Измеритель малых флуктуации временных интервалов

40727Î

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М, Кл. G 04f 11/08

Заявлено 06.Ч11.1971 (№ 1678527/26-9) с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 21,Х!.1973. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 5.П1.1974

УДК 531.761(088.8) Авторы изобретения

А. С. Глииченко и М. К. Чмых

Красноярский политехнический институт

Заявитель

ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛ ЫХ ФЛ УК ГУАЦИ Й

ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Измеритель работает следующим образом.

Высокостабильный генератор импульсов 8

15 вырабатывает последовательность кваптующих импульсов, которые подаются па схему совпадений 6, времязадающее устройство 10 и делитель частоты 9. Делитель частоты 9 служит для синхронизации стартовых импульсов

Ю и задает частоту их следования. Импульсы начала и конца временного интервала подаются на формирователи 1, 2 и регулируемые линии задержки 3, 4. С помощью линии задержки 4 осуществляется постоянный сдвиг

25 начала временного интервала относительно квантующей последовательности на 0,5 4.

С помощью линии задержки 3 регулируется временное положение конца кваптуемого интервала в пределах (Π— 4). Триггер 5 с раз30 дельными входами преобразует интервал, заИзобретение относится к области измерительной техники и может использоваться при разработке измерителей флуктуации временных интервалов.

Известны цифровые устройства для измерения флуктуаций измеряемых величин, содержащие генератор счетных (квантующих импульсов), формирователи импульсов, триггер, схемы совпадений, счетчик импульсов и времязадающую схему.

Недостатком таких измерителей флу ктуаций временных интервалов является неудобство, связанное с получением результата путем статистической обработки результатов многократных измерений, а также малая разрешающая способность.

Цель изобретения — повысить разрешающую способность измерителя и упростить процесс измерения.

Это достигается путем введения в устройство регулируемых линий задержки, входы которых подключены к формирователям импульсов начала и конца измеряемых интервалов, а выходы к триггеру, и делителя частоты, формирующего старт-импульсы.

Благодаря введению дополнительных узлов измеритель обеспечивает простое измерение флуктуаций временных интервалов с высокой разрешающей способностью.

На фиг. 1 приведена блок-схема измерителя малых флуктуаций временных интервалов; на фиг. 2 — временная диаграмма, иллюстрирующая его работу.

Измеритель состоит из формирователей импульсов начала 1 и конца 2 измеряемы.; временных интервалов, регулируемых лшпьй задержки 3, 4, триггера 5, схем совпадений G, 7, генератора квантующих импульсов 8, делителя частоты 9, времязадающего устройства

10, счетчика импульсов 11.

407270 данный импульсами начала и конца, в прямоугольный импульс, равный по длительности г.э.. +Д где Лт — регулируемая задержка конца времеш|ого интервала;/и,„„— значение измеряемого временного интервала.

Импульсы с триггера управляют схемой совпадений 6, на выходе которой получаются пачки квантующих импульсов, подаваемые на схему совпадений 7. На второй вход этой схемы подается прямоугольный импульс, задающий время измерения:

/„, =NT, где У вЂ” коэффициент деления делителя частоты времязадаюшего устройства 10;

Т вЂ” период следования входных импульсов.

Если бы флуктуации временного интервала отсутствовали, то число импульсов в пачке (см. фиг. 2) было бы постоянно и равно изм+ < где n — целая часть отношения квантуемого временного интервала к периоду квантующих импульсов.

3а счет флуктуаций временного интервала, когда (Зо1 (4), может иметь место отсчет либо и, либо (n+ 1) импульсов. Математическое ожидание выходного кода при этом будет равно:

М=п+сс, где я = Р (n + 1) — вероятность отсчета (n+- 1) импульса. Она зависит от о„и математического ожидания дробной части квантуемого временного интервала

Тр = измо + At — ntp — 0,5 tp, где t„p„о — математическое ожидание измеряемого временного интервала.

Если 0,5t (-., (/„то 2 = P(tp (w (сз)

=1— е 0 0 при /,(,(1,51„з — р(" ).

"1

Здесь т = xp+ д(t), где б(t) — нормально распределенная случайная составляющая измеряемого интервала с нулевым математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением 0<, Ф(Х) — значение нормальной функции распределения.

Зависимость дробной части математического ожидания выходного кода счетчика от величины т0 при различных значениях п1 приведена на фиг. 3.

Задаваясь значениями 0(ÿ1(0,5 и а2 0,5, можно найти соответствующие им значения

<01 и Òp2.

701: t0 — p,Ф (1 — Я 1);

02 0 + @ (2)

" — " = Д вЂ” Д" = И "(1 — ) + @ (" )1

Если выбрать ар = 1 — а1, то Лтр — Лт1

= 2п1Ф"" (1 — и1).

Отсюда (Л, — Д,), 1

2@ "(1 — 01) Ф" (Х) — значение аргумента нормальной функции распределения.

Например, при а1 — — 0,1; а2 — — 0,9, (л-., — д,).

2,56

Таким образом, фиксируя значения задержек Лт и Лтр, вводимых с помощью регулируемой линии задержки 3 и соответствующих математическим ожиданиям выходного кода

25 счетчика, равным а1 и а2=1 — n1, можно оценить среднеквадратическое отклонение измеряемого временного интервала. За счет многократного измерения за время tÄÄ 0,, показания счетчика непосредственно дают оценку мате30 матического ожидания выходного кода. Это существенно упрощает процесс измерения.

Возможность достаточно точной оценки математического ожидания и точного отсчета разности задержек (Лс2 — Лт1) обеспечивают вы35 сокую точность измерения малых флуктуаций временных интервалов.

Предмет изобретения

Измеритель малых флуктуаций временных интервалов, содержащий формирователи импульсов начала и конца измеряемого интервала, последовательно соединенные триггер, схе45 мы совпадения и счетчик импульсов, а также генератор квантующих импульсов и времязадающее устройство, соединенные с соответствующими схемами совпадения, отлича ощайсч тем, что, с целью повышения разрешающей

50 способности, между формирователем импульса начала измеряемого временного интервала и одним из входов триггера включена регулируемая линия задержки, а между формирователем импульса копна измеряемого временно55 го интервала и вторым входом триггера включена вторая регулируемая линия задержки, причем к выходу генератора квантующих импульсов подсоединен делитель частоты, кото. рый соединен со входом формирователя им60 пульса конца измеряемого временного интервала.

407270 фиг.1, :

1 1 фиг. Z г .т

05 фиг 5

Составитель А. Рассмотров

Техред Л. Богданова

Редактор В. Фельдман

Корректор Е. Хмелева

Типография, пр. Сап нова, 2

Заказ 501,;13 Изд. № 1011 Тираж 496 Подписное

Ц1!ИИПИ Государственного комитета Совета Мшшстров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская паб., д. 4)5