Измеритель задержки импульса

 

Применение: изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям временных интервалов Сущность изобретения: устройство содержит линию задержки, усилитель, сумматор, аналогоцифровой преобразователь, схему сравнения , блок регистрации времени, коммутатор, регистр, генератор тактовых импульсов с соответствующими связями, 4 ил.

СВОЗ СОН ТСКИХ

СОЦИАЛИС1И 4Е(:КИХ

РЕСГ1УЬЛИК (sl)s G 01 R 29/02

ГОСУДАРСТВЕННОГ ПАТЕНТНО(ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПЛТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,СО ! ю Д

iQl О о, (21) 4933192/21 (22) 01.04.91 (46) 30.06.93, Бюл. N:24 (71) Центральный научно-исследователь.кий институт радиоэлектронных систем (72) В.И Симонов и А.А.Чижов (56) Теоретические основы радиолокации. /

Под ред. B,Å, Дулевича. M. Советское радио, 1964, с.319, Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. / M.: Советское радио, 1986, с.94.

Изобретение- относится к измерительной технике, в частности к измерителям временных интервалов.

Цель изобретения -- повышение точности измерения тз.

Изобретение поясняется чертежами (фиг,1-4), где изображены: схема измерителя (фиг.1), схема блока регистрации времени измерителя (фиг.2); временные диаграммы, поясняющие работу измерителя прототипа (фиг,3); временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого измерителя (фиг,4), Устройство (фиг.1) содержит: 1 — линия задержки (ЛЗ); 2 — усилитель; 3 — сумматор;

4 — аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 5 — схема сравнения; 6 — блок регистрации времени (6PB); 7 — коммутатор; 8— регистр; 9 — генератор тактовых импульсов (ГТИ); 10 — блок выбора максимума (6ВМ); 11 — фильтр. . Блок регистрации времени 6 содержит (фиг,2): 12 — счетчик; 13 — коммутатор; 14— регистр.

„.,5 „„1824596 А1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСА (57) Применение: изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям временных интервалов, Сущность изобретения: устройство содержит линию задержки, усилитель, сумматор, аналогоцифровой преобразователь. схему сравнения, блок регистрации времени, коммутатор, регистр, генератор тактовых импульсов с соответствующими связями, 4 ил.

При этом последовательно соединены фильтр 11, в состав которого входят Л31. усилитель 2 и сумматор 3. АЦП 4, блок выбора максимума 10, в состав которого входят схема сравнения 5, коммутатор 7 и регистр

8, блок регистрации времени 6, в состав которого входят (фиг.2) счетчик 12, коммутатор 13 и регистр 14. Кроме того, выход генератора тактовых импульсов 9 соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 4, с входом записи регистра 8 и информационным входом блока регистрации времени 6, на вспомогательные выходы блоков 6 и 8 поступает синхроимпульс.

Коэффициент усиления усилителя 2, включенного между N-м выходом ЛЗ 1 и N-м входом сумматора 3, равен двум.

В начале процедуры измерения задержки прихода импульса ц блоке выбора максимума 10 (фиг,1) на втором входе схемы сравнения 5 устанавливается начальное напряжение 0л = О, поступающее с выхода регистра 8. Регистр 8 в начале процедуры

1824596 гд= tM Тлэ. где

Тлз (2) гэвах 2 At

L (3) 1 раэоядов код К„, Lp83pRAOB 00л1...... ОЪ

50 измерения обнуляется синхроимпульсом

СИ

R блоке регистрации времени 6 (фиг.1, 2) под действием СИ в счетчик 12 и регистр

14 записывается начальный код Кнач. Значение кода Кн>ч находится с учетом того, что максимальный по величине отклик на выходе фильтра 14 появляется в момент t>, который связан с измеряемой задержкой т соотношением а At — шаг ЛЗ, выбирается иэ условия достижения требуемой точности измерения r,, не превышает максимальной величины t0.

Число отводов N выбирается иэ условия, чтобы величина Тл была меньше максимально возможной длительностью г„, на величину Т», выраженнуюдвоичным кодом, требуется уменьшить результат измерения т,. Корректировку можно обеспечить, записав в начале процедуры измерения в счетчик 12 не нулевое значение, а значение Кнлч.

При этом должно учитываться также, что объем (разрядность L) счетчика 12 выбирается иэ максимальной априорно известной величины задержки

Для известных (выбранных для измерителя) величинах

К з, в сумме с кодом, соответствующим времени задержки ЛЗ и Тл, должен давать код, состоящий из нулей в младших L разрядах и из 1 в старшем (L+ 1) разряде (1 + 1)рдщ(разрядов

= 1OOOO. Î4 нулевой код

Установка счетчика 12 и регистра 14 в положение, соответствующее К, осуществляется подачей на установочные R- u S-входы соответствующих разрядов счетчика 12 и регисгра 14 синхросигнала СИ в начале процедуры измерения.

Измеритель работает следующим образом.

Результат суммирования с выхода сумматора 3, оконечного элемента фильтра 11 поступает на аналого-цифровой преобразователь 4. Для обеспечения его работы на управляющий вход преобразователя

4 поступает тактовая частота F>, причем

FT = 1/ At.

Разрядность аналого-цифрового преобразователя 4 определяется амплитудой импульса. задержку прихода которого требуется измерить и напряжением шумов, на фоне которых приходится выделять приходящий импульс.

На выходе АЦП 4 будет формироваться напряжение, выделенное фильтром 11. Оно в цифровом виде (m-разрядный код) с периодом следования, равным At = 1/F поступает в блок выбор4 максимума 10.

Блок выбора максимума 10 работает следующим образом. На первый вход схемы сравнения 5 поступает текущее значение напряжения, выделенное фильтром 11 и преобразованное аналого-цифровым преобразователем 4. На второй вход схемы сравнения 5 поступает напряжение, хранящееся в регистре 8, которое в начале процедуры устанавливается равным нулю синхроимпульсом СИ. На выходе схемы сравнения 5 вырабатывается напряжение лог. "0" или лог, "1" в,зависимости от того, какая из двух сравниваемых величин больше.

Если с выхода аналого-цифрового преобразователя поступает напряжение большее, чем записанное в регистре 8, то на выходе схемы сравнения 5 вырабатывается напряжение, поступающее на управляющий вход коммутатора 7, под действием которого выход преобразователя 4 соединится с выходом регистра 8. Под действием тактовой частоты F>, поступающей с выхода генератора 9 на вход записи регистра 8, вновь поступающее с преобразователя 4 значение напряжения запишется в регистре 8.

В следующем отрезке времени, равном й. вновь поступившее с АЦП 4 напряжение будет сравниваться с напряжением. ранее записанным в регистре 8, в данном случае с предыдущим, Если вновь поступившее значение оказалось, например, меньше, чем ранее записанное в регистре 8, то на выходе схемы сравнения вырабатывается напряжение, поступающее на управляющий вход коммутатора 7, под действием которого выход регистра 8 соединяется с era входом.

Под действием тактовой частоты Fx ранее

1824596 записанное в регистре 8 значение вновь переписывается в него.

Таким образом, если вновь поступившее с АЦП 4 значение напряжения превышает по величине ранее записанное в 5 регистре 8, то в регистр 8г записывается новое значение, Если новое значение напряжения, поступающее с АЦП 4, не превышает ранее записанное в регистр 8, то в регистре 8 регенерируется старое значение. 10

К концу процедуры в регистре 8 будет находиться максимальное за все время процедуры выделенное фильтром 11 напряжение, Блок выбора максимума реализует 15 последовательную процедуру выбора максимального значения, С выхода схемы сравнения 5 блока выбора максимума 10 управляющее напряжение поступает на коммутатор 13 блока 20 регистрации времени 6 (фиг.1, 2), Блок 6 фиксирует время выделения максимального значения напряжения и работает синхронно с блоком выбора максимума 10 и под его управлением. Блок 6 работает следующим 25 образом.

Выход регистра 14 и вы од счет гиKà 12 подключены к входам коммутатора 13, на управляющий вход которого приходит управляющее напряжение со схемы сравне- 30 ния 5 блока выбора максимума 10.

В начале процедуры в счетчик 12 и регистр 14, как было сказано, синхроимпульсом СИ записывается код К л .

С приходом каждого тактового импуль- 35 са FT счетчик 12 изменяет свое состояние. формируя на своем выходе код, соответствующий времени, прошедшему с момента начала процедуры измерения (OT синхроими ул ьса). 40

В те моменты времени, отсчитываемые счетчиком 12, когда с выхода аналого-цифрового преобразователя 4 на вход блока выбора максимума 10 поступает напряжение, превышающее по величине ранее запи- 45 санное в регистре 8, в блоке регистрации времени 6, под действием управляющего сигнала, поступающего со схемы сравнения

5, выход счетчика соединяется через коммутатор 13 с регистром 14. Под действием 50 тактовой частоты F> значение счетчика 12 записывается в регистр 14.

В те моменты времени, когда с выхода аналого-цифрового преобразователя 4 s блок выбора максимума 10 поступает на- 55 пряжение, не превышающее ранее запи.санного в нем, в регистре 14 регенерируется ранее зафиксированное в нем же значение времени (кода).

Процедура измерения г„закан«иваеsся спустя время т,л „ 1л,. после которого в регистре 14 блока 6 будет храниться код времени задержки импульса

Для доказательства положительного эффекта рассмотрим реакцию фильтра прототипа и фильтра 11 (фиг.1) на различные по длительности входные сигналы.

На фиг.3 и 4 представлены диаграммы выходных напряжений соответственно для фильтра прототипа (фиг.3) и фильтра 11 (фиг,4) для случаев, когда Tn, = 6 А, а входные импульг. ы имеют длительности: а) Tu = Л < Тлз, б) гц =- ЗЛт Tnn, в) Tu = 6 Лт = Тлз, г)то= 8 - Тлл, На фиг.3 видно, что фильтр прототипа имеет "плато" в его выходной характеристике во всех случаях. кроме случая, когда длительность выходного импульса согласована с длительностью ЛЗ. т.е. ти Тпп

Иэ фиг.4 видно, что фильгр 11 (фиг.1) имеет аналогичное "пла1о только для случаен. когда ги < nn

Именно э;01 факт позволяет говоригь о том что в случае входных импульсов с произвольной, но пос оянной амплитудой и неизвестной длительностью г,, удовлетворяющей условию

1umnx — 1 лэ, выходное напряжение фильтра 11 (фиг.1) характеризуется следующими свойствами: существование и единственность локального максимума, что позволяет говорить о максимуме N выходного сигнала; независимость момента появления этого максимума t> от длительности Ти, причем сам момент t при момен1е появления импульса на входе t = 0 определяется длительностью реакции фильтра, т.е, временем задержки Тлл в ЛЗ.

С учетом сказанного, основное преимущество настоящего измерителя состоит в несмещенности оценки Т, т.е, отсутствии систематической ошибки (Л--- О). Этим свойством не обладают измерители с согласованными фильтрами, а их входе, которые имею; значительную систематическую ошибку Л, прямо пропорциональную разнице I т, — Тл; i между длительностями входного импульса и задержки ЛЗ

1824596

Фиг. 2

Формула изобретения

Измеритель задержки импульса, содержащий N-отводную линию задержки, последовательно соединенные N-входовый сумматор и аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, схему сравнения и блок регистрации времени, к второму вспомогательному входу которого подключен вход подачи синхроимпульса, причем, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя и информационному входу блока регистрации времени, вход которого соединен с выходом схемы сравнения. а выход — является выходом измерителя, вход N-отводной линии задержки соединен с входом измерителя, а первые (М-1i выходы — с соответствующими входами N-входового сумматора, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом схемы сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности. в него введены усилитель и последовательно соединенные коммутатор и регистр, выход которого соединен с вторыми входами схемы сравнения и коммутатора, первый вход которого подключен к выходу аналого-цифро5 вого преобразователя. а управляющий вход — к выходу схемы сравнения. выход генератора тактовых импульсов соединен с входом записи регистра, к вспомогательному входу которого подключен вход подачи синхроим10 пульса, N-й выход N-отводной линии задержки через усилитель соединен с соответствующим входом N-входового сумматора, при этом блок регистрации времени содержит счетчик и последовательно соеди15 ненные коммутатор и регистр, выход которого соединен с вторым входом коммутатора и выходом блока регистрации времени, первый вход коммутатора соединен с выходом счетчика, а управляющий

20 вход соединен с входом блока регистрации времени, информационный вход которого ,соединен со счетным входом счетчика и входом записи регистра, а вспомогательный " вход соединен с одноименными входами

25 счетчика и регистра.

1824596

Сu = aC (7 з

= 6 t, = Try

7лз

Тпу

Фиг.4

Составитель А. Чижов

Э Техред М.Моргентал

Корректор И, Муска

Редактор

Заказ 2224 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101