JPH059758B2 - - Google Patents

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JPH059758B2
JPH059758B2 JP62120914A JP12091487A JPH059758B2 JP H059758 B2 JPH059758 B2 JP H059758B2 JP 62120914 A JP62120914 A JP 62120914A JP 12091487 A JP12091487 A JP 12091487A JP H059758 B2 JPH059758 B2 JP H059758B2
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Juji Yamaguchi
Nobuo Koyanagi
Takao Asaka
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 イ 「発明の目的」 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定信号間の時間差を計測する装
置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、時間を高精度で測定するには、次のよ
な原理が採用されている。被測定時間幅Txの期
間で開放となるようなゲートに、周期t0のクロツ
ク信号を通し、そのクロツクの通過個数Nをカウ
ントする。そして、Nt0を時間幅とするものであ
る。
この方法は厳密に言うと、Tx=Nt0とはなら
ず、TxNt0である。これは通常、Txがt0で割
切れず、小さい端数の時間が存在するからであ
る。これを第7図に示す。第7図において、cの
ΔT1はTxの立上がりエツジから、その直後に発
生するクロツクC0までのスタート端数時間であ
り、dのΔT2はTxの立下りエツジから、その直
後に発生するクロツクCnまでのストツプ端数時
間である。そして、クロツク信号C0とCnの間の
期間ゲートを開放[第5図のe参照]して、通過
するクロツクの数をカウントする。その期間にお
けるクロツクの数をNとすると[第5図のf]時
間幅Txは(1)式で表わされる。
Tx=Nt0+ΔT1−ΔT2 (1) 従つて、端数時間ΔT1とΔT2を測定すれば、ク
ロツクの周期t0以上の分解能で時間幅Txの測定
が可能となることが(1)式から分る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の時間計測装置は、スタート端数
パルスとストツプ端数パルスの測定順序が決つて
おり、常にスタート端数パルスからストツプ端数
パルスまでの時間差を測定するように構成されて
いる。
一方、位相検波器などにおいては、導入する2
つの信号の発生順序(先・後)が不安であり、ま
た、どちらをスタートとするか決められない場合
があり、マイナスの時間差測定を要求されること
がある。
従つて、従来の時間計測装置ではこの様な要求
を満たすことができなかつた。
本発明の目的は、導入した2つの信号の先・後
関係にかかわらず、その時間差を計測することが
できる手段を提供することである。
ロ 「発明の構成」 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記問題点を解決するために 被測定信号間の時間差を計測する装置におい
て、 複数の被測定信号を導入し最先の被測定信号の
入力時に同期して信号Cを出力する手段3と、 各被測定信号を導入し、前記信号Cの発生時期
より遅らせて被測定信号を通過させる遅延手段
と、 この遅延手段を経た被測定信号と、前記手段3
の出力信号Cと、クロツク信号とを導入し、信号
Cの発生を起点として前記クロツク信号を通過さ
せてゲーテイングクロツクを出力し、且つ、遅延
手段を経た被測定信号A2,B2の印加時期に同期
してアクテイブとなる端数パルスSA,SBを出力
する端数パルス発生回路と、 前記端数パルスを導入し、パルス幅に応じた信
号を出力する時間・電圧変換器と、 前記ゲーテイングクロツクを導入し、このパル
ス数を計数するカウンタと、 前記カウンタの計数値と、時間・電圧変換器の
出力信号を導入し、被測定信号間の時間差を算出
するコンピユータと、 を備えるようにしたものである。
なお本発明のポイントの1つは、装置に加えら
れた被測定信号A1,B1自身からトリガ信号(つ
まり、前記信号Cのこと)を作り出し、この信号
Cの発生を起点として、ゲーテイングクロツク
と、端数パルスSA,SBを作り出している点にあ
る。即ち、このように構成することで、2つの信
号の先・後関係にかかわらず、その時間差を正確
に測定できる。
従つて、ゲーテイングクロツクと、端数パルス
の終わりの時期は、特に限定するものではないの
で、「特許請求の範囲」に記載した端数パルス発
生回路においても、ゲーテイングクロツクと、端
数パルスの終わりの時期については特定していな
い。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。
第1図は本発明に係る時間計測装置の要部の構
成例を示した図、第2図と第3図と第5図はタイ
ムチヤート、第4図は端数パルス発生回路の具体
的構成例を示した図、第6図は時間・電圧変換器
の具体例を示した図である。
本発明では、第5図のように、信号A1が信号
B1より早い場合の時間差(+TI)と[第5図
a]、これと逆に信号B1の方がA1より早い場合の
時間差(−TI)と[第5図b]を測定すること
ができる。
第1図において、A1とB1は被測定信号であり、
この2つの信号A1,B1の時間差を測定する。
1,2は遅延線であり、導入した被測定信号
A1,B1を時間Tdだけ遅延させた信号A2,B2を出
力し、後述するオア・ゲート3(以下単にゲート
3と記す)の遅延を補償するものである。
3はゲートであり、被測定信号A1,B1を導入
し、その論理和の信号Cを出力するものである。
5,6は端数パルス発生回路であり、信号A2
B2,C、とクロツク信号scを導入し、端数パル
スSAとSB及びゲーテイングクロツク信号NAとNB
を出力するものである。この端数パルス発生回路
5,6の具体的構成例は第4図に示す。
7,10は時間・電圧変換器であり、端数パル
ス発生回路5,6から導入した端数パルスSA
SBのパルス幅に応じた電圧信号をつくり、更にこ
れをデジタル値VA,VBに変換して出力するもの
である。この時間・電圧変換器の具体的構成例は
第6図に示す。
8,11はカウンタであり、導入したゲーテイ
ングクロツク信号NA,NBのパルス数を計数した
信号na,nbを出力するものである。
12はコンピユータ(以下CPUと記す)であ
り、時間・電圧変換器7,10から信号VA,VB
を導入し、カウンタ8,11から信号na,nbを導
入して、被測定信号A1,B1の時間差Txに対応し
た信号を出力するものである。
まず、第4図に示す端数パルス発生回路の動作
から説明する。第2図は第4図回路のタイムチヤ
ートである。
第4図において、21〜23はフリツプフロツ
プであり、クロツク端子ckに信号が加えられた
時のD端子の状態(high又はlow)をQ端子に出
力するものである。
24,25はゲートであり、このゲート24,
25の入力端子に設けた〇印は、信号の極性を反
転(high又はlowの反転)を意味する。フリツプ
フロツプ21,22,23のクロツク端子ckに
は第2図1に示すクロツク信号scが加えられる。
ゲート24の出力として端数パルスSA(又は
SB)が得られ、ゲート25の出力としてゲーテイ
ングクロツクNA(又はNB)が得られる動作を第
2図を参照しながら説明する。
ゲート3の出力Cは、遅延線1,2の作用によ
り、信号A2(又はB2)より先に端数パルス発生回
路5,6に到達する(第2図2,3参照)。信号
Cが“high”となつてから後の最初のクロツクsc
1の立上がりエツジにより、フリツプフロツプ2
2のQ3端子は“high”となる(第2図4参照)。
一方、クロツクsc1の発生時において信号A2(又
はB2)は“low”であるからフリツプフロツプ2
1のQ1端子は依然として“low”である。従つて
ゲート25は、フリツプフロツプ22のQ3端子
が“high”となつた時点を始点としてゲートを開
く(第2図8参照)。なお、第2図8のゲート2
5の出力波形NAは、第2図1のクロツク信号sc
の位相を反転したものとなる。その理由はゲート
25において、クロツク信号scの位相を反転して
導入している(入力端子の〇印参照)からであ
る。
そして、信号Cが“high”となつてから或る時
記Tp後にフリツプフロツプ21へ信号A2(又は
B2)が加えられる(第2図3参照)。従つて、こ
の信号A2(又はB2)を導入しているゲート24の
出力は“high”となる。なお、上記Tpについて
説明を加える。今、被測定信号A1,B1が第5図
aの関係にあるとすれば、第2図2の信号Cの立
上がりは、ゲート3がオア・ゲートであるから被
測定信号A1の立上がりに同期する。従つて第1
図の端数パルス発生回路5に加えられる信号A2
は、遅延線1でTdだけ遅れて第4図のフリツプ
フロツプ21に加えられる。従つて端数パルス発
生回路5ではTp=Tdである。一方第5図aでは
被測定信号B1はTIだけ遅れて発生するから第1
図の端数パルス発生回路6においては、第2図の
Tp=Td+TIである。
そして、信号A2(又はB2)が“high”となつた
後の最初のクロツクsc2の立上がりエツジにて、
フリツプフロツプ21のQ1端子は“high”とな
る(第2図5参照)。ゲート25はこのQ1端子の
出力信号を反転して導入しているので、このQ1
端子が“high”となつた時点にて、そのゲートを
閉じ、加えられているクロツク信号scの通過を遮
断する(第2図8参照)。
フリツプフロツプ23はD2端子が“high”と
なつたので、次のクロツクsc3の立上がりエツジ
でQ2端子は“high”となる。ゲート24はこの
Q2端子の出力信号を反転して導入しているので
Q2端子が“high”となつた時点にて、ゲート2
4の出力は“low”となる(第2図7参照)。
このようにして第4図のゲート24の出力端子
からは、第2図7に示す端数パルスSA(又はSB
が得られ、ゲート25の出力端子からは、第2図
8に示すゲーテイングクロツクNA(又はNB)が
得られる。
なお、第7図では、スタート及びストツプ端数
時間ΔT1,ΔT2(以下、端数時間はΔTと記す)を
被測定時間幅Tx[第7図a]の立上がり及び立下
りエツジから、この直後に発生するクロツク信号
C0,Cnまでの期間として説明した。しかし、端
数パルスの幅ΔTは0〜t0の間で存在するので、
或る場合には、端数パルスのパルス幅が限りなく
0に近くなければならない場合があり得る。しか
し、例えばΔT0のパルスを発生するのは非常
に困難なことである。そこで、以下の説明では、
端数パルス発生器5,6で生じさせる端数パルス
のパルス幅TA,TBは、TA=ΔT+t0として説明
する。もちろんTBについても同様である。この
ようにすれば、TA0となることはない。
ΔT:第7図で説明した端数パルスの幅 t0:クロツク信号scの周期 次に第1図の動作を第3図を参照しながら説明
する。
遅延線1には第3図2に示す被測定信号A1
加えられ、遅延線2には第3図3に示す被測定信
号B1が加えられる。ゲート3では、この信号A1
B1の論理和をとつているので、どちらかの信号
が“high”となると、ゲート3の出力Cも
“high”となる。なお、ゲート3自身の遅れによ
り、信号Cは被測定信号A1,B1より、わずかに
位相が遅れる(第3図4参照)。
第4図で説明したような端数パルス発生回路
5,6では、ゲーテイングクロツクNA(NB)を
適切に得るため、信号Cがフリツプフロツプ21
に加えられる信号A2(B2)より先にアクテイブと
なる必要がある。その理由は、フリツプフロツプ
22のQ3端子の出力でゲート25を開け、フリ
ツプフロツプ21のQ1端子の出力でゲート25
を閉じるように動作しているからである。そこで
第1図においては遅延線1,2を設け、被測定信
号A1,B1を時間Tdだけ遅らせて、第3図5,6
に示す信号A2,B2を端数パルス発生回路5,6
に加えている。
端数パルス発生回路では、上述したような動作
を行なつて、端数パルスSA,SB(第3図8,10
参照)と、ゲーテイングクロツクNA,NB(第3
図7,9参照)を出力する。
ゲーテイングクロツクNA,NBはそれぞれカウ
ンタ8,11により計数され、その値na,nb
CPU12へ送られる。
一方、端数パルスSA,SBのパルス幅TA,TB
時間・電圧変換器7,10にて電圧信号に変換さ
れる。
第6図は時間・電圧変換器7,10の具体的構
成例である。第6図において、p1とp2は入力
端子であり、p1にはCDU12から待機
(WAIT)信号が加えられる。p2には端数パル
スSA(又はSB)が加えられる。
41はRSフリツプフロツプ(以下単にFF41
と記す)であり、S端子には待機信号が加えら
れ、R端子には端数パルスSA(SB)が加えられ
る。またQ端子の出力s41は後述する電流スイ
ツチを制御する信号として用いられる。
42は遅延線であり、端数パルスSA(SB)を導
入してこれを時間τだけ遅らせるものである。こ
の遅延線42の出力s42は後述する電流スイツ
チを制御する信号s42として用いられる。な
お、配線を長くして信号を遅らせるようにすれ
ば、この遅延線42は必ずしも必要ではない。
43と46は定電流源であり、定電流源43は
定電流i1を、定電流源46は定電流i2を第6図に
示すような方向に流すものである。
44と45は電流スイツチであり、例えば、ト
ランジスタにより容易に構成することができる。
電流スイツチ44はFF41の出力信号s41に
より、オン・オフ制御され、電流スイツチ45は
遅延線42の出力信号s42により、オン・オフ
制御される。定電流源43と電流スイツチ44と
電流スイツチ45と定電流源46とは、直列に接
続される。
47は積分用のコンデンサであり、電流スイツ
チ44と45の接続点と、回路アース間に配置さ
れる。このコンデンサ47の端子電圧が端数パル
スSA(SB)のパルス幅に従つて変化する。
48はクランプ用のダイオードであり、コンデ
ンサ47に対し、並列に設けられる。
49はバツフアアンプであり、高入力抵抗の増
幅器で構成される。このバツフアアンプ49はコ
ンデンサ47の端子電圧を増幅し、インピーダン
ス変換して次段に伝えるものである。
50はAD変換器であり、バツフアアンプ49
から導入したアナログ信号をデジタル信号に変換
して、CPU12に伝えるものである。なお、本
発明に係る分野では、高速性が要求されるので、
通常、逐次比較形AD変換器やフラツシユ形(全
並列形)AD変換器が用いられる。
第6図のように構成された時間・電圧変換器の
動作は、本出願人が特願昭61−147570号「時間計
測装置」の明細書に詳しく説明してある。
第6図の回路によれば、端数パルスSAのパル
ス幅TAの後、コンデンサ47の電圧VAは(2)式で
表わされる。
VA=Vd−1/C∫TA 0i2・dt =Vd−i2・TA/C (2) なお、 Vd:ダイオード48の順方向電圧 C:コンデンサ47の容量 このコンデンサ47の電圧VAをデジタルに変
換した信号VAをCPU12は導入し端数時間TA
算出することができる。
端数時間TBについても同様に算出することが
できる。
CPU12は上記したVA,VB,na,nbを導入
し、TA,TBを算出し、更に(3)式の演算を行なつ
て、被測定信号A1,B1の時間差Txを得ることが
できる。
Tx=(t0・nb−TB)−(t0・na−TA) (3) (3)式の演算結果により、Tx<0であれば被測
定信号A1がB1より遅く到来したことを示し、Tx
>0であればその逆であることを示している。
なお、第1図の構成に対して、更に遅延線とゲ
ートと端数パルス発生回路とカウンタと時間・電
圧変換器のセツトを用意することにより、多数の
入力信号に対して、それぞれのタイム・インター
バルを測定することができる。
ハ 「本発明の効果」 本発明によれば、端数時間ΔTまで正確に計測
しているので、2つの信号の発生順序にかかわら
ず時間差を精度良く測定することができる。
また、時間計測装置では、一般に被測定信号を
装置へ印加する前に予めトリガ信号を時間計測装
置に送り、装置内部の回路状態をセツトする必要
がある。一方、本発明によれば、被測定信号A1
B1から装置内部のゲート3により信号Cを得て、
この信号Cをこのトリガ信号として使用してい
る。即ち、本発明では必ず信号Cの発生の後に信
号A2,B2が端数パルス発生回路5,6へ加わる
ようになつている。そして上述のようにこの信号
Cにより、まずゲート25を開けているので、本
発明によれば、トリガ信号を必要とせず、単に被
測定信号を装置に印加すれば良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る時間計測装置の要部の構
成例を示した図、第2図、第3図、第5図は本発
明に係る装置のタイムチヤート、第4図は端数パ
ルス発生回路の具体的構成例を示した図、第6図
は時間・電圧変換器の具体的構成例を示した図、
第7図は時間計測の原理を示す図である。 1,2……遅延線、3……ゲート、5,6……
端数パルス発生回路、7,10……時間・電圧変
換器、8,11……カウンタ、12……CPU。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定信号間の時間差を計測する装置におい
    て、 複数の被測定信号を導入し最先の被測定信号の
    入力時に同期して信号Cを出力する手段3と、 各被測定信号を導入し、前記信号Cの発生時期
    より遅らせて被測定信号を通過させる遅延手段
    と、 この遅延手段を経た被測定信号と、前記手段3
    の出力信号Cと、クロツク信号とを導入し、信号
    Cの発生を起点として前記クロツク信号を通過さ
    せてゲーテイングクロツクを出力し、且つ、遅延
    手段を経た被測定信号A2,B2の印加時期に同期
    してアクテイブとなる端数パルスSA,SBを出力
    する端数パルス発生回路と、 前記端数パルスを導入し、パルス幅に応じた信
    号を出力する時間・電圧変換器と、 前記ゲーテイングクロツクを導入し、このパル
    ス数を計数するカウンタと、 前記カウンタの計数値と、時間・電圧変換器の
    出力信号を導入し、被測定信号間の時間差を算出
    するコンピユータと、 を備えたことを特徴とする時間計測装置。
JP12091487A 1987-05-18 1987-05-18 時間計測装置 Granted JPS63285489A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5630830A (en) * 1979-08-22 1981-03-28 Katashi Aoki Extensive blow molding of bottole of synthetic resin with base cup
JPS59153192A (ja) * 1983-02-21 1984-09-01 Iwatsu Electric Co Ltd 時間間隔測定装置
JPS59188512A (ja) * 1983-04-12 1984-10-25 Marine Instr Co Ltd 超音波の伝播時間測定装置

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