерени  и регистрации результата измерени  с помощью осциллографа составл ет 5-10 с, а предлагаемый способ позвол ет производить измерение и регистрацию результата измерени  за врем , меньшее 5 МКС.

Claims (1)

1. ' СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ^ основанный на иол .пользовании вспомогательного периодического сигнала, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, формируют из непрерывного вспомогательного периодического сиг·' нала сдвинутый по фазе на 90° сигнал, запоминают и определяют значе- ния вспомогательного и сдвинутого сигналов в моменты времени, соответствующие началу и концу измеряемого интервала времени, вычисляют значения фазы вспомогательного сигнала, соответствующие запомненным значениям вспомогательного и сдвинутого . сигналов, и по разности вычисленных значений фазы вспомогательного сигнала ^определяют значение измеряемого интервала времени.