Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [ 110 ] 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

схем И. Каждый квантующий импульс То поступает на элементы задержки, через интервалы To/ZVzh на соответствующих выходах элементов задержки появляются выходные импульсы. Элементы задержки выполняют здесь роль меры времени.

К каждому из выходов элементов задержки подключена схема совпадения. На вторые входы всех схем- И nocTjmacT стон-импульс. До прихода стоп-импульса все схемы И закрыты. В момент прихода стоп-импульса открывается та схема И, на которой совпадают во времени, импульс с периодом повторения T0 V2H и стоп-импульс, тогда

A2t = N2TolN2„,

где N2 - номер выходного канала линии задержки, к которому подключена сработавшая схема совпадения.

В преобразователе кода входной импульс-от этой схемы совпадения по каналу преобразуется в код управления младапей декадой цифрового отсчетного устройства.

Измеряемый интервал Тх составляет

Тх == NiTo + At = AiTo + NTolNn,

где Л2н--число секций линий задержки (обычно равно 10); N - отсчет младшей декады цифрового индикатора; Л - отсчет остальных декад цифрового индикатора.

Цифровой статистический хронометр

Применение метода статистических испытаний для измерения временных интервалов позволяет уменьшить погрешность без увеличения частоты квантующих импульсов /о= 1/То, а также производить измерения временных интервалов Тх, значительно меньших периода То, что аналогично случаю измерения малых напряжений на фоне преобладающих шумов, которое становится возможным только при статистической обработке данных, накопленных за определенный интервал времени.

Этот метод осуществим только при возможности многократного повторения измеряемого интервала времени Тх- Высокая точность измерения временных интервалов Тх цифровым статистическим хронометром (рис. 8. Ю,г) может быть получена лишь в том случае, если последовательности квантующих и измеряемых импульсов независимы, т. е. когда процесс совпадения импульсов носит случайный характер и длительность квантующих импульсов То<С Тх-

Если последовательность измеряемых импульсов периодична, то случайность их совпадения с квантующими импульсами может быть обеспечена модуляцией частоты следования квантующих импульсов случайной функцией.

Предполагаем, что многократно повторяемые импульсы с длительностью Тх равномерно распределены в пределах периода квантующих импульсов То, тогда вероятность совпадения импульсов обеих последовательностей составляет

Р = Тх/То.



отсюда

Тх = РТо.

Вероятность совпадения может быть определена экспериментально, как частость совпадений

Р = Псовп/Лп,

где N„ - полное число повторяющихся импульсов с длительностью Тх, регистрируемое счетчиком СТ2 с предустановкой числа N„; «совп - число совпадений измеряемых и квантующих импульсов, которое регистрируется счетчиком CTI.

При измерении число импульсов с длительностью Тх поддерживается постоянным и равным Nn, которое выставляется на СИ2 предустановкой. Если Л/п равно объему счетчика, то предустановка не нужна.

Последовательность квантующих импульсов с периодом Го от ГИ поступает на вход ключа К, открываемого в течение длительности измеряемых интервалов Тх- Квантующие импульсы, совпадающие с импульсами Тх, регистрируются СТ1. Счетчик СТ2 предназначен для . фиксирования заданного количества измеряемых импульсов N„.

При поступлении на вход СТ2 N„ измеряемых импульсов СТ2 выдает сигнал, который останавливает СТ1. Количество импульсов «совп, зарегистрированных СТ1, пропорционально значению измеряемого временного интервала Тх - ПсовпТб1М„. При числе N„ от 100 до 1000 погрешность измерения многократно повторяемого интервала Тх может быть снижена до значений, в несколько десятков раз меньших Го.

Цифровой хронометр с запоминающей электронно-лучевой трубкой

С помощью ЗЭЛТ можно очень малые интервалы времени преобразовать в перемещение электронного луча по дуге окружности при круговой развертке. Для измерения малых интервалов времени с погрешностью, меньшей периода квантующих импульсов Го, применяют преобразование долей этого периода At и At- которые остаются после квантования Тх, квантующими импульсами в перемещение электронного луча на экраье ЗЭЛТ. Структурная схема цифрового хронометра с ЗЭЛТ представлена на рис. 8.10, д. В схеме управления CD создаются два квадратурных напряжения частотой /п = l/To, которые создают в ЗЭЛТ1 и ЗЭЛТ2 круговую развертку лучей радиусом R. На развертках ЗЭЛТ1 и ЗЭЛТ2 предусмотрены начальные метки mt, и , которые пересекаются лучами в моменты генерации квантующих импульсов, в том числе и в моменты и /д. Импульс «Стоп» в момент используется в схеме управления ЗЭЛТ1 для нанесения на круговой развертке ЗЭЛТ1 второй метки tnt в точке нахождения электронного луча в момент t. Таким образом, интервал времени Aj между моментами и преобразуется в перемещение луча по дуге окружности между метками /пг, и пц, А/х = = At 2nR/To- Аналогичным образом на экране ЗЭЛТ2 преобразуется и запоминается интервал времени AJ в виде перемещения Д/ = = At2nRITo- Затем при помощи замедленной развертки лучей с периодом kTo производится обратное преобразование перемещений



All и Д/а в интервалы времени kAit и kAt. Счетчик импульсов СТ1 при квантовании измеряемого интервала времени Тх подсчитывает число квантующих импульсов, равное Nx = Тх/Тд.

Измеряемый интервал времени Тх с учетом погрешностей квантования составляет Тх = N хТо + Ait -At. Интервалы времени tiAit и kAt также измеряются квантованием импульсами с периодом повторения То- Подсчитать эти импульсы можно СТ1 или СТ2 и СТЗ. В последнем случае цифровые отсчеты СТ2 и СТЗ соответственно составляют

N,t = kAitlTo, Ni = М,?/Го.

Суммарное показание цифрового хронометра с ЗЭЛТ

Tn = NxTi + NtTo!k-N„tTolk.

Погрешность квантования в таких приборах уменьшается до 0,01 ... 0,005 Го.

Цифровые хронометры с преобразованным Гд. в количество электричества

и в Тх - kT

Для преобразования TxQx-Tx = kTx используется интегрирующий усилитель с двумя генераторами тока: тока заряда /3 и тока разряда /р, отношение которых /з р = Л. В цифровом хронометре 43-64 генератор квантующих импульсов имеет частоту 100 МГц. В первом цикле измерения измеряемый интервал времени Гх, ограниченный старт- и стоп- импульсами, квантуется импульсами с периодами повторения Го = 1 -10" с. При этом возникают погрешности Д и At.

Суммарная погрешность, равная AJ = AJ - Ait, преобразуется в заряд конденсатора. В течение интервала Д производится заряд, а в течение интервала Д - разряд конденсатора током, равным 1 -10" А. Затем конденсатор разряжается током, равным 1 • Ю"А. При этом время разряда конденсатора Гр = 10Дс= \0{Ait - AJ). Затем Гр квантуется импульсами с периодом повторения Го = 1 X X 10"" с. Таким образом, погрешность измерения уменьшается до 1 • 10" с. Для повторяющихся интервалов времени в этом приборе предусмотрено статистическое осреднение, благодаря которому случайная составляющая погрешности измерения уменьшается еще в 10 раз.

азрабатьшаются новые методы преобразования одиночных интервалов времени в частоту и постоянное напряжение. Один из них, например, основан на использовании перестраиваемого генератора квантующих импульсов, период повторения которых автоматически устанавливается равным длительности одиночного импульса Тх.

Автоматизация выбора пределов измерения цифровых частотомеров и хронометров

Выбор пределов измерения /х и Гх в цифровых приборах иногда производится Bpy4HjTO, что требует затрат времени и априорных сведений о порядке /х и Гх. Автоматический выбор пределов изме-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [ 110 ] 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166