Устройство для измерения сдвига разнесенных в пространстве шкал времени

 

Изобретение относится к области систем единого времени, в частности, к устройствам синхронизации шкал времени пунктов, расположенных на большом расстоянии, с помощью обмена радиосигналами времени.

Устройство обеспечивает однозначное измерение сдвига смещенных шкал времени, разнесенных в пространстве, при любых значениях величины и знака сдвига, независимо от времени распространения сигналов между пунктами рабочих и образцовых часов и времени задержки сигналов генератора импульсов запуска передатчика. Изобретение содержит рабочие часы 1, реверсивный счетчик 2, четырехвходовый делитель тактовой частоты 3, генератор тактовых импульсов 4, генератор импульсов запуска передатчика 5, передатчик 6, приемник 7, разделитель сигналов 8, регистратор 9 и формирователь сигналов управления счетом 10. 10 ил.

Изобретение относится к области систем единого времени, в частности к устройствам синхронизации шкал времени пунктов, расположенных на большом расстоянии, с помощью обмена радиосигналами времени.

Местные шкалы времени, формируемые в разнесенных пунктах, как правило, имеют между собой некоторый сдвиг, для определения которого используются различные устройства.

В основу построения таких устройств положен принцип равенства времени распространения радиосигналов в прямом и обратном направлении для двух разнесенных пунктов. Причем алгоритм работы устройств строится таким образом, что из процесса измерения сдвига шкал времени исключается измерение времени распространения сигналов.

Известно устройство для измерения сдвига смещенных шкал времени, состоящее из приемника и передатчика, расположенных в пункте рабочих часов, двустороннего канала радиосвязи с пунктом образцовых часов, а также содержащее рабочие часы, разделитель сигналов, генератор импульсов запуска передатчика, регистратор, временной различитель сигналов, реверсивный измеритель интервалов времени, состоящий из генератора тактовых импульсов, управляемого делителя и реверсивного счетчика, причем вход передатчика соединен с генератором импульсов запуска передатчика, второй выход которого соединен с вторым управляющим входом управляемого делителя, а вход с выходом рабочих часов, первый управляющий вход управляемого делителя соединен с выходом рабочих часов, при это генератор тактовых импульсов через последовательно включенный управляемый делитель подключен к реверсивному счетчику, вход "старт" которого соединен с выходом рабочих часов и выход которого соединен с регистратором, два входа временного различителя сигналов соединены соответственно с выходами транслированного сигнала образцовых часов и ретранслированного сигнала генератора импульсов запуска передатчика разделителя сигналов, вход которого соединен с приемником, первый выход временного различителя сигналов подключен к первому входу управляемого делителя, второй выход подключен к входу "реверс" реверсивного счетчика и третий выход подключен к входу "стоп" реверсивного счетчика. (А.С. N 1283705 прототип).

Описанное устройство неработоспособно, если транслированный сигнал шкалы образцовых часов происходит в пункт рабочих часов до выдачи генератором импульсов запуска передатчика импульса, задержанного относительно импульсов шкалы рабочих часов на величину "Р". В этом случае, с приходом транслированного импульса шкалы образцовых часов, реверсивный счетчик переходит в режим обратного счета до окончания временного интервала Р, следовательно, временной интервал Р измеряется с ошибкой. С приходом импульса Р управляемый делитель переходит в режим деления тактовой частоты на два и до прихода ретранслированного в пункте образцовых частот сигнала генератора импульсов запуска передатчика в реверсивном счетчике происходит обратный счет половины интервала времени распространения радиосигнала времени между пунктами рабочих и образцовых часов в прямом и обратном направлении, что не имеет никакого практического смысла. Тем самым устройство будет определять величину сдвига шкал с ошибкой, что подтверждает его неработоспособность в случае, когда транслированный сигнал шкалы образцовых часов приходит в пункт рабочих часов для выдачи генератором импульсов запуска передатчика импульса, задержанного относительно импульсов шкалы рабочих часов на величину Р.

В описанном устройстве отсутствует однозначность определения сдвига шкалы рабочих и образцовых часов, так как состояние устройства произвольно в любой момент времени и не зависит от очередности поступления сигналов, т.е. не определен момент начала цикла счета, это приводит к грубым ошибкам и невозможности определения знака сдвига шкал.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения однозначного измерения сдвига смещенных шкал времени, разнесенных в пространстве, при любых значениях величины и знака сдвига, независимо от времени распространения сигналов между пунктами рабочих и образцовых часов и времени задержки сигналов генератора импульсов запуска передатчика.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство, состоящее из приемника и передатчика, расположенных в пункте рабочих часов, а также рабочих часов, разделителя сигналов, генератора импульсов запуска передатчика, регистратора, генератора тактовых импульсов, реверсивного счетчика, причем вход передатчика соединен с выходом генератора импульсов запуска передатчика, вход которого соединен с выходом рабочих часов, который также соединен с входом "старт" реверсивного счетчика, выход которого соединен с регистратором, выход приемника соединен с разделителем сигналов, введен формирователь сигналов управления счетом, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами транслированного сигнала образцовых часов и ретранслированного сигнала генератора импульсов запуска передатчика разделителя сигналов, третий вход соединен с выходом рабочих часов, второй и третий выходы соединены соответственно с входами "реверс" и "стоп" реверсивного счетчика, а первый выход соединен с первым входом, соединенным также с выходом рабочих часов, введенного также четырехвходового делителя тактовой частоты, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора импульсов запуска передатчика, третий вход соединен со вторым выходом формирователя сигналов управления счетом, четвертый вход с выходом генератора тактовых импульсов, а выход с четвертым входом реверсивного счетчика.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая блок-схема предлагаемого устройства для измерения сдвига разнесенных в пространстве шкал времени.

На фиг.2,3,4,5,6 временные диаграммы, поясняющие работу устройств.

На фиг.7 вариант реализации четырехвходового делителя тактовой частоты.

На фиг.8 временные диаграммы, поясняющие работу представленного варианта реализации четырехвходового делителя тактовой частоты.

На фиг.9 вариант реализации формирователя сигналов управления счетом.

На фиг.10 временные диаграммы, поясняющие работу представленного варианта реализации формирователя сигналов управления счетом.

При этом использованы следующие обозначения: 1 рабочие часы; 2 реверсивный счетчик; 3 четырехвходовый делитель тактовой частоты; 4 генератор тактовых импульсов; 5 генератор импульсов запуска передатчика; 6 передатчик; 7 приемник; 8 разделитель сигналов; 9 регистратор;
10 формирователь сигналов управления счетом;
11, 19 и 32 первый, второй и третий элементы ИЛИ соответственно;
12, 14, 22, 26, 29, 30 и 33 первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой RS-триггеры соответственно;
13, 15, 16, 18, 20, 21, 24, 25, 28 и 31 первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы И соответственно;
17 D-триггер;
23 и 27 первый и второй формирователи импульсов соответственно;
а импульсы сигналов времени рабочих часов 1;
б импульсы генератора импульсов запуска передатчика 5, задержанные на время Р и излучаемые передатчиком 6;
в ретранслированные в пункте образцовых часов сигналы генератора импульсов запуска передатчика 5, принятые в пункте рабочих часов приемником 7, где 2Q время распространения радиосигнала времени из пункта рабочих часов в пункт образцовых часов и обратно;
г импульсы сигналов времени образцовых часов в пункте образцовых часов, где V положительный и V' отрицательный сдвиг импульсов шкал времени рабочих и образцовых часов;
д транслированные импульсы сигналов времени образцовых часов, принятые в пункте рабочих часов, где Q время распространения сигнала из одного пункта в другой, M интервал времени между излучаемым сигналом генератора импульсов запуска передатчика 5 и транслированным импульсом сигналов времени образцовых часов, принятым в пункте рабочих часов, N интервал времени между транслированным импульсом сигналов времени образцовых часов, принятым в пункте рабочих часов и ретранслированным импульсом генератора импульсов запуска передатчика, M' и N' интервалы времени между излучаемым и ретранслированным в пункте образцовых часов сигналом генератора импульсов запуска передатчика 5, "Р'" интервал времени между импульсом сигналов времени рабочих часов и транслированным импульсом сигналов времени образцовых часов, принятым в пункте рабочих часов.

Устройство для измерения сдвига разнесенных в пространстве шкал времени состоит из приемника 7 и передатчика 6, расположенных в пункте рабочих часов, двустороннего канала связи с пунктом образцовых часов, а также содержащее рабочие часы 1, разделитель сигналов 8, генератор импульсов запуска передатчика 5, регистратор 9, формирователь сигналов управления счетом 10, генератор тактовых импульсов 4, четырехвходовый делитель тактовой частоты 3 и реверсивный счетчик 2, причем вход передатчика 6 соединен с первым выходом генератора импульсов запуска передатчика 5, вход которого соединен с выходом рабочих часов 1, а второй выход с вторым входом четырехвходового делителя тактовой частоты 3, первый вход которого соединен с выходом рабочих часов 1, который также соединен с третьим входом формирователя сигналов управления счетом 10 и с входом "старт" реверсивного счетчика 2, выход которого соединен с регистратором 9, а четвертый вход через последовательно включенный четырехвходовый делитель тактовой частоты 3 подключен к генератору тактовых импульсов 4, два первых входа формирователя сигналов управления счетом 10 соединены соответственно с выходами транслированного сигнала образцовых часов и ретранслированного сигнала генератора импульсов запуска передатчика 5 разделителя сигналов 8, вход которого соединен с приемником 7, первый выход формирователя сигналов управления счетом 10 подключен к первому входу, а второй выход к третьему входу четырехвходового делителя тактовой частоты 3, второй выход подключен также к входу "реверс", а третий выход к входу "стоп" реверсивного счетчика 2.

Четырехвходовый делитель тактовой частоты 3 импульсов генератора тактовых импульсов 4 предназначен для управления наличием и частотой следования тактовых импульсов на его выходе с помощью командных импульсов, поступающих на его входы, т.е. при поступлении импульсов на его первый вход четырехвходовый делитель тактовой частоты переходит в режим прямой передачи жим прямой передачи тактовых импульсов, при поступлении импульсов на второй вход в режим деления частоты тактовых импульсов на два и при поступлении импульса на третий вход после прихода импульса на первый вход, но до прихода импульса второй вход четырехвходовый делитель тактовой частоты прекращают передачу импульсов тактового генератора с четвертого входа на выход.

Один из вариантов реализации данного устройства представлен на фиг.7. Предлагаемый вариант устройства работает следующим образом.

На вход устройства, обозначенный на фиг.7 как "Вход 4", поступают тактовые импульсы (диаграмма 8.9). Пусть на "Вход 1" устройства поступил управляющий импульс (диаграмма 8.1), переводящий четырехвходовый делитель тактовой частоты в режим прямой передачи частоты. В этом случае на верхнем по схеме выходе первого триггера 12 установится единичный потенциал (диаграмма 8.3), который разрешит прохождение тактовых импульсов через четвертый элемент И 18 (диаграмма 8.11) на вход второго элемента ИЛИ 19, а через него на вход второго элемента И 15 (диаграмма 8.13), на второй вход которого поступает разрешающий потенциал (диаграмма 8.8) с выхода второго триггера 14, который поступившим на "Вход 1" и прошедшим через первый элемент ИЛИ 11 (диаграмма 8.6) импульсом переводится в единичное состояние. При этом тактовые импульсы беспрепятственно проходят на выход второго элемента И 15 (диаграмма 8.14). Если следующим поступит импульс на "Вход 3",то четырехвходовый делитель тактовой частоты будет переведен в режим, запрещающий прохождение тактовых импульсов. В этом случае первый вход, четырехвходовый делитель тактовой частоты переходит в режим прямой передачи тактовых импульсов, при поступлении импульсов на второй вход в режим деления частоты тактовых импульсов на два и при поступлении импульса на третий вход после прихода импульса на первый вход, но до прихода импульса на второй вход, четырехвходовый делитель тактовой частоты прекращают передачу импульсов тактового генератора с четвертого входа на выход.

Один из вариантов реализации данного устройства представлен на фиг.7. Предлагаемый вариант устройства работает следующим образом.

На вход устройства, обозначенный на фиг.7 как "Вход 4", поступают тактовые импульсы (диаграмма 8.9). Пусть на "Вход 1" устройства поступил управляющий импульс (диаграмма 8.1), переводящий четырехвходовый делитель тактовой частоты в режим прямой передачи частоты. В этом случае на верхнем по схеме выходе первого триггера 12 установится единичный потенциал (диаграмма 8.3), который разрешит прохождение тактовых импульсов через четвертый элемент И 18 (диаграмма 8.11) на вход второго элемента ИЛИ 19, а через него на вход второго элемента И 15 (диаграмма 8.13), на второй вход которого поступает разрешающий потенциал (диаграмма 8.8) с выхода второго триггера 14, который поступившим на "Вход 1" и прошедшим через первый элемент ИЛИ 11 (диаграмма 8.6) импульсом переводится в единичное состояние. При этом тактовые импульсы беспрепятственно проходят на выход второго элемента И 15 (диаграмма 8.14). Если следующим поступит импульс на "Вход 3",то четырехвходовый делитель тактовой частоты будет переведен в режим, запрещающий прохождение тактовых импульсов. В этом случае поступивший импульс (диаграмма 8.5) через открытый управляющим потенциалом (диаграмма 8.3) первый элемент И 13 поступает на нижний по схеме вход второго триггера 14 (диаграмма 8.7) и переводит его в нулевое состояние (диаграмма 8.8), что приводит к запрещению прохождения импульсов (диаграмма 8.13) через второй элемент И 15 на выход устройства (диаграмма 8.14). При поступлении импульса на "Вход 2" четырехвходовый делитель тактовой частоты переводится в режим деления тактовой частоты на два. В этом случае импульс (диаграмма 8.2) поступает на нижний по схеме вход первого триггера 12 и переводит его в нулевое состояние (диаграммы 8.3, 8.4). При этом единичный потенциал поступает на вход третьего элемента И 16 и разрешает прохождение тактовых импульсов (диаграмма 8.9) на вход D-триггера 17, осуществляющего деление частоты их следования на два. Деленная на два последовательность тактовых импульсов поступает на вход второго элемента ИЛИ 19 (диаграмма 8.12), с выхода которого на вход второго элемента И 15 (диаграмма 8.13), на втором входе которого присутствует разрешающий потенциал (диаграмма 8.8) с выхода второго триггера 14, который был переведен в единичное состояние импульсом с выхода первого элемента ИЛИ 11 (диаграмма 8.6), сформированным из импульса, поступившего на "Вход 2". Нулевой потенциал с верхнего по схеме выхода первого триггера 12 (диаграмма 8.3) поступает на вход первого элемента И 13, запрещая прохождение импульсов, поступающих на "Вход 3" (диаграмма 8.7), а также на вход четвертого элемента И 18, запрещая прохождение неделенной на два последовательности тактовых импульсов на вход второго элемента ИЛИ 19 (диаграмма 8.11). При этом на выходе устройства присутствует деленная на два последовательность тактовых импульсов (диаграмма 8.14). При поступлении на "Вход 1" следующего импульса процесс перевода четырехвходового делителя тактовой частоты в режим прямой передачи частоты происходит аналогично описанному выше. Если же после этого поступит импульс на "Вход 2", то произойдет перевод устройства в режим деления частоты тактового генератора на два. После чего импульсы, поступающие на "Вход 3", не будут оказывать никакого влияния на состояние устройства до прихода очередного импульса на "Вход 1".

Формирователь сигналов управления счетом 10 предназначен:
для формирования импульса на первом выходе в случае, если после прихода управляющего импульса на третий вход на его первый вход первым поступает ретранслированный сигнал генератора импульсов запуска передатчика (фиг.6в);
для формирования импульса на втором выходе в случае, если после прихода управляющего импульса на третий вход на его второй вход первым поступает транслированный сигнал образцовых часов (фиг.2д, 3д, 4д, 5д);
для формирования сигнала на третьем выходе в момент появления на его входах последнего из указанных сигналов.

Вариант конкретной реализации формирователя сигналов управления счетом представлен на фиг. 9. Предлагаемый вариант реализации устройства работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры третий, четвертый, пятый и седьмой 22, 26, 29 и 33 находятся в таком состоянии, что с их выходов на входы шестого и восьмого элементов И 21 и 25 подаются разрешающие потенциалы, а на входы девятого и десятого элементов И 28 и 31 подаются запрещающие потенциалы (диаграмма 10.7, 10.8, 10.13 и 10.14). Шестой триггер 30 находится в нулевом состоянии и с его выхода на входы пятого и седьмого элементов И 20 и 24 поступает запрещающий потенциал (диаграмма 10.2).

Если в этом состоянии устройства на его первый и второй входы будут поступать сигналы с разделителя сигналов 8, то они не будут оказывать никакого воздействия на его состояние. Так будет продолжаться до тех пор, пока на третий вход не поступит импульс от рабочих часов (диаграмма 10.1). После прихода импульса от рабочих часов шестой триггер 30 устанавливается в единичное состояние и разрешает прохождение сигналов с первого и второго входов через пятый и седьмой элементы И 20 и 24 (диаграмма 10.2).

Рассмотрим случай, когда после этого первым поступает сигнал на "Вход 1" устройства (диаграмма 10.3). Поступивший сигнал через открытый пятый элемент И 20 поступает на вход открытого потенциалом с выхода четвертого триггера 26 шестого элемента И 21 (диаграмма 10.5) и через него на вход третьего триггера 22, устанавливая его в состояние, при котором с нижнего по схеме вывода на вход восьмого элемента И 25 будет подан запрещающий сигнал (диаграмма 10.7), а с верхнего вывода (диаграмма 10.9) сигнал поступит на первый формирователь импульсов 23, который сформирует сигнал на первом выходе устройства (диаграмма 10.11), а также поступит на вход пятого триггера 29 и перебросит его в состояние, при котором на девятый элемент И 28 будет подан разрешающий потенциал (диаграмма 10.13). Сигнал с выхода пятого элемента И 20 (диаграмма 10.5) поступит также на вход десятого элемента И 31, но не пройдет через него, так как на его втором входе будет присутствовать запрещающий потенциал с выхода седьмого триггера 33. Поступивший после этого сигнал на "Вход 2" (диаграмма 10.4) через открытый седьмой элемент И 24 поступит на вход восьмого элемента И 25, но не пройдет через него, так как на его втором входе будет присутствовать запрещающий потенциал с выхода третьего триггера 22. Этот сигнал поступит также на вход девятого элемента И 28, открытого потенциалом с выхода пятого триггера 29 (диаграмма 10.13) и через него на вход элемента ИЛИ 32 (диаграмма 10.15), с выхода которого сигнал поступит на третий выход устройства. Таким образом, если первым после сигнала, поступившего на "Вход 3", поступает сигнал на "Вход 1", то из него на первом выходе устройства будет сформирован импульс. Из сигнала, поступившего вторым на "Вход 2" будет сформирован сигнал на третьем выходе устройства.

Рассмотрим случай, когда после прихода импульса на "Вход 3" первым поступает сигнал на "Вход 2" (диаграмма 10.4). Поступивший сигнал через открытый элемент седьмого И 24 поступает на вход девятого элемента И 28, но не проходит через него, так как на его втором входе присутствует запрещающий потенциал с выхода пятого триггера 29 (диаграмма 10.13). Этот сигнал поступает также на вход восьмого элемента И 25 открытого потенциалом с выхода третьего триггера 22, и через него поступает на вход четвертого триггера 26, перебрасывая его в состояние, при котором на нижнем по схеме выходе триггера устанавливается нулевой потенциал (диаграмма 10.8), запирающий шестой элемент И 21, а на верхнем выходе единичный потенциал (диаграмма 10.10), который поступает на вход второго формирователя импульсов 27, который сформирует сигнал на втором выходе устройства (диаграмма 10.12), а также поступит на вход седьмого триггера 33 и перебросит его в состояние, при котором на десятый элемент И 31 будет подан разрешающий потенциал (диаграмма 10.14). Поступивший после этого сигнал на "Вход 1"(диаграмма 10.3) через открытый пятый элемент И 20 поступит на вход шестого элемента И 21 (диаграмма 10.5), но не пройдет чрез него, так как на втором его входе присутствует запрещающий потенциал с выхода четвертого триггера 26 (диаграмма 10.8). Этот сигнал поступит также на вход десятого элемента И 31, на втором входе которого присутствует разрешающий потенциал с выхода седьмого триггера 33 (диаграмма 10.14), и через него поступит на вход элемента ИЛИ 32 (диаграмма 10.16), с выхода которого сигнал поступит на третий выход устройства (диаграмма 10.17). Таким образом, если первым после прихода сигнала на "Вход 3" поступает сигнал на "Вход 2", то из него на втором выходе устройства будет сформирован импульс. Из сигнала поступившего вторым на "Вход 1" будет сформирован импульс на третьем выходе устройства.

Сигналом на третьем выходе устройства (диаграмма 10.17) третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой триггеры 22, 26, 29, 30 и 33 будут установлены в исходное состояние, приведя формирователь сигналов управления счетом в готовность к отработке следующего цикла.

На фиг. 2 шкала рабочих часов опережает на величину V шкалу образцовых часов, т.е. сдвиг шкал положителен , а его величина удовлетворяет условию:
P Q > V
где V величина сдвига шкал при опережении шкалой рабочих часов шкалы образцовых часов;
Р время задержки;
Q время распространения сигнала в одном направлении из одного пункта в другой.

На фиг. 3 шкала рабочих часов отстает от шкалы образцовых часов на величину V', т.е. сдвиг шкал отрицателен и выполняется условие:
Q P ≅ V' < Q
где V' величина сдвига шкал при отставании шкалы рабочих часов.

На фиг. 4 шкала рабочих часов опережает на величину V шкалу образцовых часов, т.е. сдвиг шкал положителен , и выполняется условие:
V ≅ P + Q
На фиг. 5 шкала рабочих часов отстает от шкалы образцовых часов на величину V', т.е. сдвиг шкал отрицателен и выполняется условие:
Q P ≥ V'
На фиг.6 шкала рабочих часов опережает шкалу обpазцовых часов на время, большее суммы времен задержки Р и времени распространения сигнала Q, т.е. сдвиг шкал положителен , и выполняется условие:
V > P + Q
Устройство для измерения сдвига разнесенных в пространстве шкал времени работает следующим образом.

Импульсы сигналов времени (фиг. 2а, 3а, 4а, 5а, 6а) рабочих часов 1 поступают на вход генератора импульсов запуска 5, на первый вход четырехвходового делителя тактовой частоты 3, а также на первый вход ("старт") реверсивного счетчика 2 и третий вход формирователя сигналов управления счетом 10.

Четырехвходовый делитель тактовой частоты 3 переходит в режим прямой передачи частоты генератора тактовых импульсов 4 на четвертый вход реверсивного счетчика 2, который начинает прямой счет импульсов. Формирователь сигналов управления счетом 10 с приходом сигнала от рабочих часов 1 получает разрешение на обработку импульсов транслированного сигнала образцовых часов и ретранслированного в пункте образцовых часов сигнала генератора импульсов запуска передатчика 5, поступающих на его первый и второй входы с разделителя сигналов 8.

В пункте образцовых часов излучаются (транслируются) сигналы времени образцовых часов (фиг.2г, 3г, 4г, 5г, 6г) и переизлучаются (ретранслируются) сигналы генератора импульсов, запуска передатчика 5, принятые из пункта рабочих часов.

В пункте рабочих часов транслированный сигнал образцовых часов (фиг.2д, 3д, 4д, 5д, 6д) и ретранслированный сигнал генератора импульсов запуска передатчика 5 (фиг.2в, 3в, 4в, 5в, 6в) усиливаются в приемнике 7 и поступают на разделитель сигналов 8, а затем поступают на соответствующие входы формирователя сигналов управления счетом 10, закрытые для прохождения этих импульсов до прихода на третий вход формирователя сигналов управления счетом 10 импульса разрешения с выхода рабочих часов.

Дальнейшая работа устройства определяется величиной и знаком сдвига V и, тем самым, очередностью прихода сигналов. Здесь может возникнуть один из трех случаев появления сигнала транслированной шкалы образцовых часов, после разрешения формирователю сигналов управления счетом 10 обработки сигналов на его входе.

СЛУЧАЙ N 1 (фиг.2, 3).

После начала счета транслированный сигнал шкалы образцовых часов приходит в пункт рабочих часов до выдачи генератором импульсов запуска 5 импульса, задержанного относительно импульсов шкалы рабочих часов на величину Р.

В этом случае, в зависимости от знака сдвига шкал возникают две ситуации: 1А и 1Б.

1А. Шкала рабочих часов опережает на величину V шкалу образцовых часов (фиг.2), т.е. сдвиг шкал положителен , а его величина удовлетворяет условию:
P Q ≥ V
где V величина сдвига шкал при опережении шкалой рабочих часов шкалы образцовых часов;
Р время задержки;
Q время распространения сигнала в одном направлении из одного пункта в другой.

Тогда из фиг.2 следует
V P K (1)
где K Q + M (2)
в свою очередь 2Q N M (3)
откуда (4)
Тогда с учетом (1), (2) и (4), имеем
(5)
Если обозначить Р P' + M (6)
N N' + M (7)
где N' 2Q (8)
то
(9)
или
(10)
1Б. Шкала рабочих часов отстает от шкалы образцовых часов на величину V' (фиг.3), т.е. сдвиг шкал отрицателен и выполняется условие:
Q P ≅ V' < Q
где V' величина сдвига шкал при отставании шкалы рабочих часов.

Тогда из фиг.3 следует
V' K P (11)
где K Q + M (12)
в свою очередь 2Q N M (13)
откуда
(14)
Тогда с учетом (11), (12) и (14) имеем
(15)
Если обозначить P P' + M (16)
N N' + M (17)
где N' 2Q (18)
то
(19)
или
(20)
Очевидно, что (10) и (20) одинаковы.

Выражение (10), (20) определяет порядок работы устройства в СЛУЧАЕ N 1.

В этом случае формирователь сигналов управления счетом 10 выдает со второго выхода импульс, который подается на третий вход четырехвходового делителя тактовой частоты 3 и запрещает прохождение последовательности импульсов тактового генератора 4 на четвертый вход реверсивного счетчика и переводит его в режим обратного счета.

После разрешения на излучение, через время Р, сигнал с первого выхода генератора импульсов запуска 5 поступает на вход передатчика 6 и излучается, а со второго выхода поступает на второй вход четырехвходового делителя тактовой частоты 3 и переводит его в режим деления частоты импульсов тактового генератора 4 на два разрешает прохождение этой деленной на два последовательности на четвертый вход реверсивного счетчика.

Вторым на вход формирователя сигналов управления счетом 10 приходит ретранслированный в пункте образцовых часов сигнал генератора импульсов запуска 5 (фиг.2в, 3в).

СЛУЧАЙ N 2 (фиг.4, 5).

Транслированный сигнал шкалы образцовых часов приходит в пункт рабочих часов после выдачи генератором импульсов запуска 5 импульса, задержанного на величину Р, но до прихода в пункт рабочих часов ретранслированного в пункте образцовых часов импульса генератора импульсов запуска 5.

В этом случае, в зависимости от знака сдвига шкалы рабочих часов относительно шкалы образцовых часов, также возникают две ситуации: 2А и 2Б.

2А. Шкала рабочих часов опережает на величину V шкалу образцовых часов (фиг.4), т.е. сдвиг шкал положителен , и выполняется условие
V ≅ P + Q
Тогда из фиг.4 следует
V P K (21)
где K Q M (22)
В свою очередь 2Q M + N (23)
откуда
(24)
Тогда с учетом (21), (22) и (24) имеем
(25)
или
(26)
2Б. Шкала рабочих часов отстает от шкалы образцовых часов на величину V' (фиг.5), т.е. сдвиг шкал отрицателен и выполняется условие
Q P ≥ V'
Тогда из фиг.5 следует
V' K P (27)
где K Q M (28)
В свою очередь 2Q M + N (29)
откуда
(30)
Тогда с учетом (27), (28) и (30) имеем
(31)
или
(32)
Очевидно, что (26) и (32) одинаковы. Выражение

определяет порядок работы устройства в СЛУЧАЕ N 2.

В этом случае, после разрешения на излучение через время Р, сигнал (фиг. 4б, 5б) c первого выхода генератора импульсов запуска 5 поступает на вход передатчика 6 и излучается, а со второго выхода поступает на второй вход четырехвходового делителя тактовой частоты 3 и переводит его в режим деления частоты импульсов тактового генератора 4 на два. С приходом транслированного импульса шкалы образцовых часов в пункт рабочих часов (фиг.4д. 5д), формирователь сигналов управления счетом 10 выдает со второго выхода импульс, который поступает на второй вход ("реверс") реверсивного счетчика и переводит его в режим обратного счета. Этот импульс поступает также на третий вход четырехвходового делителя тактовой частоты 3, но не изменяет его режима работы, так как вход 3 закрывается сигналом генератора импульсов запуска 5, поступающим на второй вход. Вход 3 остается закрытым до прихода импульса на первый вход, т.е. до начала следующего цикла счета.

Вторым на вход формирователя сигналов управления счетом 10, как и в СЛУЧАЕ N 1, приходит ретранслированный в пункте образцовых часов сигнал генератора импульсов запуска 5 (фиг.4в, 5в).

СЛУЧАЙ N 3 (фиг.6).

Транслированный сигнал шкалы образцовых часов приходит в пункт рабочих часов после прихода ретранслированного в пункте образцовых часов сигнала генератора импульсов запуска 5.

В этом случае шкала рабочих часов опережает шкалу образцовых часов на время большее суммы времен задержки Р и времени распространения сигнала Q (фиг.6), т.е. сдвиг шкал положителен , и выполняется условие
V > P + Q
Тогда из фиг.6 следует
V P + K (33)
где K M Q (34)
В свою очередь 2Q M N (35)
откуда
(36)
Тогда с учетом (33), (34) и (36) имеем
(37)
Если обозначить M M' + N (38)
где M' 2Q (39)
то
(40)
Выражение определяет порядок работы устройства в СЛУЧАЕ N 3.

В этом случае после разрешения на излучение через время Р сигнал (фиг. 6б) генератора импульсов запуска 5 с первого выхода поступает на второй вход четырехвходового делителя тактовой частоты 3 и переводит его в режим деления частоты импульсов тактового генератора 4 на два. С приходом ретранслированного в пункте образцовых часов импульса генератора импульсов запуска 5 (фиг.6в), формирователь сигналов управления счетом 10 выдает с первого выхода импульс, который поступает на первый вход четырехвходового делителя тактовой частоты 3 и переводит его в режим прямой передачи частоты импульсов тактового генератора на четвертый вход реверсивного счетчика.

Вторым на вход формирователя сигналов управления счетом 10 приходит транслированный импульс шкалы образцовых часов (фиг.6д).

Из сигнала, приходящего вторым на формирователь сигналов управления счетом 10, на его третьем выходе формируется сигнал, поступающий на третий вход ("стоп") реверсивного счетчика 2, который прекращает его работу. Результат измерения фиксируется в регистраторе 9. Определение знака сдвига происходит в реверсивном счетчике 2.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает однозначное измерение сдвига смещенных шкал времени, разнесенных в пространстве, при любых значениях величины и знака сдвига, независимо от времени распространения сигналов между пунктами рабочих и образцовых часов и времени задержки сигналов генератора импульсов запуска передатчика. Это достигается тем, что введение в устройство четырехвходового делителя тактовой частоты и формирователя сигналов управления счетом позволило производить обработку сигналов на входах устройства, поступающих в любой последовательности. Причем устройство начинает работу в момент выдачи рабочими часами очередного сигнала времени, что позволяет устранить неоднозначность, вызванную периодичностью следования сигналов точного времени. Дальнейшая работа устройства осуществляется в зависимости от последовательности возникновения сигналов на выходе генератора импульсов запуска передатчика и на входе приемника. Последовательность из трех импульсов, два из которых связаны между собой таким образом, что один из них (ретранслированный в пункте образцовых часов сигнал генератора импульсов запуска передатчика) всегда поступает на вход приемника позже другого (сигнала генератора импульсов запуска передатчика), может иметь всего три возможных варианта.

В первом из них, описанном в "СЛУЧАЕ N 1", транслированный сигнал шкалы образцовых часов поступает первым, вторым поступает сигнал с выхода генератора импульсов запуска передатчика, третьим ретранслированный в пункте образцовых часов сигнал генератора импульсов запуска передатчика.

Во втором варианте, описанном в "СЛУЧАЕ N 2", сигнал генератора импульсов запуска передатчика поступает первым, вторым поступает транслированный сигнал шкалы образцовых часов, третьим ретранслированный в пункте образцовых часов сигнал генератора импульсов запуска передатчика.

В третьем варианте, описанном в "СЛУЧАЕ N 3", сигнал генератора импульсов запуска передатчика поступает первым, вторым поступает ретранслированный в пункте образцовых часов сигнал генератора импульсов запуска передатчика, третьим транслированный сигнал шкалы образцовых часов.

В каждом из случаев предлагаемое устройство производит измерение величины расхождения шкал рабочих и образцовых часов согласно формулам
;
;
,
для "СЛУЧАЕВ N1, N2, N3" соответственно, что позволяет производить измерения при любых комбинациях входных сигналов. 2 4

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига разнесенных в пространстве шкал времени, состоящее из приемника и передатчика, расположенных в пункте рабочих частот, а также рабочих часов, разделителя сигналов, генератора импульсов запуска передатчика, регистратора, генератора тактовых импульсов, реверсивного счетчика, причем вход передатчика соединен с выходом генератора импульсов запуска передатчика, вход которого соединен с выходом рабочих часов, который также соединен с входом "Старт" реверсивного счетчика, выход которого соединен с регистратором, выход приемника соединен с разделителем сигналов, отличающееся тем, что в него введен формирователь сигналов управления счетом, содержащий в своем составе шесть элементов И, пять RS-триггеров, один элемент ИЛИ и два формирователя импульсов, причем первые входы пятого и седьмого элементов И являются первым и вторым входами формирователя сигналов управления счетом, вторые входы этих элементов соединены между собой и прямым выходом шестого RS-триггера, R-вход которого является третьим входом формирователя импульсов управления счетом, S -вход соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, который также соединен с S -входами третьего, четвертого, пятого и седьмого RS -триггеров и третьим выходом формирователя импульсов управления счетом, выход пятого элемента И соединен с первыми входами шестого и десятого элементов И, а выход седьмого элемента И с первыми входами восьмого и девятого элементов И, вторые входы шестого и восьмого элементов И соединены соответственно с инверсными выходами четвертого и третьего RS-триггеров, а вторые входы девятого и десятого элементов И соответственно с прямыми выходами пятого и седьмого RS-триггеров, выходы девятого и десятого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выходы шестого и восьмого элементов И соединены соответственно с R-входами третьего и четвертого RS-триггеров, прямые выходы которых соединены соответственно с R-входами пятого и седьмого RS-триггеров и входами первого и второго формирователей импульсов, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя сигналов управления счетом, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами транслированного сигнала образцовых часов и ретранслированного сигнала генератора импульсов запуска передатчика разделителя сигналов, третий вход соединен с выходом рабочих частот, второй и третий выходы соединены соответственно с входами "Реверс" и "Стоп" реверсивного счетчика, а первый выход соединен с первым входом, соединенным также с выходом рабочих часов введенного четырехвходового делителя тактовой частоты, содержащий в своем составе два элемента ИЛИ, два RS-триггера, четыре элемента И и один D-триггер, причем первый и второй входы первого элемента ИЛИ являются первым и вторым входами четырехвходового делителя тактовой частоты и соединены соответственно с R- и S-входами первого RS-триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, прямой выход с первыми входами первого и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И является третьим входом четырехвходового делителя тактовой частоты, а выход этого элемента соединен с S -входом второго RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, прямой выход этого триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход которого является выходом четырехвходового делителя тактовой частоты, а второй вход соединен с выходом второго элемента ИЛИ, четвертый вход четырехвходового делителя тактовой частоты соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И через D-триггер соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, причем второй вход введенного четырехвходового делителя тактовой частоты соединен с вторым выходом генератора импульсов запуска передатчика, третий вход соединен с вторым выходом формирователя сигналов управления счетом, четвертый вход с выходом генератора тактовых импульсов, а выход с четвертым входом реверсивного счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10