DE1128037B

DE1128037B - Verfahren zur elektrischen Messung eines Zeitintervalls

Info

Publication number: DE1128037B
Application number: DEL35786A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Eberhard Frisch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-04-01
Filing date: 1960-04-01
Publication date: 1962-04-19

Description

Verfahren zur elektrischen Messung eines Zeitintervalls Zur Messung der Größe T eines mit der Frequenz periodisch wiederkehrenden Zeitintervalls ist in der deutschen Auslegeschrift 1 125 071 (Patentanmeldung L 34695 IX d/21 e) ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Messung durch Auszählen der auf die Zeit T entfallenden Impulse einer Zählimpulsfolge mit der Frequenz Hertz vorgenommen wird. Dabei ist N eine ganze positive Zahl, die vorzugsweise den Wert 10, 100 oder 1000 hat. m gibt die Zahl der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle an, deren Längen während einer Messung ausgezählt werden und aus denen durch Mittelwertbildung das Ergebnis gewonnen wird. m hat vorzugsweise den Wert 10 oder 100.
Der Vorteil dieses bereits vorgeschlagenen Verfahrens gegenüber anderen bekannten Verfahren besteht in einer m-mal größeren Meßgenauigkeit. Nachteilig ist jedoch bei diesem bereits vorgeschlagenen Verfahren, daß die Meßzeit etwa m-mal so groß ist wie bei den bekannten Verfahren und daß es nur bei periodischer Wiederkehr des Zeitintervalls anwendbar ist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren zur Messung eines Zeitintervalls zu entwickeln, das die gleiche hohe Meßgenauigkeit aufweist wie das bereits vorgeschlagene Verfahren, dessen Meßzeit aber wesentlich kürzer ist und das auch zur Messung eines nur einmal auftretenden Zeitintervalls geeignet ist.
Zum Verständnis der die Erfindung darstellenden Lösung dieser Aufgabe wird zunächst das typische Merkmal des bereits vorgeschlagenen Verfahrens erläutert: Die spezielle Wahl der Frequenz der Zählimpulsfolge zu Hertz bei dem bereits vorgeschlagenen Verfahren bewirkt, daß die zeitliche Phasenverschiebung zwischen der Zählimpulsfolge und den auszumessenden Zeitintervallen bei jedem Zeitintervall um Impulsabstand kleiner bzw. größer ist als beim vorhergehenden. In der Fig. 1 sind diese Zusammenhänge dargestellt. Das im oberen Teil der Figur dargestellte Zeitintervall T wird durch die im unteren Teil der Figur dargestellte Zählimpulsfolge ausgezählt. Für ein beliebiges, mit A bezeichnetes Zeitintervall der Länge T beträgt die Phasenverschiebung zwischen der Zählimpulsfolge und dem Beginn dieses Zeitintervalls y - To. Dabei ist z, die Periodendauer der Zählimpulsfolge. Für das folgende zweite Zeitintervall beträgt die Phasenverschiebung Zu Beginn des m-ten Zeitintervalls beträgt die Phasenverschiebung Der Meßgenauigkeitsgewinn um den Faktor m wird dadurch erzielt, daß alle um jeweils Impulsabstand verschiedenen Phasenlagen zwischen den zur Messung herangezogenen m Zeitintervallen und der Zählimpulsfolge vorkommen.
Zur Lösung der oben definierten Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, ein einziges Zeitintervall gleichzeitig durch m Zählimpulsfolgen auszuzählen, die fortlaufend gegeneinander um ihrer Periodendauer zeitlich verschoben sind, und über sämtliche m Zählergebnisse den Mittelwert zu bilden. Dabei ist die allen m Zählimpulsfolgen gemeinsame Frequenz grundsätzlich beliebig groß. Sie wird jedoch im Interesse einer hohen Meßgenauigkeit in die Größenordnung der für die Zählglieder geltenden Grenzfrequenz gelegt.
Die für eine Messung erforderliche Zeit ist also praktisch nicht größer als die Länge des Zeitintervalls selbst. Die Genauigkeit des bereits vorgeschlagenen Verfahrens bleibt bei dem vorliegenden Verfahren erhalten, da ebenfalls m Zählungen vorgenommen werden, bei denen alle um jeweils Impulsabstand verschiedenen Phasenlagen zwischen dem zur Messung herangezogenen Zeitintervall und den m Zählimpulsfolgen vorkommen.
In Fig. 2 ist das Verfahren nach der Erfindung dargestellt. Die m in ihrer Phasenlage gegeneinander um ihrer Periodendauer verschobenen Impulsfolgen 1 bis m werden über je eine Torstufe 11 einem Zähler 12 zugeführt. Alle Torstufen werden gleichzeitig zu Beginn des auszumessenden Zeitintervalls geöffnet und am Ende dieses Zeitintervalls geschlossen. Dies ist in Fig. 2 durch die Signale a und e angedeutet. Über die m Zählergebnisse der Zähler 12 wird der Mittelwert gebildet. Die Gewinnung der m phasenverschobenen Zählimpulsfolgen erfolgt durch entsprechende Phasenverdrehung der an einem Hochfrequenzoszillator abgegriffenen Spannung.
Da die Torstufen 11 ihre Öffnungs- und Schließungssignale alle zur gleichen Zeit bekommen, können sämtliche Tore durch eine gemeinsame Torsteuerstufe gesteuert werden. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die Tore 13 bestehen dann nur noch aus einer Kapazität, einer Diode und einem Widerstand. Ihre Steuerung erfolgt gemeinsam über die Torsteuerstufe 15.
Es ist unnötig, in jedem Kanal das vollständige Zählergebnis zu ermitteln, da sich die Zählergebnisse nur um j- 1 unterscheiden können. Es genügt, wenn ein Kanal mit einem die absolute Impulszahl registrierenden Zähler 12 ausgerüstet ist (Fig. 3) und alle m Kanäle mit Teilzählern 14 ausgerüstet sind, die mindestens die Zählkapazität Drei haben, d. h. bei denen jeweils der vierte Impuls wieder als 1 registriert wird. Von den Zählergebnissen der Teilzähler wird dann das Zählergebnis des Teilzählers abgezogen, der an den Kanal angeschlossen ist, in dem auch der die absolute Impulszahl registrierende Zähler liegt, und über die sich ergebenden Differenzen wird der Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert wird als nächstkleinere Dezimale zum Ergebnis des Absolutzählers 12 addiert, d. h., er stellt die am Ergebnis des Absolutzählers anzubringende Korrektur in m-teln der Zähleinheit des Absolutzählers dar.
Als Teilzähler empfiehlt sich vorzugsweise die Verwendung zweier hintereinandergeschalteter Kippstufen 14a und 14b mit der Zählkapazität vier.
Die Zählergebnisse des 2., 3., . . ., m-ten Teilzählers können mit dem Ergebnis des ersten Teilzählers, d. h. des Teilzählers, der im gleichen Kanal wie der Absolutzähler liegt, elektronisch verglichen werden. Da sich die auf die einzelnen Kanäle gegebene Impulsanzahl nur um einen Impuls unterscheiden kann, sind nur die in der nebenstehenden Tabelle mit +, -, 0 bezeichneten Fälle für binär zweistellige Zähler möglich.

1. Zähler

00 I OL I L0 I LL

Weitere Zähler

00 0 -

OL 0 -

L0 -@- 0 -

LL - i -f- 0

Die Fälle, die zu den frei gelassenen Feldern in der Tabelle gehören, können nicht vorkommen, da zu ihnen eine Differenz ± 2 gehört.
Diese Zählerauswertung kann vorzugsweise mit elektronischen sogenannten logischen Schaltungen vollautomatisch vorgenommen werden. Eventuell während dieser Auswertung auftretende Startimpulse müssen mit bekannten Mitteln unwirksam gemacht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur elektrischen Messung der Größe T eines Zeitintervalls durch Auszählen der auf die Zeit T entfallenden Impulse einer Zählimpulsfolge mit der Frequenz F, dadurch gekennzeichnet, daß das Auszählen des Zeitintervalls gleichzeitig durch m Zählimpulsfolgen stattfindet, die fortlaufend gegeneinander um - ihrer Periodendauer zeitlich verschoben sind, und über sämtliche m Zählergebnisse der Mittelwert gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnung der m phasenverschobenen Zählimpulsfolgen durch entsprechende Phasenverdrehung der an einem Hochfrequenzoszillator abgegriffenen Spannung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in jedem der m Zählkanäle liegende Torschaltung (13) von einer gemeinsamen Torsteuerstufe (15) gesteuert wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Kanal mit einem die absolute Impulszahl registrierenden Zähler (12) ausgerüstet ist (Fig. 3), während alle m Kanäle mit Teilzählern (14) ausgerüstet sind, die mindestens die Zählkapazität Drei haben, daß von den Zählergebnissen der Teilzähler das Zählergebnis des Teilzählers abgezogen wird, der im gleichen Kanal wie der Absolutzähler (12) liegt, und über die sich ergebende Differenzen der Mittelwert gebildet wird, der als nächstkleinere Dezimale zum Ergebnis des Absolutzählers (12) addiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilzähler (14) zwei hintereinandergeschaltete Kippstufen (14a und 14b) mit der Zählkapazität Vier verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der Teilzählerergebnisse, vorzugsweise vollautomatisch, mittels logischer Schaltelemente geschieht.