SU918933A1 - Device for measuring time intervals - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ(54) DEVICE FOR MEASURING TIME INTERVALS

II

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано дл  построени  высокоточных измерителей временных интервалов.The invention relates to measuring and computing techniques and can be used to build highly accurate time interval meters.

Известны устройства дл  измерени  временных интервалов, работа которых оснрвана на масштабном преобразовании измер емого интервала с помощью двух последовательностей импульсов, частоты следовани  которых отличаютс  на небольшую величину, и измерении преобразованного интервала .Apparatuses for measuring time intervals are known, whose operation is based on the scale conversion of the measurement interval using two sequences of pulses whose tracking frequencies differ by a small amount, and measuring the transformed interval.

Однако указанные устройства имеют большое врем  измерени , используемые в них управл емые генераторы , сложны и не обеспечивают высокой точности из-за нестабильности частоты сформированных сигналов, что снижает точность измерени  временных интер валов.However, these devices have a large measurement time, the controlled oscillators used in them are complex and do not provide high accuracy due to the instability of the frequency of the generated signals, which reduces the accuracy of measuring time intervals.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  временных интервалов , содержащее блок управлени  # управл емые генераторы образцовой и вспомогательной частот, три счетчика импульсов, два цифровых отсчетных устройства, два электронных ключа и схему сравнени  кодов, выходным сигналом которого с помощью ключей определ етс  режим работы генераторов и счетчиков.The closest to the invention to the technical essence is a device for measuring time intervals, containing a control unit # controlled generators of exemplary and auxiliary frequencies, three pulse counters, two digital readout devices, two electronic keys and a code comparison circuit whose output signal using keys The mode of operation of the generators and meters is determined.

Работа устройства основана на за10 пуске по переднему фронту измер емого интервала генератора образцовой частоты и подсчете количества импульсов , выработанных генератором за врем  существовани  измер емого интер15 вала. Уточнение результата измерени  производ т путём дополнительного измерени  временного интервала, соответствующего погрешности квантовани  измер емого интервала 2 .The operation of the device is based on starting up on the leading edge of the measured interval of the generator of the reference frequency and counting the number of pulses produced by the generator during the lifetime of the measured interval of the shaft. Refinement of the measurement result is performed by additional measurement of the time interval corresponding to the quantization error of the measurement interval 2.

2020

Однако указанное устройство дл  измерени  временных интервалов не обеспечивает высокой точности измерени  , так как используег1ые управ39 л емые генераторы обладают значитель ным временем выхода на режим, в тече ние которого они имеют нестабильный период вырабатываемых сигналов. Кроме того, функциональные возможности устройства ограничены в св зи с тем, что измерени  временного интервала нельз  осуществл ть по заданной команде . Цель изобретени  - повышение точности измерени  и расширение функциональных возможностей измерител  /временных интервалов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  временных интервалов, содержащее ге , нератор образцовой частоты, блок управлени , первый и второй электрон ные ключи, выходы которых соединены с входами первого и второго счетчиков импульсов, два цифровы; отсчетных блока, входы которых соединены с выходами первого и третьего счетчиков импульсов, и блок сравнени  кодов, входы которого св заны с выходами второго и третьего счетчиков импульсов, а выход соединен с входом остановки генератора импульсов и пер вым входом второго электронного ключа, дополнительно введены элемент выделени  разности, элемент сравнени , первый, второй и третий генера торы линейно измен ющегос  напр жени  и электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй вход с первым выходом блока управлени , третий вход - с выходом блока сравнени  кодов, а выход св зан с входом первого генератора линейно измен юще- до However, the specified device for measuring time intervals does not provide high accuracy of measurement, since the controlled oscillators used have a significant time to reach the mode during which they have an unstable period of generated signals. In addition, the functionality of the device is limited due to the fact that measurements of the time interval cannot be carried out with a given command. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and expand the functionality of the meter / time intervals. This goal is achieved by the fact that in a device for measuring time intervals, containing a generator of an exemplary frequency, a control unit, a first and second electronic keys, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second pulse counters, are two digital; readout blocks whose inputs are connected to the outputs of the first and third pulse counters, and a code comparison unit whose inputs are connected to the outputs of the second and third pulse counters, and the output is connected to the stop input of the pulse generator and the first input of the second electronic key; separation of the difference, the element of comparison, the first, second and third generators of linearly varying voltage and electronic key, the first input of which is connected to the generator output of the reference frequency, the second input from the first control module output, the third input is connected to the output of the code comparison unit, and the output is connected to the input of the first generator linearly

гос  напр жени  и первым и вторым входами первого и второго основных электронных ключей соответственно, при этом выход элемента сравнени  соединен с вторым и третьим входами соответственно первого и. второго основных электронных ключей и входом запуска генератора импульсов, а два входа элемента сравнени  соединены соответственно с выходами первого генератора линейно измен ющегос  напр жени  и элемента выделени  разности , первый и второй вхрды которого соединены соответственно с выходами второго и третьего генераторов линейно измен ющегос  напр жени  входы которых св заны с вторым и тоетьим выходами блока управлени .state voltage and the first and second inputs of the first and second main electronic keys, respectively, while the output of the comparison element is connected to the second and third inputs of the first and second, respectively. the second main electronic switches and the trigger input of the pulse generator, and the two inputs of the reference element are connected respectively to the outputs of the first generator of linearly varying voltage and the difference difference element, the first and second times of which are connected respectively to the outputs of the second and third linearly variable voltage inputs which are associated with the second and network outputs of the control unit.

времени t задним фронтом измер емого временного интервала 19 запускаетс  генератор 9 линейно измен ющегос  напр жени , вырабатывающий напр жение 23. Элементом 10 выделени  разности напр жени  посто нно выдел етс  разность 2lt напр жений 22 и 23. В момент времени t, по сигналу блока 3 управлени , совпадающим сtime t, the trailing edge of the measured time interval 19 starts the generator 9 linearly varying voltage, generating voltage 23. The voltage difference extracting element 10 constantly distinguishes the voltage difference 2lt 22 and 23. At time t, the signal from block 3 control matching

приходом очередного счетного импульса , запускаетс  генератор 7, вырабатывающий напр жение 25, и на счетчик 12 через ключ 5 начинают поступать импульсы генератора 1 с частотойthe arrival of the next counting pulse, the generator 7 is started, generating a voltage of 25, and the generator 12 through the key 5 begins to receive the generator 1 pulses with a frequency

Claims (1)

oSf. В момент времени ttf равенства линейно измен ющегос  напр жени  25 и напр жени  разности 2 элемент 11 сравнени  вырабатывает импульсный На фиг.1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг,2 временные диаграммы, по сн ющие его работу. Устройство дл  измерени  временных интервалов (фиг.1) содержит генератор 1 образцовой частоты, генератор 2 частоты, блок 3 управлени , электронные ключи , генераторы 7-9 линейно измен ющегос  напр жени , элемент 10 выделени  разности элемент 11 сравнени , счетчики 12-1 импульсов, блок 15 сравнени  кодов, цифровые отсчетные блоки 16 и 1 и шину 18 входного сигнала. Временна  диаграмма (фиг.2) , по сн юща  работу устройсУва, содержит измер емый временный интервал .19 на шине 18 входного сигнала, выходные сигналы 20 генератора 1 образцовой частоты, выходные сигналы 21 ключа k, выходное напр жение 22 генератора 8, выходное напр жение 23 генератора 9, выходное напр жение 24 элемента 10 выделени  разности, выходное напр жение 25 генератора 7, выходные сигналы 2б ключа 5, выходной сигнал 27 элемента 11 сравнени , выходной сигнал 28 генератора 2, выходной сигнал 29 электронного ключа 6, выходной сигнал 30 блока 15 сравнени  кодов. Устройство работает следующим образом . В момент времени t«, соответствующий переднему фронту измер емого интервала 19, сигналом блока 3 управлени  запускаетс  генератор 8 линейно измен ющегос  напр жени , который вырабатывает напр жение 22. В момент 5 сигнал 27, с помощью которого запус каетс  генератор 2 частоты, формирующий последовательность импульсов 28с частотой ffccn ,количество импул сов в которой подсчитываетс  счетчи ком I. При этом закрываетс  ключ 5 и прекращаетс  счет импульсов счетчиком 12, а также открываетс  ключ на выходе которого, начина  с момен та имеетс  последовательность 29импульсов, сформированна  из выходных сигналов 20 генератора 1, Ко личество импульсных сигналов в после довательности 29 подсчитыватес  счет чиком 13. В момент времени te равен ства кодов в счетчиках 13 и Ц блок 15 сравнени  кодов вырабатывает импульсный сигнап 30, с помощью кото рого счет импульсов всеми счетчиками прекращаетс  и,заканчиваетс  цикл измерени . Если между частотами fofip и выполнено соотношение fofip /{fo6p-f8cn) 10 , где m - коэффициент, характеризующий количество дополнительно оцениваемых разр дов, то число N, составленное из показаний счетчика 12 Мхосл и счетчика }Ц МхВет, соответствует измер емому интервалу Тц , ,т.е. (N,OCTI +N;t6tTi 10)-TO, где TO.- период колебаний генератора 1 . Повышение точности измерени  в предлагаемом устройстве достигаетс  за счет того, что вновь введенные элементы и их св зи позвол ют вместо управл емого генератора образцог вой частоты, стабильность частоты которого в момент запуска и в процессе работы недостаточно высока , использовать неуправл емый по запуску генератор 8 с кварцевой стабилиг зацией частоты,стабильность частоты которого на несколько пор дков вьша. . Расширение функциональных возможностей устройства обеспечиваетс  запоминанием измер емого временного интервала с помощью двух линейно измен ющихс  напр жений с одинаковыми наклонами, формируемыми по переднему и заднему фронтам измер емого интервала и по вившейс  возможностью считывани  в любой момент времени запомненного временного интервала формированием третьего линейно измен ющегос  напр жени  с тем же наклоном. 336 Формула изобретени  Устройство дл  измерени  временных интервалов, содержащее генератор образцовой частоты , блок управлени  , первый и второй электронные ключи, выходы которых соединены с входами первого и второго счетчиков импульсов, два цифровых отсчетных блока, входы которых соединены с выходами первого и третьего счетчиков. имПульсов, и блок сравнени  кодов, входы которого св заны с выходами второго и третьего счетчиков импульсов, а выход соединен с входом остановки генератора импульсов и первым входом второго электронногЪ ключа, отличающ е е С Я тем, что, с целью повышени  точности измерени  и расширени  функциональных возможностей, оно дополнительно содержит элемент выделени  разности , элемент сравнени  , первый, второй и третий генераторы линейно измен ющегос  напр жени  и электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй вход с первым выходом блока управлени  , третий вход - с выходом блока сравнени  кодов, а выход св зан с входом первого генератора линейно измен ющегос  напр жени  и первым и вторым входами первого и второго основных электронных ключей соответственно, при этом выход элемента сравнени  соединен с вторым и третьим входами соответственна первого и второго основных электронных ключей и входом запуска генератора импульсов, а два входа элемента сравнени  соединены соответственно с выходами первого генератора линейно измен ющегос  напр жени  и элемента выделени  разности, первый и второй входы котйрого соединены соответственно с выходами второго и третьего генераторов линейно измен ющегос  напр жени , входы которых св заны с вторым .и третьим выходами блока управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 363068, кл. G 04 F 10/Oi, 1973. 2,Авторское свидетельство СССР W 712808, кл. G 04 F 10/04. 1980.oSf. At the instant ttf of equality of the linearly varying voltage 25 and the voltage of the difference 2, the comparison element 11 produces a pulse. Figure 1 shows the functional diagram of the device; FIG. 2 are timing charts explaining his work. A device for measuring time intervals (Fig. 1) contains a generator of 1 exemplary frequency, a generator 2 frequencies, a control unit 3, electronic switches, linear voltage oscillators 7-9, a difference selection element 10 comparison element 11, pulse counters 12-1 , block 15 comparison of codes, digital reading blocks 16 and 1 and the bus 18 of the input signal. The timing diagram (Fig. 2), explaining the operation of the device, contains the measured time interval .19 on the input signal bus 18, the output signals 20 of the exemplary frequency generator 1, the output signals 21 of the key k, the output voltage 22 of the generator 8, the output voltage generator 23, output voltage 24 of differential difference element 10, output voltage 25 of generator 7, output signals 2b of key 5, output signal 27 of comparison element 11, output signal 28 of generator 2, output signal of electronic key 6, output 30 block 15 comparison code ov The device works as follows. At time t ", corresponding to the leading edge of the measured interval 19, the signal of the control unit 3 starts the generator 8 of a linearly varying voltage, which generates a voltage 22. At the moment 5, the signal 27, which starts the generator 2 frequencies, forming a sequence pulses 28 with frequency ffccn, the number of pulses in which is counted by counter I. This closes key 5 and stops the counting of pulses by counter 12, and also opens a key at the output of which, starting from the moment there is a sequence 29 pulses generated from the output signals of the generator 1 1, the number of pulse signals in the sequence 29 is counted by the counter 13. At the time point te, the equality of the codes in the counters 13 and C, the code comparison unit 15 produces a pulse signal 30, by which the counter the pulses are stopped by all counters and the measurement cycle ends. If between the fofip frequencies and the ratio fofip / {fo6p-f8cn) 10, where m is the coefficient characterizing the number of additionally estimated bits, then the number N composed of the readings of the counter 12 M Bosl and the counter} C MxVet corresponds to the measured interval TC, ,those. (N, OCTI + N; t6tTi 10) -TO, where TO. is the oscillation period of the generator 1. Improving the measurement accuracy in the proposed device is achieved due to the fact that the newly introduced elements and their connections allow, instead of a controlled generator of an exemplary frequency, whose frequency stability at the time of launch and during operation is not high enough, to use an uncontrolled launch generator 8 s quartz frequency stabilization whose frequency stability is several orders of magnitude higher. . Expansion of the functionality of the device is ensured by memorizing the measured time interval by means of two linearly varying voltages with identical slopes formed on the leading and trailing edges of the measured interval and the readability of the third linear variable voltage at any time. with the same slope. 336 The invention A device for measuring time intervals, comprising an exemplary frequency generator, a control unit, first and second electronic switches, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second pulse counters, two digital reading units, the inputs of which are connected to the outputs of the first and third counters. pulses, and a code comparison unit whose inputs are connected to the outputs of the second and third pulse counters, and the output is connected to the input of the stop of the pulse generator and the first input of the second electronic key, distinguished by the fact that in order to improve the accuracy of measurement and expansion functionality, it additionally contains a difference selection element, a comparison element, the first, second and third generators of linearly varying voltage and an electronic key, the first input of which is connected to the generator output frequency, the second input with the first output of the control unit, the third input with the output of the code comparison unit, and the output is connected with the input of the first generator of linearly varying voltage and the first and second inputs of the first and second main electronic keys, respectively, and the output element comparison is connected to the second and third inputs, respectively, of the first and second main electronic keys and the trigger input of the pulse generator, and the two inputs of the reference element are connected respectively to the outputs of the first generator linearly The primary and secondary inputs are connected to the outputs of the second and third generators of linearly varying voltage, the inputs of which are connected to the second and third outputs of the control unit. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 363068, cl. G 04 F 10 / Oi, 1973. 2, USSR Copyright Certificate W 712808, cl. G 04 F 10/04. 1980 19 I II II I I I19 I II II I I I Фиг I I I I I 1Fig I I I I I 1 30thirty LL Фиг.FIG.