Устройство для измерения повторяющихся временных интервалов

ОПИСАЙИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

35I226

Союз Советскиз

Со((налистическик

Респуолии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹. 51. Кл. G 06g 7/52

G 0-1111,08

Заявлено 23.Ъ 11.1969 (№ 1350107/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 13.1Х.1972, Б(оллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 26.1Х.1972 ((о(ките(по полек( зооретеии!1 н открытий при GO(!err(Министров

СССР

УДК 681.325.36(088.8) Автор изобре!ения

Заявитель

В. Г. Стругач

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ул!5янова (Ленина) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВТОР)1К)ЩИХСЯ

ВРЕМЕННЫХ ИН1 ЕРВАЛОВ

Изобретение OT(!oc(ITc5(к обласги измерени» временных интервалов и может быль и (пользовано в теx областях техники, где требу .IcH измерять повтор51!Оп(Неся Ill(TcpB3.7b(времеllll, либо друГI(t> ве I!i 11(III>1> KOTopl>(c з!Огут ob(Tb преобразованы во временной интервал, например в фазовы: измерениях, при измерении электрического напряжения, тока, температуP6I И Т. П.

Наибольшее распространение лля измерения временных интервалов получили устро!(с(ва, основанные на методе последовательного счета, который состоит в заполнешш измеряемого интервала последовательностью периодически следующих импульсов от эталонного генератора тя подсчета числа этик импульсов, Известны также устройства, основанные на методе статистических испыгантий >и >применяемые для измерения иовторяющикся временных интервалов, что особенно эффективно при измерении коротких длительностей. Сущность работы таких устройств состоит в том, что поток измеряемых интервалов с помощью логической схемы совпадения сравнивается во времени с эталонным потокоъ(пе1!иодически сле73(0(((1(x коротких их!Иiльсов, и измеряется Всроятность совпадения импульсов этик двух потоков, которая при определенных условиях прямо пропорциональна величине измеряемого временного интервала. Достоинствами такик устройств являются простота, надежность и высокая то-lll lcTü ((змерен !я.

Однако B c.l 5 !ае не(7BP(lo, (1(tlcского (.30T(l lt- СКОГО) Ха Р(!О(Т>>Р3 !1.> (>(OPß!>МО! 0 ПОТОК3 К СТ3 тистичсским свойствам последнего предъявляются определенные требования. Кроме того, для соз,l 3 нl! я гн! I ро!(Оди 3 и азон НОГО и точноГО усTpolicTB;i неоок(димо 1>онструировать эталонный генератор с большим набором эталон10 l(ых частоl, ч(0 5 сложнЯет и 5 л01)ожает конструкцию послелнего.

В преллагаемом устройстве в качестве эталонного генератора использован генератор стационарного случайного потока импульсов, 15 распределенных во времени, по закону Пуассона, а в качестве логи>!ескои cxBмы применена лема ллч выявления слу(аев попадания

XOTH ОЫ ОЛНОI О С75 ЧайНОГО ИХ!!7 >Т!ЪС3 На ИЗМЕРЯемый 1(IITcPB3 7. В 1(ачестве >> 1(омян ТОГО Генератора случайного потока используется из вестный генератор случай(!ых чисел,,который обычно применяется в тех(шке связи, телеуправления и т. п. лля создания (нмиT3ции) импульсных номе: . Применение этого !e((ep3!opa

25 в предлагаемом устройстве в сочетании с yno»5IByT0I(ло(7(ческой ске (0(I лает рял преимуществ, а) К характеру измеряемого потока не предъявляется ш!каких требований. Этот по30 ток может быть хаотическим с произвольным

351226 законом распределения, либо периодическим с произвольной частотой. б) Диапазон измеряемых величин при установленной плотности случайного потока принципиально не ограничен; практически этот диапазон определяется допустимым уровнем погрешности измерения, и как показывает анализ он значительно шире, чем в существующем устройстве.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для измерения повторяющихся временных интерьалов.

Генератор случайного потока 1 подключен ко входу логической схемы 2. Выход логической схемы через вентиль 8 подключен к входу счетчика числа благоприятных исходов 4. Поток измеряемых временных интер валов подается на вход формирующей схемы 5, выхо; которой подключен ко второму входу логической схемы 2. Второй выход формирующей схемы 5 подключен через вентиль 6 ко входу счетчика числа испытаний 7, выход которого подключен ко входу схемы управления 8. Выходы схемы управления подключены, соответственно, к вентилям 8 и 6 и к схеме сброса 9, выходы которой подключены к счетчикам 4 и 7.

Устройство работает следующим образом.

На вход логической схемы 2 от генератора случайного потока 1 подается стационарный случайный по моментам поя влення поток коротких импульсов, распределение которого подчсинено закону Пуассона. Поток измеряемых интервалов поступает на вход формирующей схемы 5, которая преобразует указанный измеряемый поток в поток прямоугольных импульсов, длительность которых равна величине измеряемого интервала времени. Этот последний поток с выхода схемы 5 аодаегся на второй вход логической схемы. Логическая схема выдает на своем выходе пмпульс в том случае, если за время поступления на один ее вход очередного измеряемого импульса на другой ее,вход поступит хотя бы один случайный импульс от генератора 1, Иными словами, на выходе схемы 2 не возникает никакого сигнала лишь в том случае, если на очередной измеряемый импульс не попадает ни одного случайного импульса от генератора 1. Таким образом, с выхода схемы 2 снимается поток импульсов также .случайный по моментам его появления. Как видим, логическая схема 2 по выполняемой функции принципиально отлична от обычной схемы совпадений (схемы « I»), примененной, в частности, в устройстве прототипе. В предлагаемом устройстве в качестве логической схемы 2 использована известная схема .совпадений на туннельном диоде, параметры которой выбраны таким образом, чтобы она выполняла заданную, указанную выше функцию. Выходной поток импульсов с выхода логической схемы 2 через вентиль 8 подается на вход счетчика числа благоприятны. . исходов 4. С выхода формирующей схемы 5 снимаются импульсы, синхронные с импульсами, 5

65 подаваемыми на вход схемы 2, и подаются через вентиль 6 на вход счетчика числа испытаний 7. Счет гик 7 представляет собой счетшк до заданного числа и, предварительно па нем установленного. Выходной импульс сс счетчика 7 попадает на вход схемы управле-ния 8, которая управляет вентилями 8 и 6 и схемой сброса 9, сбрасывающей показания счетчиков 4 и 7. Вентили 8 и 6 нормально закрыты, а импульсы с формирующей схемы 5 и логической схемы 2 не поступают на счетчики

7 и 4, которые в это время находятся в нулевом состоянии. С началом измерений вентили

8 и 6 открываются сигналами со схемы управлесния 8, и счетчики 4 и 7 регистрируют поступающие на них импульсы. Этот, процесс измерения продолжается до тсх пор, пока легttli

7 зарегистрирует и входных импульсов.

После поступления на вход и-го импульса счетчик 7 выдает импульс на схему управления 8, которая тогчас же сигналами со своих выходов закрывает вентили 8 и 6. В дальнейшем процесс повторяется через интервал, определяемый схемой управления.

Таким образом, в результате сизмерительного цикла в счел шке числа б.лагопрнятных ttcходов 4 оказывается зафиксированным некоторое число N, соответствующее заданному общему числу и измеряемых импульсов, поданныи на вход устройства и зафиксированíbtx счетчиком числа испытаний 7. Отношение

N ри. О,-.и в теории вероятностей, называемое п частотой, приблизительно равно вероятности интересующего нас события, то есть вероятности попадания хотя бы одного случайного импульса на измеряемый интервал

Pin -о,=u— п

Точность приближенного равенства (1) тем выше, чем больше число испытаний и. В данном устройстве число и выбирается кратным

N десяти; благодаря этому операция деления— и сводится лишь,к сдвигу запятой в цифровом десятичном, показании счетчика 4.

Величина измеряемого интервала определяется по формуле. — 1n (1 — P,. -,,-„):= —, In (1 — — 1, (2)

/, "-- О и

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет, получить значительно более широкий диапазон измерения временных интервалов при заданных точности и быстродействии

ino сра внению .с существующими устройствами.

Предмет изобретения

Устройство для измерения повторяющихся

pt .ìåttíûx интервалов, содержащее генератор случайного потока, логическую, схему, вентили, счетчик числа благоприятных исходов, формирующую схему, схему управления, схему сброса и счетчик числа испытаний, отличагогчееся тем, что, с целью расширения функцио85Idc!6

Сос1авитель Э, Сечина

Техред Е. Ьорнсова

Корректор А. Васильев: ) Редактор Е. Гончар

Заказ 3205 4 Изд. ¹ 1285 Тиван 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытии при Совете Министров СССР

Москва, )К-З5, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, о н альпI;Ix ьозмо)кностей устройства, выход гене»атора слу зйного потока через логическую схему, первый вентиль, счетчик числа благоприятных ..Окопов соединен .с выходом схемы сброса,,л11уl и ьч1ход которой через счетчик

Ч ИС. 1Г1 lii Ill.)т ни i i i i СОЕДИНЕН С ВЫХодОМ ВторОГО венп1ля, а 1, ьд соединен с первым выходом

CX(ÌÛ уираВЛепня, ВтОрОИ ВЫХОД КОтОрОй 1ПОдклио)ен к нерве:му вентилю, а третий выход— ко второму II" IITèëþ, другой вхо I ко горов:) подключен к выходу формирующ и схемы, и

И 1ХОД СХ -..:и:, ПРаВЛЕНИЯ СОЕДИНС11:О ЧетЧН5 ком числа lli III I га ний, ogII II Bbix() 1 )Op )Ill)) 3 I<)щей схемы соединен со входом логи есной схемы, а др) гой вход соединен со входом устройства.