SU407270A1 - Измеритель малых флуктуации временных интервалов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может использоватьс  при разработке измерителей флуктуации временных интервалов.

Известны цифровые устройства дл  измерени  флуктуации измер емых величин, содержащие генератор счетных (квантующих импульсов ), формирователи импульсов, триггер, схемы совпадений, счетчик импульсов и врем задающую схему.

Недостатком таких измерителей флуктуации временных интервалов  вл етс  неудобство , св занное с получением результата путем ста1истической обработки результатов многократных измерений, а также мала  разрещающа  способность.

Цель изобретени  - повысить разрешающую способность измерител  и упростить процесс измерени .

Это достигаетс  путем введени  в устройство регулируемых линий задержки, входы которых подключепы к формировател м импульсов начала и конца измер емых интервалов, а выходы к триггеру, и делител  частоты, формирующего старт-импульсы.

Благодар  введению допол 1ительпых узлов измеритель обеспечивает простое измерение флуктуации временных интервалов с высокой разрещающей способностью.

На фиг. 1 приведена блок-схема измерител  малых флуктуации временных интервалов; па фиг. 2 - временна  диаграмма, иллюстрирующа  его работу.

Измеритель состоит из формирователей импульсов начала 1 и конца 2 измер емых временных интервалов, регулируемых линий задержки 3, 4, триггера 5, схем совпадений 6, 7, генератора квантующих импульсов 8, делптел  частоты 9, врем задающего устройства 10, счетчика импульсов 11.

Измеритель работает следуюн им образом. Высокостабильный генератор импульсов 8

вырабатывает последовательпость квантующих импульсов, которые иодаютс  на схему совпадепий 6, врем задающее устройство 10 и делитель частоты 9. Делитель частоты 9 служит дл  синхронизации стартовых импульсов

и задает частоту их следовани . Импульсы начала и конца временного интервала подаютс  на формирователи 1, 2 и регулируемые линии задержки 3, 4. С номощью линии задержки 4 осуществл етс  посто нный сдвиг

начала временного интервала относительно квантующей последовательности па 0,5 to. С помощью линии задержки 3 регулируетс  временное ноложение конца квантуемого интервала в пределах (О-to). Триггер 5 с раздельными входами преобразует интервал, заданный импульсами начала и конца, в пр моугольный импульс, равный по длительности

4эм 4- А

где Лт--регулируема  задержка конца временного интервала; - значение измер емого временного

интервала.

Импульсы с триггера управл ют схемой совпадений 6, на выходе которой получаютс  пачки квантующих импульсов, подаваемые па схему совпадений 7. На второй вход этой схемы подаетс  пр моугольный имнульс, задающий врем  измерени :

4зм NT,

где N - коэффициент делени  делител  частоты врем задающего устройства 10; Т - период следовани  входных нмнульсов .

Если бы флуктуации временного интервала отсутствовали, то число имиульсов в начке (см. фиг. 2) было бы посто нно и равно

1где п - цела  часть отнощени  квантуемого временного интервала к периоду квантующих импульсов.

За счет флуктуации времеииого интервала, когда (30(), может иметь место отсчет либо п, либо (/г+1) импульсов. Математическое ожидание выходного кода при этом будет

М п + а,

где ее Р,{п -f 1) - веро тность отсчета (п+ 1) импульса. Она зависит от ст; и математического ожидани  дробной части квантуемого временного интервала

То гпзмо + AT - и/о - 0,5 to,

где ллмо-математическое ожидание измер емого времеииого интервала.

Если 0,5/0 -о го- то а - P(4 т сх:) I 0 - Т(

-1 -Ф

При го TO 1,5г(„ у. - Ф

Здесь т То-Ь 6(/), где б(/)-нормально распределенна  случайна  составл юща  измер емого интервала с нулевым математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением at, Ф(Х)-значение нормальной функции распределени .

Зависимость дробной части математического олсидани  выходного кода счетчика от величины То при различных значени х о/ приведена на фиг. 3.

Задава сь значени ми ,,5 и ,5, можно найти соответствующие им значени  toi и Тог: т„, /„ - (1 - а,);

02 4-Ь(Ф(г)т„ , - т,, Дт, -д., а,ф(1 а,) + Ф(«,),

Если выбрать «2 1-«ь то 2а,Ф(1-ai). Отсюда

° 2Ф-а-..) .

ф(А )-значение аргумента нормальной функции распределени .

Например, при «1 0,1; az 0,9,

(Дт, - Дт,).

2.56

Таким образом, фиксиру  значени  задержек Лт1 и Дт2, вводимых с помощью регулируемой линии задержки 3 и соответствующих математическим ожидаии м выходного кода

счетчика, равиым aj и можио оценить средиеквадратическое отклонение измер емого временного интервала. За счет многократного измерени  за врем  /изм ноказани  счетчика непосредственно дают оценку математического ожидани  выходного кода. Это существенно упрощает процесс измерени . Возможность достаточно точной оценки математического ожидани  и точного отсчета разности задержек (Дг2 - Дт) обеснечивают высокую точность измереии  малых флуктуации временных ннтервалов.

Предмет изобретени 

Измеритель малых флуктуации времеппых интервалов, содержащий формирователи имцульсов начала и конца измер емого интервала , последовательно соединенные триггер, схемы совпадени  и счетчик импульсов, а также генератор квантующих импульсов и врем задающее устройство, соединенные с соответствующими схемами совпадени , отличающийс  тем, что, с целью новыщени  разрешающей

способности, между формирователем импульса начала измер емого временного интервала и одним из входов триггера включена регулируема  задержки, а между формирователем импульса конца измер емого временного интервала и вторым входом триггера включена втора  регулируема  лини  задержки, причем к выходу генератора квантующих импульсов подсоединен делитель частоты, который соединен со входом формировател  импульса копца измер емого временного иитервала .