устройство для измерения временных интервалов

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу измерителя временного отрезка, выход которого подключен к тринадцатому входу арифметического блока, первый и второй генераторы ударного возбуждения, арифметический блок, отличающееся тем, что в него введены формирователь входных сигналов, генератор постоянной нониусной шкалы, причем период следования импульсов генератора постоянной нониусной шкалы меньше периода следования импульсов генератора опорной частоты, а период следования импульсов генераторов ударного возбуждения меньше периода следования импульсов генератора постоянной нониусной шкалы, первый и второй блоки измерения, причем первый и второй выходы формирователя входных сигналов служат входом устройства, первый вход формирователя входных сигналов подключен к третьему входу измерителя временного отрезка, к третьему входу первого блока измерения и к первому входу первого генератора ударного возбуждения, а второй выход формирователя подключен к второму входу измерителя временного отрезка, к третьему входу второго блока измерения и к первому входу второго генератора ударного возбуждения, вход генератора постоянной нониусной шкалы подключен к выходу генератора опорной частоты и к вторым входам первого и второго блоков измерения, а выход генератора постоянной нониусной шкалы подключен к первым входам первого и второго блоков измерения, четвертый вход первого блока измерения подключен к выходу первого генератора ударного возбуждения, четвертый вход второго блока измерения подключен к выходу второго генератора ударного возбуждения, шестой выход первого блока измерения подключен к второму входу первого генератора ударного возбуждения и к второму входу арифметического блока, шестой выход второго блока измерения подключен к первому входу арифметического блока, к второму входу второго генератора ударного возбуждения и к третьему входу формирователя входных сигналов, первый выход арифметического блока подключен к пятому входу первого блока измерения, второй выход арифметического блока подключен к пятому входу второго блока измерения и к четвертому входу измерителя временного отрезка, третий вход арифметического блока подключен к пятому выходу второго блока измерения, четвертый вход - к четвертому выходу, пятый вход - к третьему выходу, шестой вход - к второму выходу, седьмой вход - к первому выходу второго блока измерения, восьмой вход арифметического блока подключен к пятому выходу первого блока измерения, девятый вход - к четвертому выходу, десятый вход - к третьему выходу, одиннадцатый вход - к второму выходу, двенадцатый вход - к первому выходу блока измерения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый блок измерения состоит из тринадцати схем И, причем первая и седьмая на три входа, а остальные - на два, двенадцати триггеров с раздельными входами, двух схем ИЛИ и пяти счетчиков импульсов, причем первые входы первой, шестой и седьмой схем И, вторые входы второй, четвертой и пятой схем И соединены и являются вторым входом первого блока измерения, третий вход первой, второй вход десятой и первый вход одиннадцатой схем И соединены и являются первым входом первого блока измерения, первые входы второго, третьего, четвертого, седьмого и одиннадцатого триггеров соединены и являются третьим входом первого блока измерения, вторые входы шестой, девятой, одиннадцатой, двенадцатой и тринадцатой схем И и первый вход восьмой схемы И соединены и являются четвертым входом первого блока измерения, выход первой схемы И соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второй схемы И, выход второй схемы И соединен с первым входом первого счетчика импульсов, выход второго триггера соединен с первым входом третьей схемы И, выход которой соединен с вторым входом второго триггера и с первым входом первой схемы ИЛИ, второй вход схемы ИЛИ соединен с вторым выходом первого счетчика импульсов, а выход схемы ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход третьего триггера соединен с вторым входом первой схемы И, выход четвертого триггера соединен с первым входом четвертой схемы И, выход которой соединен с вторым входом четвертого триггера и с первым входом пятого триггера, выход пятого триггера соединен с первым входом пятой схемы И, выход которой соединен с первым входом второго счетчика импульсов, выход шестой схемы И соединен с вторым входом пятого триггера и с первыми входами шестого и восьмого триггеров, выход шестого триггера соединен с вторым входом седьмой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами третьег, шестого и десятого триггеров, с вторым входом арифметического блока и с вторым входом первого генератора ударного возбуждения, выход седьмого триггера соединен с вторым входом восьмой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами седьмого и восьмого триггеров, выход восьмого триггера соединен с первым входом девятой схемы И, выход которой соединен с первым входом третьего счетчика импульсов, первый вход девятого триггера соединен с выходом первой схемы И, а выход девятого триггера соединен с первым входом десятой схемы И, выход которой соединен с первым входом четвертого счетчика импульсов, выход одиннадцатой схемы И соединен с первым входом второй схемы ИЛИ и с первыми входами десятого и двенадцатого триггеров, второй вход второй схемы ИЛИ соединен с вторым входом четвертого счетчика импульсов, а выход соединен с вторым входом девятого триггера, выход десятого триггера соединен с третьим входом седьмой схемы И, выход одиннадцатого триггера соединен с первым входом двенадцатой схемы И, выход которой соединен с вторым входом одиннадцатого триггера и с вторым входом двенадцатого триггера, выход двенадцатого триггера соединен с первым входом тринадцатой схемы И, выход которой соединен с первым входом пятого счетчика импульсов, вторые входы первого - пятого счетчиков соединены с первым входом арифметического блока, первый выход первого счетчика импульсов соединен с двенадцатым входом арифметического блока, первый выход второго счетчика импульсов - с одиннадцатым входом, первый выход третьего счетчика импульсов - с десятым входом, первый выход четвертого счетчика импульсов - с девятым выходом, а первый выход пятого счетчика импульсов - с восьмым входом арифметического блока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй блок измерения состоит из одиннадцати схем И, причем первая и пятая схемы И на три входа, а остальные на два, десяти триггеров с раздельными входами, двух схем ИЛИ и пяти счетчиков импульсов, причем первые входы первой, четвертой и пятой схем И, вторые входы второй и третьей схем И соединены и явлются вторым входом второго блока измерения, третий вход первой, второй, вход восьмой и первый вход девятой схем И соединены и являются первым входом второго блока измерения, первый вход первой схемы ИЛИ, первые входы второго, третьего, пятого и десятого триггеров соединены и являются третьим входом второго блока измерения, вторые входы четвертой, шестой, седьмой, девятой, десятой и одиннадцатой схем И соединены и являются четвертым входом второго блока измерения, выход первой схемы И соединен с первым входом первого триггера, выход первого триггера соединен с первым входом второй схемы И, а выход схемы соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй выход первого счетчика импульсов соединен с вторым входом первой схемы ИЛИ, а выход схемы ИЛИ - с вторым входом первого триггера, выход второго триггера соединен с вторым входом первой схемы И, выход третьего триггера - с первым входом третьей схемы И и выход схемы соединен с первым входом второго счетчика импульсов, выход четвертой схемы И соединен с вторым входом третьего триггера и с первыми входами четвертого и шестого триггеров, выход четвертого триггера соединен с вторым входом пятой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами второго, четвертого и восьмого триггеров, с первым входом арифметического блока и с вторым входом второго генератора ударного возбуждения, выход пятого триггера соединен с первым входом шестой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами пятого и шестого триггеров, выход шестого триггера соединен с первым входом седьмой схемы И, выход которой соединен с первым входом третьего счетчика импульсов, первый вход седьмого триггера соединен с выходом первой схемы И, а выход седьмого триггера - с первым входом восьмой схемы И, выход которой соединен с первым входом четвертого счетчика импульсов, выход девятого триггера соединен с первыми входами второй схемы ИЛИ, восьмого и десятого триггеров, второй вход второй схемы ИЛИ соединен с вторым выходом четвертого счетчика импульсов, а выход второй схемы ИЛИ - с вторым входом седьмого триггера, выход восьмого триггера соединен с третьим входом пятой схемы И, выход девятого триггера - с первым входом десятой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами девятого и десятого триггеров, выход десятого триггера соединен с первым входом одиннадцатой схемы И, выход которой соединен с первым входом пятого счетчика импульсов, выход пятой схемы И соединен с вторыми входами второго, четвертого и восьмого триггеров, с первым входом арифметического блока, вторым входом второго генератора ударного возбуждения и третьим входом формирователя входных сигналов, вторые входы первого - пятого счетчиков импульсов соединены с четвертым входом измерителя временного отрезка и с вторым выходом арифметического блока, первый выход первого счетчика импульсов соединен с седьмым входом арифметического блока, первый выход второго счетчика импульсов - с шестым входом, первый выход третьего счетчика импульсов - с пятым входом, первый выход четвертого счетчика импульсов - с четвертым входом, первый выход пятого счетчика импульсов - с третьим входом арифметического блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронному приборостроению и может быть использовано в прецизионных измерителях временных интервалов, в радиолокации, экспери- ментальной физике, фазометрах, цифровых вольтметрах.

Известно устройство для измерения временных интервалов, содержащее два согласующих каскада для формирования входных сигналов, статический триггер с раздельными входами, верньерный LC-генератор ударного возбуждения, генератор образцовой частоты, статический триггер со счетным входом, три схемы совпадения, два счетчика импульсов верньерного генератора и один счетчик импульсов генератора образцовой частоты.

Измеряемый интервал Т_х разбивается на три временных отрезка t₁, t₂и t₃:

T_x=t₁+t₂-t₃, (1) где t₁=n₁T_в; t₂=n₂T_о; t₃=n₃T_в.

Тогда T_x=n₁T_в+n₂T_o-n₃T_в=(n₁-n₃)T_в+n₂T_o, (2) где T_в - период следования импульсов верньерного генератора;

Т_о - период следования импульсов генератора образцовой частоты.

Недостатком устройства является погрешность, определяемая температурной нестабильностью верньерного генератора, которая полностью компенсируется только при n₁=n₃. Кроме того, нельзя измерять временной интервал T_x<Т, так как для измерения временных отрезков t₁ и t₃используется один и тот же верньерный генератор.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель временных интервалов, содержащий шины старт- и стоп-импульсов, генератор опорной частоты, два генератора ударного возбуждения, счетчик импульсов генератора ударного возбуждения, селектор импульсов, два блока синронизации, счетчик импульсов генератора опорной частоты, два блока считывания, запоминающее устройство, арифметический блок.

Однако данный измеритель имеет погрешность, обусловленную температурной нестабильностью частот верньерных генераторов, так как величина периода частоты верньерного генератора Т₃ входит в формулу вычисления измеряемого временного интервала t

t= t_i=(T_в-T_о)(N^t_i-N_o). (3)

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу измерителя временного отрезка Т_хо, измеритель временного отрезка Т_хо, выход которого подключен к тринадцатому входу арифметического блока, первый и второй генераторы ударного возбуждения, арифметический блок, введены формирователь входных сигналов, генератор постоянной нониусной шкалы, причем период следования импульсов генератора постоянной нониусной шкалы Т_н меньше периода следования импульсов генератора опорной частоты Т_о, а период следования импульсов генераторов ударного возбуждения Т_в меньше периода следования импульсов генератора постоянной нониусной шкалы Т_н, блок измерения t_хн и блок измерения t_хk, причем первый и второй входы формирователя входных сигналов служат входом устройства, первый выход формирователя входных сигналов подключен к третьему входу измерителя временного отрезка Т_хо, к третьему входу блока измерения t_хн и к первому входу первого генератора ударного возбуждения, а второй выход формирователя подключен к второму входу измерителя временного отрезка Т_хо, к третьему входу блока измерения t_xk и к первому входу второго генератора ударного возбуждения, вход генератора постоянной нониусной шкалы подключен к выходу генератора опорной частоты и к вторым входам блока измерения t_хн и блока измерения t_хk, а выход генератора постоянной нониусной шкалы подключен к первым входам блока измерения t_xн и блока измерения t_xk, четвертый вход блока измерения t_хн подключен к выходу первого генератора ударного возбуждения, четвертый вход блока измерения t_xk подключен к выходу второго генератора ударного возбуждения, шестой выход блока измерения t_xн подключен к второму входу первого генератора ударного возбуждения и к второму входу арифметического блока, шестой выход блока измерения t_xkподключен к первому входу арифметического блока, к второму входу второго генератора ударного возбуждения и к третьему входу формирователя входных сигналов, первый выход арифметического блока подключен к пятому входу блока измерения t_xн, второй выход арифметического блока подключен к пятому входу блока измерения t_xk и к четвертому входу измерителя временного отрезка Т_хо, третий вход арифметического блока подключен к пятому выходу блока измерения t_xk, четвертый вход - к четвертому выходу, пятый вход - к третьему выходу, шестой вход - к второму выходу, седьмой вход - к первому выходу блока измерения t_xk, восьмой вход арифметического блока подключен к пятому выходу блока измерения t_xн, девятый вход - к четвертому выходу, десятый вход - к третьему выходу, одиннадцатый вход - к второму выходу, двенадцатый вход - к первому выходу блока измерения t_xн.

В блок измерения t_xн введены тринадцать схем И, причем первая и седьмая на три входа, а остальные - на два, двенадцать триггеров с раздельными входами, две схемы ИЛИ и пять счетчиков импульсов, причем первые входы первой, шестой и седьмой схем И, вторые входы второй, третьей, четвертой и пятой схем И соединены и являются вторым входом блока измерения t_xн, третий вход первой, второй вход десятой и первый вход одиннадцатой схемы И соединены и являются первым входом блока измерения t_хн, первые входы второго, третьего, четвертого, седьмого и одиннадцатого триггеров соединены и являются третьим входом блока измерения t_xн, вторые входы шестой, девятой, одиннадцатой, двенадцатой и тринадцатой схем И и первый вход восьмой схемы И соединены и являются четвертым входом блока измерения t_xн, выход первой схем И соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второй схемы И, выход второй схемы И соединен с первым входом первого счетчика, выход второго триггера соединен с первым входом третьей схемы И, выход которой соединен с вторым входом второго триггера и с первым входом первой схемы ИЛИ, второй вход схемы ИЛИ соединен с вторым выходом первого счетчика, а выход схемы ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход третьего триггера соединен с вторым входом первой схемы И, выход четвертого триггера соединен с первым входом четвертой схемы И, выход которой соединен с вторым входом четвертого триггера и с первым входом пятого триггера, выход пятого триггера соединен с первым входом пятой схемы И, выход которой соединен с первым входом второго счетчика, выход шестой схемы И соединен с вторым входом пятого триггера и с первыми входами шестого и восьмого триггеров, выход шестого триггера соединен с вторым входом седьмой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами третьего, шестого и десятого триггеров, с вторым входом арифметического блока и с вторым входом первого генератора ударного возбуждения, выход седьмого триггера соединен с вторым входом восьмой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами седьмого и восьмого триггеров, выход восьмого триггера соединен с первым входом девятой схемы И, выход которой соединен с первым входом третьего счетчика, первый вход девятого триггера соединен с выходом первой схемы И, а выход девятого триггера соединен с первым входом десятой схемы И, выход которой соединен с первым входом четвертого счетчика, выход одиннадцатой схемы И соединен с первым входом второй схемы ИЛИ и с первыми входами десятого и двенадцатого триггеров, второй вход второй схемы ИЛИ соединен с вторым входом четвертого счетчика, а выход соединен с вторым входом девятого триггера, выход десятого триггера соединен с третьим входом седьмой схемы И, выход одиннадцатого триггера соединен с первым входом двенадцатой схемы И, выход которой соединен с вторым входом одиннадцатого триггера и с вторым входом двенадцатого триггера, выход двенадцатого триггера соединен с первым входом тринадцатой схемы И, выход которой соединен с первым входом пятого счетчика, вторые входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков соединены с первым входом арифметического блока, первый выход первого счетчика соединен с двенадцатым входом арифметического блока, первый выход второго счетчика - с одиннадцатым входом, первый выход третьего счетчика - с десятым входом, первый выход четвертого счетчика - с девятым входом, а первый выход пятого счетчика - с восьмым входом арифметического блока.

В блок измерения t_xk введены одиннадцать схем И, причем первая и пятая схемы И на три входа, а остальные на два, десять триггеров с раздельными входами, две схемы ИЛИ и пять счетчиков импульсов, причем первые входы первой, четвертой и пятой схем И, вторые входы второй и третьей схем И соединены и являются вторым входом блока измерения t_xk, третий вход первой, второй вход восьмой и первый вход девятой схем И соединены и являются первым входом блока измерения t_xk, первый вход первой схемы ИЛИ, первые входы второго, третьего, пятого и девятого триггеров соединены и являются третьим входом блока измерения t_xk, вторые входы четвертой, шестой, седьмой, девятой, десятой и одиннадцатой схем И соединены и являются четвертым входом блока измерения t_xk, выход первой схемы И соединен с первым входом первого триггера, выход первого триггера соединен с первым входом второй схемы И, а выход схемы соединен с первым входом первого счетчика, второй выход первого счетчика соединен с вторым входом первой схемы ИЛИ, а выход схемы ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход второго триггера соединен с вторым входом первой схемы И, выход третьего триггера соединен с первым входом третьей схемы И, а выход схемы соединен с первым входом второго счетчика, выход четвертой схемы И соединен с вторым входом третьего триггера и с первыми входами четвертого и шестого триггеров, выход четвертого триггера соединен с вторым входом пятой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами второго, четвертого и восьмого триггеров, с первым входом арифметического блока и с вторым входом второго генератора ударного возбуждения, выход пятого триггера соединен с первым входом шестой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами пятого и шестого триггеров, выход шестого триггера соединен с первым входом седьмой схемы И, выход которой соединен с первым входом третьего счетчика, первый выход седьмого триггера соединен с выходом первой схемы И, а выход седьмого триггера соединен с первым входом восьмой схемы И, выход которой соединен с первым входом четвертого счетчика, выход девятого триггера соединен с первыми входами второй схемы ИЛИ, восьмого и десятого триггеров, второй вход второй схемы ИЛИ соединен с вторым выходом четвертого счетчика, а выход второй схемы ИЛИ соединен с вторым входом седьмого триггера, выход восьмого триггера соединен с третьим входом пятой схемы И, выход девятого триггера соединен с первым входом десятой схемы И, выход которой соединен с вторыми входами девятого и десятого триггеров, выход десятого триггера соединен с первым входом одиннадцатой схемы И, выход которой соединен с первым входом пятого счетчика, выход пятой схемы И соединен с вторыми входами второго, четвертого и восьмого триггеров, с первым входом арифметического блока, вторым входом второго генератора ударного возбуждения и третьим входом формирователя входных сигналов, вторые входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков соединены с четвертым входом измерителя временного отрезка Т_хои с вторым входом арифметического блока, первый выход первого счетчика соединен с седьмым входом арифметического блока, первый выход второго счетчика - с шестым входом, первый выход третьего счетчика - с пятым входом, первый выход четвертого счетчика - с четвертым входом, первый выход пятого счетчика - с третьим входом арифметического блока.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что изобретение отличается наличием новых блоков: генератора постоянной нониусной шкалы, блока измерения t_xн, блока измерения t_xk, элементами и их связями с остальными элементами схемы. Таким образом, предложенное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение изобретения с другими техническими решениями показывает, что генераторы ударного возбуждения широко известны. Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в предложенное устройство для измерения временных интервалов указанные блоки проявляют новые свойства, что повышает точность измерения временных интервалов. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения временных интервалов; на фиг. 2 - временные диаграммы ее работы; на фиг.3 - функциональная схема блока измерения t_xн; на фиг.4 - временные диаграммы ее работы; на фиг. 5 - функциональная схема блока измерения t_xk; на фиг.6 - временные диаграммы ее работы; на фиг.7 - функциональная схема формирователя входных сигналов; на фиг.8 - временные диаграммы ее работы; на фиг.9 - функциональная схема генератора ударного возбуждения; на фиг.10 - временные диаграммы ее работы.

Устройство для измерения временных интервалов содержит генератор опорной частоты 1, измеритель временного отрезка Т_хо 2, формирователь входных сигналов 3, генератор постоянной нониусной шкалы 4, первый и второй генераторы ударного возбуждения 5, 7, блок измерения t_хн 6, блок измерения t_xk 8, арифметический блок 9.

Блок измерения t_xн 6 содержит схему счета числа n_н импульсов _о - три схемы совпадения (схемы И) 10 на три входа и 12, 15 на два входа, три триггера 11, 14, 17, схему ИЛИ 16 и счетчик 13, схему счета числа N_он импульсов _о - два триггера 18, 20, две схемы И 19, 21 и счетчик 22, схему формирования импульса сброса _сн - схему И 23 и схему И 25 на три входа, два триггера 24, 38, схему счета числа n_он импульсов _вн - два триггера 26, 28, две схемы И 27, 29 и счетчик 30, схему счета числа N_ннимпульсов _н - триггер 31, две схемы И 32, 34, схему ИЛИ 35 и счетчик 33, схему счета числа n_нн импульсов _вн - два триггера 37, 39, две схемы И 38, 39 и счетчик 41.

Блок измерения t_xk 8 содержит схему счета числа n_k импульсов _о - две схемы И 42 на три входа, 44 на два входа, схему ИЛИ 46, два триггера 43, 47 и счетчик 45. Схему счета числа N_ок импульсов _о - триггер 48, схему И 49 и счетчик 50, схему формирования импульса сброса _ск - две схемы И 51 на два входа и 53 на три входа, два триггера 52, 64, схему счета числа n_ок импульсов _вк - два триггера 54, 56, две схемы И 55, 57 и счетчик 58, схему счета числа N_нк импульсов _н - триггер 59, две схемы И 60, 62, схему ИЛИ 63 и счетчик 61, схему счета числа n_нкимпульсов _вк - два триггера 65, 67, две схемы И 60, 68 и счетчик 69.

Формирователь входных сигналов 3 содержит два триггера 72, 73, две схемы И 74, 75 и два триггера Шмидта 76, 77 для формирования входных сигналов требуемой амплитуды и длительности.

Первый генератор ударного возбуждения 5 содержит триггер 78 с раздельными входами для управления работой генератора ударного возбуждения, схему совпадения И 79 на два входа и два усилителя. Схема совпадения и один усилитель охвачены положительной обратной связью, образованной последовательным резонансным контуром LC, настроенным на частоту F_вн, причем частота F_вн больше частоты генератора постоянной нониусной шкалы F_н. Схема второго генератора ударного возбуждения 7 аналогична схеме первого генератора ударного возбуждения 5.

Временной интервал Т_х между входными импульсами Т_хн и Т_хk (начало и конец измерения) в процессе измерения разбивается на три временных отрезка (см. фиг.2, а): отрезок t_xн - от входного сигнала Т_хн до первого следующего за ним импульса _о основной шкалы счета - начало временного отрезка Т_хо, отрезок Т_хо - от данного начального импульса _о до последнего импульса _о основной шкалы счета, после которого следует импульс Т_хk (см. фиг.2, б), отрезок t_xk - от конца временного отрезка Т_хо до входного импульса Т_хk. Каждый временной отрезок измеряется отдельно, а измеряемый временной интервал Т_х определяется по формуле

Т_х=t_xн+Т_хо+t_xk . (4)

Устройство для измерения временных интервалов работает следующим образом.

Кварцованный генератор опорной частоты 1 генерирует сигнал высокостабильной частоты F_o с периодом Т_о и длительностью импульсов _о(см. фиг.2, в). С выхода генератора 1 импульсы _о поступают на первый вход измерителя временного отрезка Т_хо 2, на вход генератора постоянной нониусной шкалы 4, на второй вход блока измерения t_xн 6, на второй вход блока измерения t_xk 8.

Генератор постоянной нониусной шкалы 4 из импульсов _о формирует импульсную последовательность с периодом Т_н и длительностью _н (см. фиг.2, г), причем период следования импульсов Т_н отличается от периода импульсов входного сигнала Т_о на определенную малую величину Т

Т=Т_о-Т_н . (5)

С выхода генератора 4 импульсы _н поступают на первый вход блока измерения t_xн 6 и на первый вход блока измерения t_xk 8. На первый вход формирователя входных сигналов 3 поступает входной сигнал "Старт" Т_хнизмеряемого временного интервала Т_х, формируется по амплитуде и длительности, и с первого выхода формирователя 3 стартовый импульс _хн(см. фиг.2, а) поступает на третий вход блока 2 для запуска схемы измерителя временного отрезка Т_хо, на первый вход первого генератора ударного возбуждения 5 и запускает его и на третий вход блока измерения t_хн 6 для запуска схемы измерения временного отрезка t_xн. Первый генератор ударного возбуждения 6 генерирует импульсную последовательность с периодом следования импульсов Т_вн и длительностью импульсов _вн, причем период следования импульсов Т_вн меньше периода следования импульсов Т_н. С выхода генератора ударного возбуждения 5 (см. фиг.2, д) импульсы _вн поступают на четвертый вход блока измерения t_xн6. В блоке измерения 6 счетчик 13 считает импульсы _о и фиксирует число n_н, счетчик 22 тоже считает импульсы _о и фиксирует число N_он, счетчик 30 считает импульсы _вн и фиксирует число n_он, счетчик 35 считает импульсы _н и фиксирует число N_нн, счетчик 43 считает импульсы _вн и фиксирует число n_нн. После окончания измерения временного отрезка t_xнблок измерения t_xн 6 вырабатывает импульс сброса _сн, который поступает на второй вход первого генератора ударного возбуждения 5 и прекращает его работу. Одновременно импульс _сн поступает на второй вход арифметического блока 9. С поступлением этого импульса арифметический блок 9 вырабатывает импульс опроса счетчиков: импульс опроса с первого выхода блока 9 поступает на пятый вход блока измерения t_хн 6. С первого выхода блока 6 на двенадцатый вход блока 9 вводится информация со счетчика 13 - число n_н, с второго выхода на одиннадцатый вход - информация со счетчика 22 - число N_он, с третьего выхода на десятый вход - информация со счетчика 30 - число n_он, с четвертого выхода на девятый вход - информация со счетчика 33 - число N_нн, с пятого выхода на восьмой вход - информация со счетчика 41 - число n_нн.

На второй вход формирователя входных сигналов 3 поступает входной сигнал "Стоп" Т_хк измеряемого интервала Т_х, формируется по амплитуде и длительности и с второго выхода формирователя 3 стоповый импульс _xk(см. фиг.2, а) поступает на второй вход блока 2 для прекращения работы схемы измерения временного отрезка Т_хо. Одновременно стоповый импульс _xk с выхода формирователя 3 поступает на первый вход второго генератора ударного возбуждения 7 и запускает его. Стоповый импульс поступает также и на вход блока 8 для запуска схемы измерения временного отрезка t_xk. Второй генератор ударного возбуждения 7 генерирует импульсную последовательность с периодом следования импульсов Т_вк и длительностью импульсов _вк, причем период следования импульсов Т_вк меньше периода следования импульсов Т_н. С выхода генератора ударного возбуждения 7 (см. фиг.2, е) импульсы _вк поступают на четвертый вход блока измерения t_xk8. В блоке измерения 8 счетчик 45 считает импульсы _о и фиксирует число n_к, счетчик 50 считает импульсы _о и фиксирует число N_он, счетчик 58 считает импульсы _вк и фиксирует число n_он, счетчик 61 считает импульсы _н и фиксирует число N_нк, счетчик 69 считает импульсы _вк и фиксирует число n_нк.

После окончания измерения временного отрезка t_xk блок измерения 8 вырабатывает импульс _ск, который поступает на второй вход второго генератора ударного возбуждения 7 и прекращает его работу, на третий вход формирователя входных сигналов 3 и подготавливает его к следующему циклу измерения, импульс сброса _ск поступает также на первый вход арифметиче- ского блока 9. С поступлением этого импульса блок 9 вырабатывает импульс опроса счетчиков блока измерения t_xk 8 и измерителя временного отрезка Т_хо 2. С выхода блока 9 импульс опроса поступает на пятый вход блока измерения t_xk 8 для опроса его счетчиков: с первого выхода блока 8 на седьмой вход блока 9 вводится информация со счетчика 45 - число n_к, с второго выход на шестой вход - информация со счетчика 50 - число N_ок, с третьего выхода на пятый вход - информация со счетчика 58 - число n_ок, с четвертого выхода на четвертый вход - информация со счетчика 61 - число N_нк, с пятого выхода на третий вход - информация со счетчика 69 - число n_нк. С выхода измерителя временного отрезка Т_хо информация поступает на тринадцатый вход блока 9 - число N_o.

После окончания ввода информации арифметический блок 9 вычисляет длительность временного интервала Т_х по формуле

T_х= +T_oN_o+ . (6)

Блок измерения t_xн 6 работает следующим образом.

На входы схемы И 10 поступают импульсы шкалы основного счета _о, импульсы постоянной нониусной шкалы _н и разрешающий уровень напряжения с триггера 17 (см. фиг.4.2, 4.3 и 4.11), при совпадении во времени импульсов _о и _н с выхода схемы И 10 на первый вход триггера 11 поступает импульс (см. фиг.4.5) и спадом переключает его в состояние "1" (см. фиг.4.6). С выхода триггера 11 на первый вход схемы И 12 поступает разрешающий уровень напряжения, а на второй вход поступают импульсы _о. С выхода схемы И 12 (см. фиг.4.7) импульсы _о поступают на вход счетчика 13. При поступлении на первый вход триггера 14 стартового импульса _хн (см. фиг.4.1) он переключается в состояние "1", с выхода триггера 14 разрешающий уровень напряжения (см. фиг. 4.8) поступает на первый вход схемы И 15, а на второй вход - импульсы _о, с выхода схемы И 15 (см. фиг.4.9) первый прошедший импульс _о поступает на второй вход триггера 14 и переключает его спадом в состояние "0" (см. фиг.4.8), одновременно импульс _о с выхода схемы И 15 поступает на первый вход схемы ИЛИ 16, с выхода схемы ИЛИ 16 (см. фиг.4.10) импульс _о поступает на второй вход триггера 11 и переключает его спадом в состояние "0" (см. фиг.4.6), после чего прекращается поступление импульсов _о на счетчик 13.

Таким образом, счетчик 13 произвел подсчет импульсов _о с момента совпадения во времени импульсов _о и _н и до момента поступления на вход блока измерения t_хн 6 импульса _хн - импульса начала измерения временного интервала Т_х. Если импульс _хн на вход устройства не поступил, то при подсчете максимального числа n_н импульсов _о счетчик 13 вырабатывает импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 16, с выхода схемы ИЛИ 16 - на второй вход триггера 11 и переключает его в состояние "0". С момента совпадения во времени импульсов _о и _н на схеме И 10 цикл работы схемы по подсчету числа n_н импульсов _оповторяется.

С выхода формирователя входных сигналов 3 на первый вход триггера 18 поступает импульс _хн и переключает его в состояние "1", с выхода триггера 18 (см. фиг.4. 12) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 19, и на второй вход - импульсы _о. Первый прошедший импульс _о с выхода схемы И 19 (см. фиг.4.13) поступает на второй вход триггера 18 и переключает его спадом в состояние "0", на вход схемы И 19 поступает запрещающий уровень напряжения, и на ее выход проходит только один импульс _о, этот же импульс одновременно поступает на первый вход триггера 20 и переключает его спадом в состояние "1". С выхода триггера 20 (см. фиг.4.14) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 21, а на второй вход поступают импульсы _о, с выхода схемы И 21 импульсы _о поступают на счетчик 22 (см. фиг.4.15). На вход схемы И 23 поступают импульсы _о и _вн, в момент совпадения их во времени с выхода схемы И 23 (см. фиг.4.16) импульс поступает на второй вход триггера 20 и переключает его спадом в состояние "0", на вход схемы И 21 поступает запрещающий уровень напряжения, на вход счетчика 22 прекращается поступление импульсов _о, и он фиксирует число N_он. Одновременно импульс с выхода схемы И 23 поступает на первый вход триггера 28. Импульс _хн поступает также на первый вход триггера 17, переключает его в состояние "0", с выхода триггера 17 (см. фиг.4.11) запрещающий уровень напряжения поступает на второй вход схемы И 10. С выхода схемы И 23 импульс также поступает на первый вход триггера 24, переключает его в состояние "1", с выхода триггера 24 разрешающий уровень напряжения (см. фиг. 4. 17) поступает на второй вход схемы И 25, на первый вход схемы поступают импульсы _о.

На первый вход триггера 26 поступает импульс _хн и переключает его в состояние "1". С выхода триггера 26 разрешающий уровень напряжения (см. фиг. 4. 19) поступает на второй вход схемы И 27, на первый вход поступают импульсы _вн. Первый прошедший импульс _вн с выхода схемы И 27 (см. фиг.4. 20) поступает на второй вход триггера 26, переключает его спадом в состояние "0", на вход схемы И 27 поступает запрещающий уровень напряжения, и на ее выход проходит только один импульс _вн, этот же импульс поступает на второй вход триггера 28 и переключает его спадом в состояние "1". С выхода триггера 28 (см. фиг. 4.21) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 29, и на второй вход - импульсы _вн, с выхода схемы И 29 (см. фиг. 4.22) импульсы _внпоступают на счетчик 30. Поступивший на первый вход триггера 28 импульс с выхода схемы И 23 переключает его спадом в состояние "0", на первый вход схемы И 29 поступает запрещающий уровень напряжения, на счетчик 30 прекращается поступление импульсов _вн и он фиксирует число n_он.

На первый вход триггера 31 с выхода схемы И 10 поступает импульс и спадом переключает его в состояние "1" (см. фиг.4.23). С выхода триггера 31 разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 32, на второй вход схемы И 32 поступают импульсы _н, с выхода схемы И 32 (см. фиг. 4.24) импульсы поступают на первый вход счетчика 33. На первый вход схемы И 34 поступают импульсы _н, а на второй вход - импульсы _вн, при совпадении во времени этих импульсов с выхода схемы И 34 (см. фиг.4. 25) на первый вход схемы ИЛИ 35 поступает импульс, с выхода схемы ИЛИ импульс поступает на второй вход триггера 31 и спадом переключает его в состояние "0". С выхода триггера на первый вход схемы И 32 поступает запрещающий уровень напряжения, на счетчик 33 прекращается поступление импульсов _н, и он фиксирует число N_нн. Таким образом, счетчик 33 произвел подсчет импульсов _н с момента совпадения импульсов _о и _н и до момента совпадения импульсов _н и _вн.

На первый вход триггера 37 поступает импульс _хн, переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.4. 28) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 38, на второй вход поступают импульсы _вн, первый прошедший на выход схемы И 38 импульс (см. фиг.4. 29) поступает на второй вход триггера 37 и спадом переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И 38 с выхода триггера поступает запрещающий уровень напряжения и на выход схемы И 38 проходит только один импульс _н. Этот же импульс поступает на второй вход триггера 39 и переключает его спадом в состояние "1", с выхода триггера 39 на первый вход схемы И 40 поступает разрешающий уровень напряжения, а на второй вход поступают импульсы _вн, с выхода схемы И 40 импульсы _вн поступают на первый вход счетчика 41. Поступивший на первый вход триггера 39 импульс с выхода схемы И 34 переключает его спадом в состояние "0", на первый вход схемы И 40 поступает запрещающий уровень напряжения, на вход счетчика 41 прекращается поступление импульсов и он фиксирует число n_нн. Если на вход блока измерения t_хн импульс _хн не поступил, то счетчик 33 при подсчете максимального числа N_нн импульсов _н вырабатывает импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 35, с выхода схемы ИЛИ на второй вход триггера 31 и переключает его в состояние "0". С момента совпадения во времени импульсов _о и _н на схеме И 10 цикл работы по подсчету числа N_нн импульсов _н повторяется.

С выхода схемы И 34 импульс поступает на первый вход триггера 36 и переключает его в состояние "1", с выхода триггера разрешающий уровень напряжения (см. фиг.4. 27) поступает на третий вход схемы И 25. Первый прошедший на выход схемы И 25 импульс _о (см. фиг.4. 18) является импульсом сброса _сн, который поступает на второй вход триггера 17 и переключает его в состояние "1", поступает на вторые входы триггеров 24, 36 и переключает их в состояние "0". Этот же импульс _сн поступает на вторые входы первого генератора ударного возбуждения 5 и арифметического блока 9.

Измерение временного отрезка t_хн закончено, необходимая информация (n_н, N_он, n_он, N_нн, n_нн) хранится в счетчиках 13, 22, 33, 41 и по запросу вводится в арифметический блок для дальнейшей обработки.

Блок измерения t_хk 8 работает следующим образом.

На первый вход схемы И 42 поступают импульсы _о, на второй - разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 47, а на третий вход - импульсы _н, при совпадении во времени импульсов _о и _н с выхода схемы И 42 (см. фиг. 6.5) на первый вход триггера 43 поступает импульс и спадом переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.6.6) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 44, на второй вход схемы И поступают импульсы _о, с выхода схемы И 44 (см. фиг.6.7) импульсы поступают на первый вход счетчика 45. С выхода схемы И 42 импульсы поступают также на первый вход триггера 47 и спадом переключают его состояние "1".

На первый вход схемы ИЛИ 46 поступает стоп-импульс _хк, с выхода схемы ИЛИ (см. фиг. 6.8) импульс поступает на второй вход триггера 43 и спадом переключает его в состояние "0", на первый вход схемы И 44 поступает запрещающий уровень напряжения, на вход счетчика прекращается поступление импульсов _о, и он фиксирует число n_к. Если на вход устройства импульс _хk не поступил, то при подсчете максимального числа n_к импульсов _о счетчик 45 вырабатывает импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 46, с выхода схемы ИЛИ 46 - на второй вход триггера 43 и переключает его в состояние "0". С момента совпадения во времени импульсов _о и _н на схеме И 42 цикл работы схемы по подсчету числа n_к импульсов _о повторяется.

С поступлением на первый вход триггера 47 импульса _хк он переключается в состояние "0", и с выхода триггера (см. фиг.6.9) на второй вход схемы И 42 поступает запрещающий уровень напряжения.

На первый вход триггера 48 поступает импульс _хк, переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.6.10) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 49, на второй вход схемы поступают импульсы _о, с выхода схемы И (см.фиг.6. 11) импульсы поступают на первый вход счетчика 50. На первый вход схемы И 51 поступают импульсы _о, на второй вход - импульсы _вк, при совпадении их во времени с выхода схемы И 51 (см. фиг. 6.12) импульс поступает на второй вход триггера 48 и спадом переключает его в состояние "0", с выхода триггера запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 49, прекращается поступление на вход счетчика 50 импульсов _о и он фиксирует число N_ок. Одновременно импульс с выхода схемы И 51 поступает на первый вход триггера 52 и переключает его в состояние "1", с выхода триггера 52 (см. фиг.6.13) разрешающий уровень напряжения поступает на второй вход схемы И 53, на первый вход схемы И поступают импульсы _о. С выхода схемы И 51 импульс также поступает на первый вход триггера 56.

На первый вход триггера 54 поступает импульс _хк, переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.6.15) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 55, на второй вход поступают импульсы _вк, первый прошедший импульс с выхода схемы И (см. фиг.6.16) поступает на второй вход триггера 54 и спадом переключает его в состояние "0", с выхода триггера запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 55 и на выход схемы проходит только один импульс _о. Этот же импульс поступает на второй вход триггера 56 и спадом переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.6.17) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 57, на второй вход схемы И поступают импульсы _вк, с выхода схемы И 57 (см. фиг.6.18) импульсы _вк поступают на первый вход счетчика 58. Поступивший на первый вход триггера 56 импульс с выхода схемы И 51 переключает его в состояние "0", с выхода триггера на первый вход схемы И 57 поступает запрещающий уровень напряжения, на вход счетчика 58 прекращается поступление импульсов _вк и он фиксирует число n_ок.

Поступивший на первый вход триггера 59 импульс с выхода схемы И 42 спадом переключает его в состояние "1", с выхода триггера 59 (см. фиг.6.19) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 60, а на второй вход схемы И поступают импульсы _н, с выхода схемы И 60 импульсы _н поступают на первый вход счетчика 61.

На первый вход схемы И 62 поступают импульсы _н, на второй - импульсы _вк, при совпадении их во времени с выхода схемы И 62 (см. фиг.6.21) на первый вход схемы ИЛИ 63 поступает импульс, с выхода схемы ИЛИ (см. фиг. 6.22) на второй вход триггера 59 поступает импульс и спадом переключает его в состояние "0", с выхода триггера запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 60, на вход счетчика 61 прекращается поступление импульсов _н и он фиксирует число N_нк. Если на вход устройства импульс _хк не поступил, то при подсчете максимального числа N_нк импульсов _н счетчик 61 вырабатывает импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 63, с выхода схемы ИЛИ - на второй вход триггера 59 и переключает его в состояние "0". С момента совпадения во времени импульсов _о и _н на схеме И 42 цикл работы схемы по подсчету числа N_нк импульсов _н повторяется.

На первый вход триггера 65 поступает импульс _хк, переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.6.24) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 66, на второй вход поступают импульсы _вк, первый прошедший импульс _вк с выхода схемы И 66 (см. фиг.6.25) поступает на второй вход триггера 65 и спадом переключает его в состояние "0", с выхода триггера запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 66, и на выход схемы И проходит только один импульс _вк. Этот же импульс поступает на второй вход триггера 67 и спадом переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.6.26) разрешающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 68, на второй вход поступают импульсы _вк, с выхода схемы И (см. фиг.6.27) импульсы _вк поступают на первый вход счетчика 69. На второй вход триггера 67 с выхода схемы И 62 поступает импульс и спадом переключает его в состояние "0", запрещающий уровень напряжения с выхода триггера поступает на первый вход схемы И 68, на вход счетчика 69 прекращается поступление импульсов _вк и он фиксирует число n_нк импульсов _вк.

С выхода схемы И 62 на первый вход триггера 64 поступает импульс и переключает его спадом в состояние "1", с выхода триггера 64 (см. фиг.6.23) разрешающий уровень напряжения поступает на третий вход И 53. Первый прошедший на выход схемы И 53 импульс _о (см. фиг.6,14) является импульсом сброса _ск, который поступает на второй вход триггера 47 и переключает его в состояние "1", поступает на вторые входы триггеров 52, 64 и переключает их в состояние "0". Этот же импульс поступает на второй вход второго генератора ударного возбуждения 7, на третий вход формирователя входных сигналов 3 и на первый вход арифметического блока 9.

Измерение временного отрезка t_хк закончено, необходимая информация (n_к, N_ок, n_ок, N_нк, n_нк) хранится в счетчиках 45, 50, 58, 61, 69 и по запросу вводится в арифметический блок для дальнейшей обработки.

Формирователь входных сигналов 3 работает следующим образом. Сигнал сброса _ск (см. фиг. 8,а) поступает на объединенные входы триггеров 70, 71 и переключает их в состояние "1". С выхода триггера 70 (см. фиг.8,г) на второй вход схемы И 72 поступает разрешающий уровень напряжения, и с выхода триггера 71 (фиг. 8, ж) на первый вход схемы И 73 поступает разрешающий уровень напряжения.

Входной сигнал Т_хн (см. фиг.8,б) поступает на первый вход схемы И 72, с выхода схемы И (см. фиг.8,д) импульс поступает на вход триггера Шмидта 74. Сигнал Т_хн поступает также на первый вход триггера 70 и спадом переключает триггер в состояние "0", и на второй вход схемы И 72 поступает запрещающий уровень напряжения. Триггер Шмидта 74 формирует на выходе сигнал _хн (см. фиг. 8, е) заданной амплитуды и длительности, который поступает на входы измерителя временного отрезка Т_хо, первого генератора ударного возбуждения и блока измерения t_хн.

Входной сигнал Т_хк (см. фиг.8,в) поступает на второй вход схемы И 73, с выхода схемы И (см. фиг.8,з) импульс поступает на вход триггера Шмидта 75. Сигнал Т_хк поступает также на второй вход триггера 71 и спадом переключает его в состояние "0", и на первый вход схемы И 73 поступает запрещающий уровень напряжения. Триггер Шмидта 75 формирует на выходе сигнал _хк (см. фиг. 8, и) заданной амплитуды и длительности, который поступает на входы измерителя временного отрезка Т_хо, второго генератора ударного возбуждения и блока измерения t_хк. Переключением входными сигналами Т_хн и Т_хк триггеров 70 и 71 в нулевое состояние повышается помехозащищенность устройства.

Первый генератор ударного возбуждения 5 работает следующим образом.

С формирователя входных сигналов 3 на первый вход триггера 76 поступает импульс _хн (см. фиг. 10, а) и переключает его в состояние "1", с выхода триггера (см. фиг.10,б) на первый вход схемы И 77 поступает уровень напряжения, запускающий генератор ударного возбуждения, с выхода усилителя 79 импульсная последовательность с периодом следования Т_вн и длительностью импульсов _вн поступает на вход блока измерения t_хн 6. По окончании измерения временного отрезка t_хнблок измерения формирует импульс _сн, который поступает на второй вход триггера 76 (см. фиг.10,б), переключает его в состояние "0", с выхода триггера 76 (фиг.10,в) запрещающий уровень напряжения поступает на первый вход схемы И 77 и прекращается работа генератора ударного возбуждения.

Второй генератор ударного возбуждения 8 работает аналогично.

Временной отрезок Т_хо измеряется методом прямого счета - путем подсчета импульсов _о, прошедших на вход счетчика за временной промежуток между импульсами _хн и _хк.

Использование изобретения позволит повысить точность измерения временных интервалов, в радиолокации - точность измерения расстояния, в фазометрах - точность измерения фазы, в цифровых вольтметрах с времяимпульсным методом кодирования измеряемого напряжения - точность измерения напряжения.