Способ измерения длительности периодических импульсов

 

Способ относится к импульсной технике, в частности, к технике измерения временных интервалов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ заключается в следующем. Из последовательности измеряемых прямоугольных импульсов формируют отдельно последовательности остроконечных импульсов, соответствующих передним и задним фронтам импульсов исследуемых сигналов. Такие же последовательности формируют Луск бход из импульсов с опорной частотой,близкой к частоте исследуемых сигналов. Выделяют только полностью совпавшие центральные импульсы пакетов совпадений путем определения моментов взаимного перехода передних фронтов импульсов исследуемых сигналов относительно передних фронтов -импульсов опорной последовательности и моментов взаимного перехода задних фронтов импульсов этих последовательностей. Временные интервалы для определения длительности импульсов формируют путем подсчета полностью совпавших центральных импульсов в пакете совпадений и импульсов опорной частоты в промежутке между первым и вторым пакетом . Устройство, реализующее данный способ, содержит формирователи 1 и 2 импульсов, генератор 3 опорной частоты, формирователи 4, 5, 11, 15 и 16 остроконечных импульсов, RS- триггеры 6, 7 и 1.7, триггеры 8, 9 и 14 со счетным входом, элемент 10 совпадений , элементы 4, 13, 18 и 20, счетчики 19 и 21, микропроцессор 22. 3 ил. (Л N9 00 О СО ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„128.7095 А 1,(51)4 С 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3907711/24-21 (22) 05.06.85 (46) 30.01.87. Бюл. 11 - 4 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им.Комсомола Украины (72) О.В.Денисенко и В.Е.Тырса (53) 681.317.77(088.8) (56) 1. Тырса В.Е. Анализ погрешностей сличения частей по методу совпа— дения импульсов. — Измерительная техника, 1983, Р 7, с.49-51.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 888065, кл. G 04 F 10/04, 09.01.79. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ (57) Способ относится к импульсной технике, в частности, к технике измерения временных интервалов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ заключается в следующем. Из последовательности измеряемых прямоугольных импульсов формируют отдельно последовательности остроконечных импульсов, соответствующих передним и задним фронтам импульсов исследуемых сигналов. Такие же последовательности формируют

ll из импульсов с опорной частотой, близкой к частоте исследуемых сигналов.

Выделяют только полностью совпавшие центральные импульсы пакетов совпадений путем определения моментов взаимного перехода передних фронтов импульсов исследуемых сигналов относительно передних фронтов импульсов опорной последовательности и моментов взаимного перехода задних фронтов импульсов этих последовательностей.

Временные интервалы для определения длительности импульсов формируют путем подсчета полностью совпавших центральных импульсов в пакете совпадений и импульсов опорной частоты в промежутке между первым и вторым пакетом. Устройство, реализующее данный способ, содержит формирователи

1 и 2 импульсов, генератор 3 опорной частоты, формирователи 4, 5, 11, 15 и 16 остроконечных импульсов, RSтриггеры 6, 7 и 17, триггеры 8, 9 и

14 со счетным входом, элемент 10 совпадений, элементы 4, 13, 18 и 20, счетчики 19 и 21, микропроцессор 22.

3 ил.

1287095

Способ относится к импульсной технике, в частности к технике измерения временных интервалов.

Целью изобретения является повышение точности измерения. 5

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 — диаграммы формирования временных интервалов для определения длительности периодических импуль- 10 сов; на фиг.3 — фрагмент формирования центральных импульсов пакета.

Сущность способа заключается в следующем.

Из последовательности измеряемых прямоугольных импульсов длительностью, следующих с периодом Т|| (фиг.2a), формируют отдельно последовательности остроконечных импульсов, соответствующих передним (фиг.25) 20 и задним (фиг.2 ) фронтам импульсов исследуемых сигналов. Такие же последовательности остроконечных импульсов, соответствующие передним и задним фронтам, формируются из импульсов длительностью опорной частоты близкой к частоте f> = 1/Т|| исследуемых сигналов (фиг.2,e).

Затем формируют передний фронт пакета совпадений центральных импульсов, т.е. импульсов опорной частоты (как правило), которые полностью сов— падают с импульсами исследуемой последовательности. Для этого на логические элементы, предназначенные для формирования переднего фронта пакета центральных импульсов, падают последовательности остроконечных импульсов 10 соответствующих передним фронтам импульсов исследуемой и опорной последовательностей, и импульсы этих последовательностей, амомент формирования фронта определяется моментом взаимного перехода остроконечных им. пульсов один относительно другого (фиг. 2ж).

Для фор мир ования з адних фронтов паКетов центральных импульсов определяют момент взаимного перехода одного относительно другого остроконечных импульсов, соответствующих зад ним фронтам импульсов исследуемой и опорной последовательностей (фиг.2)).

Протяженные. прямоугольные импульсы пакетов совпадений центральных импульсов формируют по импульсам переднего и заднего фронтов пакетов (фиг. 2 Л) .

Если длительности импульсов исследуемых сигналов и сигнала опорной частоты Ф„, i и их периоды Т||=1/К„и Т --1/fo, то для того, чтобы в процессе совпадений можно было выделить моменты переходов остроконечных импульсов фронтов один относительно другого,достаточно обеспечить выполнение условия и + о ) 2 1Т и — То1 ° (1)

При этом в крайнем случае, образуется всего два импульса совпадений, а практически, когда длительности используемых импульсов |.|, и |.б намного ! превышают значение ЛТ=/T „ — Т /, образуется не одна пара совпавших им-: пульсов, а пакет импульсов. С другой стороны для реализации предложенного способа необходимо также чтобы и + "а > 2 Т - Tel (2) где |-,=Т, - ||, -=Т.

В этом случае даже при непрерыв-ном совпадении импульсов возможно

|выделить моменты переходов как передних, так и задних фронтов импульсов исследуемой последовательности и опорной частоты относительно друг друга.

Если Т„ -То, то в процессе совпаде. ний образуется ряд центральных импульсов (пакет центральных импуль|сов), длительность которых соответствует длительности более коротких из участвующих в совпадении (т.е. длительности о ), а их количество в одном пакете определяется следующим выражением

l || — . I I i,- i.lf, f

И 1+ ---- — --= 1+ — |-- -- —" (3) где Т =||Т||- T, I = tf — f q! / о ь f ) йи.

На фиг.3 приведен фрагмент формирования первого центрального импульса пакета, который наглядно иллюстри" рует полученное выше выражение для

N . Из этого же фрагмента очевидно следующее соотношение для определе7ч ния длительности импульса |-||

,„ = .о + (И, — 1) а Т (4)

Подставляя в выражение (4) значение

ЛТ, получим

fo — 1и |„— — |, + (m — 1) — — -- — -" — (5)

fî fH

Из свойств метода совпадений(1) известно, что если время измерений берется равным периоду разностной частоты

1287095 (8) т Т

Т (6)

1 Т,— Т 1 т.е. периоду следования пакетов совпадений, то между f и f имеет место следующее соотношение 5

Np fo No fè (7) где Ир и ИИ вЂ” количество .периодов частот f и f„ Meager пакетами совпадений.

С учетом соотношений (6) и (7) вы-10 ражение (5) преобразуется к виду

l" I Na — N è I

"и = "о +(N 1) н„г

Поскольку, для метода совпадений, за интервал Т количество импульсов обеих частот отличается на единицу (диаграммы фиг.2), то l И вЂ” N„)= 1, 1огда окончательное выражение для L!, будет иметь вид — 1 ! — 1! 20

"о + (9) и г, Процесс измерения длительности периодических импульсов заключается в формировании двух временных интервалов. Тц — длительности пакета центральных импульсов и TT — периода следования пакетов центральных, импульсов измеряемого по началам пакетов (фиг. 2А

М) и определении искомого значения ь согласно следующему выражению: 30 (Nw—

= N + (lO) о 11 и где И;„ и !, — цифровые эквиваленты

"о о известных и заданных

fp 35

Таким образом, в качестве границ получаемых временных интервалов используют импульсы пакетов совпадений, которые формируют непосредственно в моменты полного совпадения 40 импульсов исследуемой последовательности и импульсов опорной частоты, т.е. в моменты взаимного перехода относительно друг друга фронтов импульсов указанных последовательнос- 45 тей. Эти временные интервалы Т и Т заполняют опорной частотой и по числу периодов То на этих интервалах и цифровым эквивалентам N и N onLp ределяют значение длительностй импульса. При этом погрешность квантования временных интервалов Т и Т, последовательностью импульсов опорной частоты f отсутствует, а погрешность квантования ц практически неощутима, поскольку ее величина меньше значения йТ.

Устройство содержит (фиг.l) первый и второй формирователи 1 и 2 по переднему и заднему фронтам исследуемой последовательности, генератор

3 опорной частоты, третий и четвертый формирователи 4 и 5 остроконечных импульсов по переднему и заднему фронтам импульсов опорной частоты, первый и второй RS òðèããåðû 6 и 7, первый и второй триггеры 8 и 9 со счетным входом, элемент 10 совпадений, пятый формирователь ll остроконечного импульса по переднему фронту, триггер 12, первый элемент И 13, третий триггер 14 со счетным входом, шестой и седьмой формирователи 15 и

16 остроконечных импульсов по переднему и заднему фронтам соответственно, третий RS-триггер 17, второй элемент И 18 первый счетчик 19, третий элемент И 20, второй счетчик 21, микропроцессор 22.

Входная шина устройства соединена соответственно с входами формирователей 1 и 2, с первым S-входом триггера 6, с первым R-входом триггера 7;, выход генератора 3 соединен соответ ственно с входами формирователей 4 и 5, с первым R-входом триггера 6, с первым S-входом триггера 7, с первыми входами элементов И 18 и 20, выход формирователя 1 соединен со вторым

К-входом триггера 6, второй S-вход которого соединен с выходом формирователя 4, выход формирователя 2 соединен со вторым S-входом триггера 7, второй R-вход которого соединен с выходом формирователя 5, единичный выход триггера 6 соединен со счетным входом триггера 8, единичный выход которого соединен с первым прямым входом триггера 8, единичный выход которого соединен с первым прямым входом элемента 10 совпадения, второй инверсный вход которого соединен с единичным выходом триггера 9, счетный вход которого соединен с единичным выходом триггера 7, выход элемента 10 совпадения соединен со вторым входом элемента И 20 и входом формирователя 11, выход которого соединен с первым входом элемента И 13, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 12, S-вход которого соединен с шиной IIycrc", выход элемента И 13 соединен со счет-ным входом триггера 14, единичный выход которого соединен соответственно с входами формирователей 15 и 16, выход формирователя 15 соединен с

1287095

S-входом триггера 17, R-вход которого соединен соответственно с R-входом триггера 12, с выходом формирователя 16 и первым входом микропроцессора 22, второй вход которого соединен с выходом счетчика 19, вход которого соединен с выходом элемента

И 18, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 17 и третьим входом элемента И 20, выход которого соединен со счетным входом счетчика 21, выход которого соединен с третьим входом микропроцессора 22.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность измеряемых импульсов (фиг.2о) с входной шины поступает на входы формирователей 1 и

2 остроконечных импульсов соответственно по переднему и заднему фронтам исследуемых импульсов (в простейшем случае это цепочки, дифференцирующие исходные импульсы). Генератор 3 вырабатывает импульсы заданной длитель- 25 ности ц, частота следования которых f (опорная частота) является заданной и близкой к частоте Ед входных исследуемых импульсов. Импульсы с выхода генератора 3 поступают на формирователи 4 и 5 остроконечных импульсов по переднему и заднему фронтам импульсов опорной частоты. С выходов формирователей 1 и 2, 4 и 5 импульсы поступают на информационпые и тактовые входы триггеров 6 и 7. На выходе триггера 6 формируется последовательность импульсов (фиг.2ж), передний фронт каждого из которых соответствует переднему фронту пакета 1п центральных импульсов.

С выхода триггера 7 получают последовательность импульсов, передний фронт каждого из которых соответствует заднему фронту пакета центральных импульсов (фиг.2 ).

Счетные триггеры 8, 9 и элемент

10 совпадений с одним инверсным входом окончательно формируют пакеты центральных импульсов (фиг.2 ). С вы- 50 хода элемента IO совпадений импульсы, соответствующие огибающей пакета центральных импульсов, поступают на формирователь 11 остроконечного импульса который выделяет передний фронт пакета.

По команде "Пуск", поступающей на

>Б-вход триггера 12, последний опрокидывается, разрешая прохождение через элемент И 13 импульса переднего фронта пакета с формирователя 11. Первый такой импульс после команды "Пуск" опрокинет триггер 14 со счетным входом в единичное состояние, а второй такой импульс возвратит его в исходное состояние. При этом формирователи 15 и 16 выделяют первый и второй импульсы с формирователя 11 в виде остроконечных импульсов переднего и заднего фронтов соответственно. Эти импульсы подаются на информационные входы триггера 17, который по приходу импульса с формирователя 15 устанавливается в единичное состояние и разрешает прохождение через элемент

И 18 импульсов опорной частоты на счетный вхоц счетчика 19. Триггер 17 остается в единичном состоянии до тех пор, пока íà R-вход триггера 17 не поступит импульс с формирователя

16. Таким образом, в счетчике 19 будет зафиксировано N импульсов опорной частоты, определяющих период следования пакетов центральных импуль— сов по началам этих пакетов (N,=N

=N +1).

Подсчет количества центральных импульсов в пакете N< в устройстве происходит следующим образом. Протяженные прямоугольные импульсы длительностью Т„. с выхода триггера 17 поступают на третий вход элемента

И 20. На два других входа элемента

И 20 поступают импульсы овибающей.пакета центральных импульсов с выхода; элемента 10 совпадений и импульсы опорной частоты с генератора 3. В счетчике 21 в этом случае фиксируется М импульсов, при этом полностью исключается воэможность записи не всей пачки центральных импульсов, а ее части, когда команда "Пуск" подается на устройство г>о время форьа рования самого пакета.

Триггер 12 возвращается в исходное состояние импульсом с. формирователя 16, т.е. по приходу второго импульса переднего фронта пакета. Этот же импульс поступает на микропроцессор 22, разрешая ввод и обработку полученных N, и N и имеющихся N о

N кодов в соответствии с формулой (10). формула изобретения

Способ измерения длительности периодических импульсов, основанный на

1287095

Составитель М.Короткова

Техред N.Õoäàíè÷ Корректор, М.Демчик

Редактор К.Волощук

Заказ 7713/49 т 371

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и

113035, Москва, Ж-35, Подписное комитета СССР открытий

Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 трансформации на низкую частоту временных интервалов, определяющих длительность импульсов путем сравнения во времени последовательностей импульсов исследуемых сигналов с опорной последовательностью импульсов и последующим времяимпульсным преобразованием этих временных интервалов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, 10 выделяют только полностью совпавшие центральные импульсы пакетов совпадений путем определения моментов взаимного перехода передних фронтов импульсов исследуемых сигналов относительно передних фронтов импульсов опорной последовательности и моментов взаимного перехода задних фронтов импульсов этих последовательностей, а временные интервалы для определения длительности периодических импульсов формируют путем подсчета пол" ностью совпавших центральных импульсов в пакете совпадений и импульсов. опорной частоты от начала первого пакета центральных импульсов до начала следующего за ним второго пакета.