SU892416A1 - Цифровой измеритель средней длительности - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах обработки информации . с

Известен измеритель средней дли- ³ тельности ряда временных интервалов, предназначенный для анализа статистических данных, представленных временными интервалами (1].

Однако этот измеритель обладает ^υ высокой погрешностью измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой измеритель средней длительности ряда временных интервалов, со- 15 держащий счетчик сум№1, вентиль, триггер среднего, блок управления и генератор эталонной частоты (2].

Однако известное устройство позволяет получить среднее значение 20 только двух временных интервалов, что при флуктуации временных интервалов около истинного значения больше чем на один дискрет приводит к значительным ошибкам. 25

Цель изобретения - повынение точности измерения среднего значения временных интервалов.

Поставленная цель достигается тем, /что в цифровой измеритель средней 30 'длительности ряда временных интервалов, содержащий счетчик суммы, резистор суммы, вентиль, триггер среднего, блок управления и генератор эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом вентиля, а выходы счетчика суммы подключены ко входам резистора суммы, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к первому входу счетчика суммы, введены счетчик суммы циклов, счетчик текущего, резистор текущего, счетчик времени, сумматор, элемент сравнения кодов и элемент 2И-ИЛИ, первый вход которого соединен с третьим выходом блока управления, второй вход соединен с выходом первого разряда регистра текущего, третий вход соединен с выходом младшего разряда второй группы выходов регистра суммы и четвертый вход соединен с четвертым выходом блока управления, при этом выход элемента 2И-ИЛИ подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом младшего разряда первой группы выходов регистра суммы, а выход сумматора соединен со входом последовательного ввода .ре3 'гистра суммы, выходы второй группы регистра суммы подключены к первой группе входов элемента сравнения кодов, вторая группа входов элемента сравнения кодов соединена с выходами счетчика времени, а выход элемента сравнения кодов подключен ко входу установки в ’'0'' триггера среднего, причем выход вентиля соединен с тактовыми входами счетчика суммы и счетчика текущего, выход генератора эталонной частоты подключен к первому входу блока управления и тактовому входу счетчика времени, пятый выход блока управления соединен с входом установки в ''0¹' счетчика времени, счетчика текущего и входом установки в ’'1¹' триггера среднего, шестой выход блока управления подключен к управляющему и первому тактовому входу регистра текущего, седьмой выход - к тактовому входу регистра суммы и второму тактовому входу регистра текущего, а восьмой выход - к тактовому входу счетчика циклов, выход которого соединен со вторым выходом блока управления и выходы счетчика текущего подключены к информационным входам регистра текущего.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Цифровой измеритель средней длительности ряда временных интервалов содержит вентиль 1, счетчик 2 сумма, регистр 3 суммы, генератор 4 эталонной частоты, блок 5 управления, счетчик 6 циклов, счетчик 7 текущего, регистр 8 текущего, элемент 9 2И-ИЛИ, сумматор 10, элемент 11 сравнения кодов, счетчик 12 времени, триггер 13 среднего.

Цифровой измеритель средней длительности ряда временных интервалов работает следующим образом.

Перед началом работы по сигналу от блока 5 управления все элементы устройства устанавливаются в исходное состояние.

Входной импульс, длительность которого определяет измеряемый временной интервал, открывает вентиль 1 и счетчик 2 суммы подсчитывает число импульсов генератора 4 эталонной 'частоты в течение времени действия входного импульса. С приходом втррого и последующих входных импульсов процесс повторяется в течение η циклов, где η - число входных :иф^ульсов, которое определяется количеством слагаемых, необходимым и достаточным для вычисления с заданной точностью среднего значения временного интервала, флуктуирующего около истинного значения. Через η циклов, подсчет которых ведет счетчик 6 циклов, полученная сумма л

X = р₌₁ а¹, где а, - код длитель ности измеряемого временного-интервала, переписывается по сигналу от блока 5 управления из счетчика 2 суммы в регистр 3 суммы·, затем счетчик 2 суммы обнуляется и в следующих η-циклах подсчет суммы повторяется.

Одновременно с накоплением суммы производится вычисление среднего временного интервала в каждом цикле. Исходной информацией для. этого служит код суммы измеряемых временных интервалов, полученный в предыдущих η циклах и записанный в регистр 3 суммы.

В каждом цикле количество импульсов генератора эталонной частоты, соответствующее длительности входного импульса с выхода вентиля 1 поступает на счетчик 7 текущего и подсчитывается им.

В течение времени между двумя соседними входными импульсами по сигналам от блока 5 управления производится подсчет значения среднего временного интервала в приведенной ниже последовательности.

Параллельный код а^ измеряемого временного интервала переписывается из счетчика 7 текущего в регистр 8 текущеЬо, после чего счетчик 7 текущего обнуляется. Затем производится одновременный сдвиг содержимого регистра 3 суммы и суммирование на сумматоре 10 кода младшего разряда первой группы разрядов регистра 3 суммы, где хранится дробная часть кода среднего временного интервала и дополнительного кода младшего разряда второй группы разрядов регистра 3 суммы, где хранится код целой части среднего временного интерва^{Ла a}t₽.i t результат вычисления записывается в старший разряд регистра 3 суммы. К концу операции сдвига в регистре 3 суммы будет записан код разности между суммой измеряемых временных интервалов за η предыдущих циклов и кодом временного интерг вала, полученного в предыдущем цикле.

Затем происходит сдвиг нового содержимого регистра 3 суммы и содержимого регистра 8 текущего с одновременным суммированием кода младшего разряда первой группы разрядов ре- . гистра 3 суммы с кодом младшего разряда регистра 8 текущего, результат последовательно записывается в регистр 3 суммы.

К концу операции сдвига в регистре 3 суммы получается код в соответствии с формулой.

^Xi = - ^аСМ~1 + ^ал

В следующем цикле при равенстве кодов во второй группе разрядов регистра 3 суммы и в счетчике 12 времени, который начинает считать от пе реднего фронта выходного импульса, с элемента 11 сравнения кодов подается сигнал навход установки в ’’О’’ триггера 13 среднего,предварительно установленного в ’ ’ 1’ ' передним фронтом входного сигнала,таким образом на входную клемму выдается импульс, длительность которого соответствует длительности среднего временного интервала.

Введение счетчика циклов, счетчика текущего, регистра текущего, элемента сравнения кодов, счетчика времени, триггера среднего, сумматора, элемента 2И-ИЛИ и соединение названных элементов с остальными блоками в соответствии с вышеизложенным позволит повысить точность измерения среднего значения временных интервалов в п/2 раз, где η - количество слагаемых за счет уменьшения рассеяния среднего значения временных интервалов около истинного значения по сравнению с рассеянием измеряемых интервалов, путем увеличения объема выборки.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в устройствах обработки инфор мации. Известен измеритель средней длительности р да временных интервалов предназначенный дл  анашиза статисти ческих данных, представленных времен ными интервалами I. Однако этот измеритель обладает высокой погрешностью измерени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  цифровой измеритель средней длитель ности р да временных интервешов, со держащий счетчик cyMNttJ, вентиль, триггер среднего, блок управлени  и генератор эталонной частоты 2. Однако известное устройство позвол ет получить среднее значение только двух временных интервашов, что при флуктуации временных интервалов около истинного значени  боль ше чем на один дискрет приводит к значительным ошибкам. Цель изобретени  - повьанение точ ности измерени  среднего значени  временных интервалов. Поставленна  цель достигаетс  те что в цифровой измеритель средней длительности р да временных интервалов , содержащий счетчик суммы, резистор суммы, вентиль, триггер среднего, блок управлени  и генератор эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом вентил , а выходы счетчика сумии подключены ко входам резистора суммыt управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока управлени , второй выход которого подключен к первому входу счетчика суммы, введены счетчик суммы циклов, счетчик текущего, резистор текущего, счетчик .времени, сумматор, элемент сравнени  кодов и элемент 2И-ИЛИ, первый вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , второй вход соединен с выходом первого разр да регистра текущего, третий вход соединен с выходом младшего разр да второй группы выходов регистра суммы и четвертый вход сое-, динен с четвертым выходом блока управлени , при этом выход элемента 2И-ИЛИ подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом младшего разр да первой группы выходов регистра суммы , а выход сумматора соединен со входом последовательного ввода .регистра суммы, выходы второй группы регистра суммы подключены к первой группе входов элемента сравнени  кодов, втора  группа входов элемент сравнени  кодов соединена с выходами счетчика времени, а выход элемен та сравнени  кодов подключен ко вхо ду установки в О триггера среднего , причем выход вентил  соединен с тактовыми входами счетчика суммы и счетчика текущего, выход генерато ра эталонной частоты подключен к пе вому входу блока управлени  и такто вому входу счетчика времени, .п тый выход блока управлени  соединен с счетчика входом установки в времени, счетчика текущего и входом установки в триггера среднего шестой выход блока управлени  подкл чен к управл ющему и первому тактовому входу регистра текущего, седьмой выход - к тактовому входу регистра суммы и второму тактовому входу регистра текущего, а восьмой вьоход - к тактовому входу счетчика циклов, выход которого соединен со вторым выходом блока управлени  и выходы счетчика текущего подключены к информационным входам регистра те кущего. На чертеже изображена функционал на  схема устройства. Цифровой измеритель средней длительности р да временных интервалов содержит вентиль 1, счетчик 2 сумквл регистр 3 суммы, генератор 4 эталон ной частоты, блок 5 управлени , сче чик 6 циклов, счетчик 7 текущего, регистр 8 текущего, элемент 9 2И-ИЛ сумматор 10, элемент 11 сравнени  кодов, счетчик 12 времени, триггер 13 среднего. Цифровой измеритель средней длительности р да временных интервалов работает следующим образом. Перед началом работы по сигналу от блока 5 управлени  все элементы устройства устанавливаютс  в исходное состо ние. Входной импульс, длительность ко торого определ ет измер емый временной интервал, открывает вентиль 1 и счетчик 2 суммы подсчитывает число импульсов генератора 4 эталон ной частоты в течение времени действи  входного импульса. С приходом втррого и последующих входных импульсов процесс повтор етс  в теченн е п циклов, где п - число входных И1в1ульсов, которое определ етс  количеством -слагаемых, необходимым и достаточным дл  вычислени  с заданной точностью среднего значени  временного интервала, флуктуирующег около истинного значени . Через п циклов, подсчет которых ведет счетчик б циклов полученна  сумма v где а- - код длительности измер емого временного-интервала , переписываетс  по сигналу от блока 5 управлени  из счетчика 2 суммы в регистр 3 суммы, затем счетчик 2 суммы обнул етс  и в следующих п-циклах подсчет суммы повтор етс . Одновременно с накоплением суммы производитс  вычисление среднего временного интервала в каждом цикле. Исходной информацией дл . этого служит код суммы 2 измер емых временных интервалов, полученный в предыдущих п циклах и записанный в регистр 3 суммы. В каждом цикле количество импульсов генератора эталонной частоты, соответствующее длительности входного импульса с выхода вентил  1 поступает на счетчик 7 текущего и подсчитываетс  им. В течение времени между двум  соседними входными импульсами по сигналам от блока 5 управлени  производитс  подсчет значени  среднего временного интервала в приведенной ниже последовательности. Параллельный код а измер емого временного интервала переписываетс  из счетчика 7 текущего в регистр 8 текущего, после чего счетчик 7 текущего обнул етс . Затем производитс  одновременный сдвиг содержимого регистра 3 суммы и суммирование на сумматоре 10 кода младшего разр да первой группы разр дов регистра 3 суммы , где хранитс  дробна  часть кода среднего временного интервала и дополнительного кода младшего разр да второй группы разр дов регистра 3 суммы, где хранитс  код целой части среднего временного интервала e.(f, г результат вычислени  записываетс  в стагхйий разр д регистра 3 суммы. К концу операции сдвига в регистре 3 суммы будет записан код разности между суммой измер е1иых временных интервалов за п предыдущих циклов и кодом временного интерг вала, полученного в предыдущем цикле. Затем происходит сдвиг нового содержимого регистра 3 суммы и содержимого регистра 8 текущего с одновременным суммированием кода младшего разр да первой группы разр дов ре- . гистра 3 суммы с кодом младшего разр да регистра 8 текущего, результат последовательно записываетс  в регистр 3 суммы. К концу операции сдвига в регистре 3 суммы получаетс  код в соответствии с формулой. i - Х. СР. i-1 i в следующем цикле при равенстве кодов во второй группе разр дов регистра 3 суммы и в счетчике 12 времени , который начинает считать от переднего фронта выходного импульса, с элемента 11 сравнени  кодов подае с  сигнал установки в триггера 13 среднего,предварительно передним фро установленного в том входного сигнала,таким образом входную клемму выдаетс  импульс, длительность которого соответствует длительности среднего временного интервала. Введение счетчика циклов, счетчи ка текущего, регистра текущего, эле мента сравнени  кодов, счетчика вре мени, триггера среднего, сумматора, элемента 2И-ИЛИ и соединение назван ных элементов с остальными блоками в соответствии с вышеизложенным позволит повысить точность измерени  среднего значени  временных интервалов в п/2 раз, где п - количество слагаемых за счет уменьшени  рассе  ни  среднего значени  временных интервалов около истинного значени  по сравнению с рассе нием измер емы интервалов, путем увеличени  объема выборки. Формула изобретени  Цифровой измеритель средней длительности р да временных интервалов содержащий счетчик суммы, регистр суммьзг вентиль, триггер среднего, блок управлени  и генератор эталонной частоты, выход которого соединен с первым вхсздом вентил , а выходы счетчика суммы подключены ко входам регистра суммы, управл ющий .вход которого соединен с первым выходом блока управлени , второй выход блока управлени  подключен к первому входу счетчика суммы, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  средней длительности р да временных интервалов, в него введены счетчик циклов, счетчик текущего, регистр текущего, счетчик времени, сумматор элемент сравнени  кодов и элемент 2И-ИЛИ, первый вход которого соединен с третьим выходом блока управленн , второй вход соединен с выходом первого разр да регистра текущего , третий вход соединен с выходом младшего разр да второй группы выходов регистра суммы и четвертый вход соединен с четвертым выходом блока управлени , при этом выход элемента 2И-ИЛИ подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом младшего разр да первой группы выходов.регистра суммы, а выход сумматора соединен со входом последовательного ввода регистра суммы, выходы второй группы которых подключены к первой группе входов элемента сравнени  кодов, втора  группа входов которого соединена с выходами счетчика времени, выход элемента сравнени  кодов подключен ко входу установки в триггера среднего, пр-ичем выход вентил  соединен с тактовыми входами счетчика суммы и счетчика текущего, выход генератора эталонной частоты подключен к первому входу блока управлени  и тактовому входу счетчика времени, п тый выход блока управлени  соединен с входом установки в VO счетчика времени, счетчика текущего и входом установки в триггера среднего, шестой выход блока управлени  подключен к управл ющему и первому тактовому входу регистра текхтцего, седьмой выход подключен к тактовому входу регистра суммы и второму тактовому входу регистра текущего, а восьмой выход подключен к тактовому входу счетчика циклов, выход которого соединен со вторым входом блока управлени  и выходы счетчика текущего подключены к информационным входам регистра текущего. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 533905, кл. G 04 F 10/04, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 676971, кл. G 04 F 10/04, 1979.