Цифровые измерители времени

Интервал времени Тх измеряется цифровым хронометром (рисунок 1.2 а) путем сравнения с интервалом NT₀. Для снижения погрешности необходимо уменьшение Т₀, т. е. повышение скорости счета импульсов счетчиком. Максимальная скорость прямого счета счетчиками импульсов достигает 10⁹ имп/сек, однако у большинства серийных счетчиков импульсов не превышает 10⁷ имп/сек.

Снижение погрешности измерения интервала Т_x возможно не только путем уменьшения T₀ т. е. ступени квантования, но и путем уменьшения погрешностей d_1t и d_2t, возникающих при квантовании интервала времени Т_х

 

Цифровой хронометр с генератором нониусных импульсов

Схема цифрового хронометра с генератором нониусных импульсов состоит из генератора квантующих импульсов с периодом Т₀ (рисунок 1.1 б),

 

 

ключа К₁ управляемого старт- и стоп-импульсами, схемы совпадения СС и ключа K₂, который открывается стоп-импульсом и закрывается импульсом на выходе СС, и генератора нониусных импульсов ГНИ с периодом:

T_Н = T₀           (1.1)

 

где

n — номинальный отсчет счетчика СИ₂ (обычно равен 10).

Генератор ГНИ запускается стоп-импульсом, и импульсы с периодом Т_н поступают на схему совпадения СС и через открытый стоп-импульсом ключ К₂ на СИ₂. На второй вход схемы совпадения непрерывно поступают импульсы Т₀. В момент совпадения импульсов Т₀ и Т_н срабатывает СС и закрывает рлюч К₂, поступление импульсов Т_н на СИ₂ прекращается.

Уравнение связи между d_2t и числом импульсов N₂, поступивших на счетчик СИ₂, находим из равенства:

 

N₂T_н = (T₀ - d_2t) + T₀(N₂ - 1)        (1.2)

 

После подстановки находим:

 

d_2t = N₂T₀/n     (1.3)

 

Тогда измеряемый интервал Т_х определяется по сумме отсчетов обоих счетчиков импульсов:

 

T_x = N₁T₀ + d_2t = N₁T₀ + N₂T₀/n           (1.4)

 

Следовательно, если d_1t = 0, то погрешность от дискретности уменьшается в n раз.

Известны хронометры с нониусным генератором импульсов с погрешностью измерения, равной 10^-9 сек.

Цифровой хронометр с линией задержки импульсов

Схема этого прибора (рисунок 1.2 в) состоит из генератора квантующих импульсов ГКИ, счетчика импульсов СИ, цифрового отсчетнрго устройства ЦОУ, преобразователя кода ПКК, линии задержки Л3 с N_2н выходами и N_2н схем совпадения СС. Каждый квантующий импульс Т₀ поступает на ЛЗ, и через интервалы Т₀/ N_2н на соответствующих выходах ЛЗ появляются выходные импульсы. К каждому из N_2н выходов ЛЗ подключена схема совпадения. На вторые входы всех СС поступает стоп-импульс. До прихода стоп-импульса все СС закрыты, в момент прихода стоп-импульса открывается та схема СС, на которой совпадают во времени импульс с периодом повторения Т₀/ N_2н и стоп-импульс, тогда:

 

d_2t = N₂T₀/ N_2н          (1.5)

 

где

N_2н — номер выходного канала линии задержки, к которому подключена сработавшая схема совпадения.

В преобразователе кода входной импульс от этой схемы совпадения по каналу N₂ преобразуется в код управления младшей декадой цифрового отсчетного устройства.

Измеряемый интервал Т_х равен:

 

Т_х = N₁T₀ + d_2t = N₁T₀ + N₂T₀/ N_2н       (1.6)

 

где

N_2н — число секций линий задержки (обычно равно 10);

N₂ — отсчет младшей декады ЦОУ;

N₁ — отсчет остальных декад ЦОУ.

Известны схемы цифровых хронометров, в которых для измерения d_1t и d_2t последние преобразуются в амплитуды импульсов напряжения, числовое значение которых определяется амплитудным анализатором.