устройство измерения малого временного интервала

Формула изобретения

Устройство измерения малого временного интервала, состоящее из датчика начала интервала, датчика конца интервала, блока последовательно соединенных линий задержек, первого блока элементов совпадения, преобразователя десятичного кода в двоичный и блока обработки, где выход датчика начала интервала соединен с входом блока последовательно соединенных линий задержек, групповой выход которого соединен с групповым входом первого блока элементов совпадения, групповой выход блока преобразования десятичного кода в двоичный соединен с групповым входом блока обработки, отличающееся тем, что вводится блок инверторов, второй блок элементов совпадения, а также вводится отдельный инвертор и линия задержки, при этом выход датчика конца интервала через линию задержки, через отдельный инвертор, соединен с отдельным входом первого блока элементов совпадения, имеющий групповой выход, соединенный с первым групповым входом второго блока элементов совпадения, и соединенным через блок инверторов со вторым групповым входом этого второго блока элементов совпадения, имеющего групповой выход, соединенный с групповым входом блока преобразования десятичного кода в двоичный.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в измерительных приборах.

Известно устройство измерения малого временного интервала, входящее в устройство, изложенное в патенте 2084918. Устройство дискретного измерения времени радиолокационной станции / Часовской А.А., 1997. В нем малый временной интервал между импульсом с источника эталонного импульса, являющимся датчиком начала интервала, и импульсом с приемника, являющимся датчиком конца интервала, определяется с помощью специального индикаторного устройства и устройства автоматического съема информации с экрана индикатора. Однако устройство требует применения громоздкой и сложной аппаратуры и плохую разрешающую способность из-за инерционности при отображении разных пар импульсов. Известно устройство измерения малого временного интервала, изложенное в патенте 2007742. Устройство дискретного измерения временного интервала радиолокационной станции / Часовской А.А., 1993. В нем малое временное рассогласование между двумя импульсами определяется без применения громоздкой и сложной аппаратуры и хорошая разрешающая способность при следовании одна за другой пар импульсов с разными характеристиками. В нем имеются узлы, формирующие эталонный импульс, которые представляют из себя датчик начала интервала, узлы, формирующие сигнал с блока обнаружения, которые представляют из себя датчик конца интервала. Эталонный импульс поступает в блок последовательно соединенных линий задержки. Выход каждой линии задержки соединен с соответствующим элементом совпадения блока элементов совпадения, на другой вход которых поступает импульс с блока обнаружения. Длительность первого импульса ограничена временем его задержки. В зависимости от величины временного интервала между двумя импульсами в какие-то моменты начнут срабатывать друг за другом элементы совпадения. Каждому временному интервалу соответствуют определенные номера сработанных элементов совпадения. Дешифратор временных интервалов выделяет эти номера и выдает временной интервал в виде десятичного кода в блок преобразования десятичного кода в двоичный код, которые поступают в узлы, осуществляющие дальнейшую обработку, представляющие из себя блок обработки. Однако при увеличенной длительности импульсов невозможно определить величину интервала без усложнения узлов.

С помощью предлагаемого устройства определяется величина малого интервала, в том числе и при увеличенной длительности импульсов без усложнения узлов. Достигается это благодаря тому, что вводится вместо дешифратора временных интервалов блок инверторов и второй блок элементов совпадения, а также вводится отдельный инвертор и линия задержки, при этом выход датчика конца интервала через линию задержки, через отдельный инвертор соединен с отдельным входом первого блока элементов совпадения, имеющий групповой выход, соединенный с первым групповым входом второго блока элементов совпадения, и соединенным через блок инверторов с вторым групповым входом этого второго блока элементов совпадения, имеющего групповой вход, соединенный с групповым входом блока преобразования десятичного кода в двоичный.

На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения.

1 - блок обработки;

2 - блок преобразования десятичного кода в двоичный;

3 - блок элементов совпадения;

4 - блок инверторов;

5 - блок элементов совпадения;

6 - блок последовательно соединенных линий задержки;

7 - отдельный инвертор;

8 - линия задержки;

9 - датчик начала интервала;

10 - датчик конца интервала, при этом выход датчика начала интервала 9 соединен с входом блока последовательно соединенных линий задержки 6, групповой выход которого соединен с групповым входом блока элементов совпадения 5, имеющего групповой выход, соединенный с первым групповым входом блока элементов совпадения 3, и через блок инверторов 4 со вторым групповым входом этого блока элементов совпадения 3, групповой выход которого соединен через блок преобразования десятичного кода в двоичный 2, с групповым входом блока обработки 1, а отдельный вход блока элементов совпадения 5 соединен через отдельный инвертор 7, через линию задержки 8 с выходом датчика концы интервала 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Датчик начала интервала 9 выпадает импульс в блок последовательно соединенных линий задержки 6. Выходы каждой линии задержки соединены с соответствующим элементом совпадения блока элементов совпадения 5. Датчик конца интервала 10 выдает импульс через линию задержки 8 в инвертор 7, выход которого соединен со вторыми входами всех элементов совпадения вышеупомянутого блока 5. Количество линий задержки и элементов совпадения зависит от величины интервала. Выходы элементов совпадения блока элементов совпадения 5 соединены с соответствующими входами инверторов блока инверторов 4 и с соответствующими элементами совпадения блока элементов совпадения 3. Следовательно, этот элемент совпадения блока 3 сработает в том случае, если на соответствующих выходах двух рядом находящихся элементов совпадения блока 5 - на одном будет отсутствовать сигнал, а на другом присутствовать, причем последний является крайним из ряда стоящих рядом элементов с присутствующими на выходе сигналами. Поэтому из всех элементов блока элементов совпадения 3 сработает только один элемент и на выходе будет иметь место десятичный код, характеризующий длительность измерения временного интервала.

На фиг.2 показана схема взаимодействия узлов, где приняты следующие обозначения:

1113 - элементы совпадения блока 3;

14, 15 - инверторы блока 4;

1618 - элементы совпадения блока 5;

7 - отдельный инвертор;

8 - линия задержки;

1921 - линия задержки блока 6.

Как видно из схемы на фиг.2, элемент совпадения 12 сработает в том случае, если на выходе элемента совпадения 17 будет присутствовать сигнал, а на выходе элемента совпадения 16 - отсутствовать, при работе инвертора 14.

На фиг. 3 показана временная диаграмма, где приняты следующие обозначения:

2224 - сигналы с выходов линий задержки;

25 - сигнал с выхода отдельного инвертора 7;

26 - сигнал с выхода элемента совпадения 18;

27 - сигнал с выхода элемента совпадения 17;

28 - сигнал с выхода линии задержки 8.

Время срабатывания элементов совпадения не должно быть менее длительности сигнала 27. Поэтому элемент совпадения 16 не сработает. Десятичный код с выхода блока элементов совпадения 3 преобразуется в двоичный в блоке преобразования десятичного кода в двоичный 2 и далее поступает в блок обработки 1. Блок обработки 1 осуществляет дальнейшую обработку информации в зависимости от назначения системы, в которую входит данное устройство. Пример исполнения узлов, представляющих из себя блок обработки, представлен в описании главного аналога (патент 2007742). Другой пример исполнения обработки при участии величины интервала между двумя импульсами представлены в книге Азаринов Ю.М. Радиотехнические системы, 1990, с.185, где представлен разностно-дальномерный метод. Пример исполнения блока обработки представлен также в описании патента 2071081 фиг.3, Чаковской А.А., 1996, где осуществляется определение длительности сигнала.

Пример исполнения

Пусть импульсы от датчиков 9, 10 следуют с интервалом 20 нc, количество линий задержки равно 40. Величина отдельной линии 8 задержки равна 10 нс. Следовательно, если величина одной линии задержки блока последовательно соединенных линий 6 задержки равна 1 нc, то минимально измеренный интервал составляет 1 нc, а погрешность измерения интервала равна 1 нc, и минимальная длительность импульса, необходимая для срабатывания элемента совпадения, составит 11 нc, а максимальная длительность измеряемого интервала - 40 нс. Точность определения времени интервала зависит от величины задержки линий задержки, от стабильного времени срабатывания элементов, от стабильных климатических условий, и она не зависит от длительности импульсов с датчиков. Величина каждой линии задержки должна быть не менее величины погрешности времени срабатываний элементов.

Предлагаемое устройство может быть использовано в дальномерах для определения длительности сигнала, а также в системах, где необходимо определить малое временное рассогласование между единичными парами импульсов и независимо от их длительности без применения громоздкой измерительной аппаратуры.