Измерение временных интервалов нониусным методом

Нониусный метод измерения временных интервалов позволяет сни­зить погрешность дискретизации, которая имеет место при использова­нии метода дискретного счета для измерения коротких временных ин­тервалов, например фронтов импульсов.

Рассмотрим работу нониусного измерителя временных интервалов (рис.9.5).

Рисунок 9.5 – Структурная схема измерителя временных интервалов нониусным методом

Входной исследуемый сигнал длительности Т_х поступает на формирующее устройство, где вырабатываются два импульса: стартовый, соответствующий началу интервала Т_х, и стоповый, соответствующий концу этого интервала. Стартовый импульс через устройство управления (УУ) открывает временной селектор (ВС), обеспечивая тем самым прохождение че­рез него счетных импульсов с периодом повторения Т_сч от генератора счетных импульсов (ГСИ) на счетчик 1.

Счетные импульсы поступают также на первый вход схемы срав­нения. Стоповый импульс через устройство управления закрывает вре­менной селектор, и отсчет в счетчике 1 прекращается. Если при этом в нем оказалось зафиксировано N счетных импульсов, то изме­ренный временной интервал

(9.9)

где ∆t – погрешность дискретизации.

Кроме генератора счетных импульсов, в схеме имеется генератор нониусных импульсов. Параметры указанных генераторов выбираются из следующих условий:

Т_н < Т_сч, (9.10)

где n – целое число, обычно краткое 10.

Разность (9.10) обычно называют шагом нониуса.

Генератор нониусных импульсов (ГНИ) запускается через устройство управления стоповым импульсов. Нониусные импульсы начинают поступать на второй вход схемы сравнения и счетчик 2. Временное расстояние между счетными и нониусными импульсами с каждым периодом уменьшается, и в момент их совпадения схема сравнения вырабатывает импульс сброса, который останавливает работу ГНИ. Если в счетчике 2 при этом зафиксировано k нониусных импульсов, то интервал ∆t определяется из соотношения

С учетом (9.10) получим

Следовательно,

(9.11)

В полученном выражении измеряемый интервал определяется целым числом шагов счетных импульсов и числом шагов нониуса (рис.9.6).

Рисунок 9.6 – Диаграмма измерения временных интервалов

нониусным методом

В современных нониусных измерителях погрешность измерений имеет порядок 10^-9. Эта погрешность определяется следующими составляющими: длительностью и формой счетных и нониусных импульсов; нестабильностью генераторов; неполным совпадением (частичным перекрытием) импульсов в схеме сравнения.