Способ измерения длительности импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 R 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К -АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4644434/21 (22) 30.01,89 (46) 23.04.91. Бюл. M 15 (72) В. Г. Чумаков, А. В. Белов и В. С, Гацев (53) 621.317.325(088.8) (56) Патент США М 3553593, кл, 328-112, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М 922660, кл, G 01 R 29/02, 1982. ! (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении длительности случайных одиночных импульсов произвольной формы, а также при измерении длительности импульсов случайных и

„„5U „1644049 А1 регулярных потоков. Цель изобретения— расширение области применения за счет моноимпульсного измерения длительности как.одиночных, периодических, так и непериодических случайных сигналов произвольной длительности и амплитуды— достигается тем, что формируют масштабированную копию измеряемого импульса в моменты равенства мгновенных значений напряжения фронта измеряемого импульса начальному и всем последующим значениям порогового напряжения, формируют последующие значения порогового напряжения как мгновенные значения напряжения фронта масштабированной копии импульса, измеряют временной интервал.

Между моментом равенства импульсного и порогового напряжений, непосредственно

1644049

15

25

40 предшествующим моменту достижения максимума импульса, и моментом равенства напряжения спада масштабированной копии импульса значению максимума измеряемого импульса, определяют интервал поправки в зависимости от вида функции, апроксимирующей фронт импульса на уровне измерения длительности, а длительность

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении длительности случайных одиночных импульсов произвольной формы, а также при измерении длительности импульсов случайных и регулярных потоков.

Цель изобретения — расширение области применения за счет моноимпульсного измерения длительности как одиночных, периодических. так и непериодических случайных произвольной длительности и амплитуды.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ измерения длительности; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу устройства, где!— измеряемый импульс, II — сигнал на выходе масштабного усилителя, III — сигнал на выходе блока определения максимума.

Устройство содержит вход 1, схему 2 сброса, схему 3 установки порогового уровня, масштабный усилитель 4, блок 5 определения максимума, блоки 6 и 7 сравнения, блок 8 регистрации и анализа результатов измерения, выход 9.

Способ реализуется следующим образом, Входной сигнал с входа 1 (фиг. 1) поступает одновременно на схему 2 сброса, масштабный усилитель 4, блок 5 определения максимума и первый вход блока 6 сравнения. При превышении входным сигналом напряжения порога чувствительности Un,g, (фиг. 2а), на выходе схемы 2 сброса формируется импульс (фиг. 2г), передний фронт которого устанавливает в исходное состояние блок 5 определения максимума, схему 3 . установки порогового уровня и блок 8 регистрации и анализа результатов измерения, при этом на выходе схемы 3 устанавливается начальное значение порога U> поступающее на второй вход блока 6 сравнения.

В момент превышения на первом входе блока 6 сравнения уровнем входного сигна ла порогового значения Un,о, блок 6 сравнения формирует в момент времени t< на импульса на заданном уровне определяют из математического выражения. Устройство для реализации способа содержит вход 1, схему 2 сброса, схему 3 установки пороговоro уровня, масштабный усилитель 4, блок 5 определения максимума, блоки 6 и 4 сравнения, блок 8 регистрации и анализа результатов измерения, выход 9. 1 з, и, ф-лы, 2 ил. своем выходе короткий отсчетный импульс (фиг, 2б), поступающий на второй вход схемы 3 и второй вход блока 8. Схема 3 при поступлении этого отсчетного импульса обеспечивает установку на своем выходе нового значения порога сравнения, устанавливая его равным уровню входного сигнала, усиленного масштабным усилителем 4 в 1/К раз, где К вЂ” уровень отсчета длительности входного импульса, и поступающего на третий вход схемы 3 в момент времени to. соответствующий переднему фронту отсчетного импульса. Таким образом, взаимодействие элементов устройства — блока 6, схемы 3 и усилителя 4 с укаэанными связями, обеспечивает при каждом превышении входного сигнала уровня порога сравнения формирования схемой 3 нового значения порога сравнения.

Блок 5 определения максимума запоминает максимальное значение напряжения входного сигнала и выдает его на первый вход блока 7 сравнения и третий вход блока

Усиленный s 1/К раз входной сигнал с выхода масштабного усилителя 4 поступает на второй вход блока 7 сравнения. где на спаде входного сигнала в момент равенства уровней на первом и втором входах блока 7 сравнения формируется в момент времени щ последний отсчетный импульс (фиг. 2в), поступающий на четвертый вход блока 8, B блоке 8 измеряется интервал времени

Ж (фиг. 2) между последними двумя отсчетными импульсами, сформированными блоком 6 сравнения за время нарастания уровня входного сигнала и поступающими на его второй вход. Кроме того, блок 8 измеряет также интервал времени Д (фиг. 2) между последним отсчетным импульсом, сформированным блоком 6 сравнения, и последним отсчетным импульсом сформированным блоком 7 сравнения, предшествующим заднему фронту сигнала

45 с выхода схемы 2 сброса.

По значениям этих интервалов времени, а также по значениям последнего уста1644049 новленного порогового уровня 0,(й — 1) (фиг.

2а), поступающего на пятый вход блока 8 с блока 3, и максимальному значению сигнала, поступающему на третий вход блока 8 с блока 5, блок 8 вычисляет поправку ЛД и окончательное значение длительности Д:

Д=Д +ЛД.

Для линейной апроксимации поправка имеет следующее значение: лд= "лс=

АО

Uf1(N 1) u1(N 1) K

Лt, (2)

ЛД= Ьс—

1 — К

А макс 1

И. (И вЂ” 1) (1 — К) где AMaxc — максимальное значение сигнала;

К вЂ” относительный уровень отсчета длительности сигнала;

Un(N — 1) — последнее значение напряжения порогового уровня на выходе блока 3, При измерении длительности сигнала на уровне 0,5 значение длительности сигнала определяется следующим образом:

=Д" "U р 1)

ЛД (3)

Правильный выбор апроксимирующей функции позволяет значительно уменьшить, а для определенных классов сигналов полностью исключить ошибку в определении длительности импульса на заданном относительном уровне. Так при линейной апроксимации для сигналов с линейным фронтом на уровне относительного отсчета длительности трапецеидальных, треугольных, прямоугольных импульсов сам способ не дает погрешности, а при использовании в качестве апроксимирующей функции полинома 2-й, 3-й и т. и. степени значительно уменьшает ошибку и для других форм импульса синусоидальной, колоколообразной ит,n.

Формула изобретения

1. Способ измерения длительности импульсов, заключающийся в том, что определяют максимальное значение импульсного напряжения, сравнивают мгновенные эна50 чения импульсного напряжения с пороговым уровнем напряжения, изменяемым по заданному закону, и регистрируют результаты измерений, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области примене55 ния, формируют масштабированную с коэффициентом 1/К копию измеряемого импульса, где К вЂ” уровень отсчета длительности импульса, в моменты равенства мгновенных значений напряжения фронта измеряемого импульса начальному и всем последующим значениям порогового напряжения формируют последующие значения порогового напряжения как мгновенные значения напряжения фронта

5 масштабированной копии импульса, измеряют временной интервал Д между моменI том равенства импульсного и порогового напряжений, непосредственно предшествующим моменту достижения максимума

10 импульса, и моментом равенства напряжения спада масштабированной копии импульса значению максимума измеряемого импульса, определяют интервал поправки

ЛД в зависимости от вида функции, апрок15 симирующей фронт импульса на уровне измерения длительности, а длительность Д импульса на заданном уровне определяют в соответствии с выражением Д= Д + ЛД.

20 2. Способ по и. 1., о тл и ч а ю щи йс я тем, что при линейной функции, аппроксимирующей фронт измеряемого импульса, измеряют интервал времени Лс между двумя моментами равенства импульсного и по25 рогового напряжений, непосредственно предшествующих моменту достижения максимума импульса, запоминают значение порогового уровня Un(N-1), формированное непосредственно перед максимумом из30 меряемого импульса, а интервал поправки

ЛД определяют в соответствии с выражением

35 О, (N - 1) - Н„(N — 1) К где Амакс максимальное значение импульсного напряжения.

1644049

Редактор Е.Папп

Заказ 1238 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ЛУ П(Составитель Л.Стройкова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Бескид