Измеритель параметров сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения амплитудно-временных параметров электрических импульсов и может быть использовано при создании радиоизмерительной аппаратуры.

Известны импульсные вольтметры одиночных и периодических импульсов, основанные на преобразовгшии импульсного напряжения в квазипостоянное и содержащие расширитель и вольтметр постоянного тока til.

Однако такие вольтметры обладают невысокой чувствительностью и точностью, при измерении импульсов малого уровня и короткойдлительности, а также не предназначены для H3Nffipeния других параметров импульсов, таких, например, как длительность импульса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является измеритель параметров импульсов, выполненный на основе интегрального метода, и содержащий два интегральных преобразователя импульсов с квадратичной и линейной характеристиками, входы которых соединены и. образуют первый вход измерителя, систему обработки с микропроцессором, два входа которой соединены с выходами интегральных преобразователей,устройство индикации, вход которого соединен с первым выходом системы обработки с микропроцессором, устройство синхронизации, вход которого .соединен с выходом линейного преобразователя импульсов, а выход - с третьим входом системы обработки с микропроцес10сором L2.

Недостатками известного устройства являются низкая точность при измерении импульсов с малой скважностью

15 из-за наложения расширенных импульсов на выходах интегрирующих преобразователей импульсов . Например, при повшиении частоты следования импульсов микросекундного диапазона в

20 10 раз (с 1 кГц до 10 кГц) погреш-ность измерений параметров импульсов возрастает на 35-38%. Кроме того, наличие в составе прибора раздели тельных RC-цепей не позволяет обес25печить с пo юlдью известного устройства измерения постоянного напряжений. .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повы30шение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем,) что в измеритель параметров сигналов, содержащий два интегральных преобразователя импульсов с квадратичной и линейной характеристиками, входы которых соединены и образуют первый 5 вход измерителя, систему обработки с микропроцессором, два входа которой соединены с выходами интегральных преобразователей, устройство индикации, вход которого соединен с первым 10 выходом системы обработки с. микропроцессором, и устройство синхронизации, вход которого соединен с выходом линейного преобразователя импульсов, а выход - с третьим входом системы об- 15 работки с микропроцессором, введены модулятор, устройство управления,преобразователь длительности управляющих импульсов в код, цифро-аналоговый преобразователь, причем.первый вход 20 модулятора образует второй вход измерителя, выход модулятора соединен с первым входом измерителя, первый выход устройства управления соединен с вторым входом модулятора, а второй 25 выход - с йходом преобразователя длительности управляю1цих импульсов в код, выход которого соединен с четвертым входом системы обработки с микропроцессором, второй вход кото- эп рой соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим входом модулятора и пятым входом системы обработки с мик-, ропроцессором.

На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Измеритель содержит модулятор 1, интегральные преобразователи 2 и 3 импульсов (ИПИ), систему 4 обработки 0 с микропроцессором (СОМ).устройство 5 синхронизации (УС), устройство б индикации (УИ), устройство 7 управления (УУ), преобразователь 8 длительности управляквдих импульсов в код 45 (ПДК), цифро-аналоговый преобразователь (ПАП) 9.

Измеритель работает следующим обазом.50

С источника постоянное напряжение поступает на вход модулятора 1, на второй вход которого поступают периодические управляющие импульсы опрееленной длительности и постоянной амплитуды. Таким образом, на входах ИПИ 2 и 3 оказываются импульсы длиельностью, равной длительности упавляющих импульсов с устройства 7 правления (УУ), и амплитудой, пропорциональной амплитуде постояного 60 напряжения. На выходах ИПИ 2 и 3 имет место, импульсы экспоненциальной с амплитудой, пропорциональной квадрату амплитуды постоянного напряения (ИПИ 2) и первой степени65

(ИПН 3), линейно зависящая от длительности управляющих импульсов. Одновременно с УУ 7 импульсы поступают на преобразователь 8 длительности в код (ПДК), служащему для исключения зависимости показаний от длительности управляю1дих импульсов,

В системе 4 обработки (СОМ) происходит преобразование импульсных сигналов и и U2 с выходов ИПИ 2 и 3 в постоянное напряжение, преобразование их с помощью аналого-цифровых преобразователей в двоичный код и об работка последних в микропроцессоре. Сигналы

.

.

где Д., и А2 - коэффициенты пропорциональности j Um амплитуда постоянноиого напряжения; -t| - длительность управляющих импульсов. Форма управляющих импульсов выбрана прямоугольной, т.е. коэффициенты,- зависящие от формы в U и U2f равны единице.

Одновременно в микропроцессор заводится информация о длительноети управляющих импульсов. В результате микропроцессор выдает результат деления U и U2 на -tu , т.е. информацию об амплитуде и мощности на входной нагрузке напряжения постоянного тока, что и индицируется УИ 6.

Обратная связь с СОМ 4 через ЦАП9 на модулятор 1 обеспечивает коррекцию начального ослабления, имеющего место в модуляторах различных типов.Это осуществляется на основании градуировочных (поправочных) графиков зависимости величины ослабления модулятора от длительности и амплитуды управляюцих импульсов, учета начального и максимального ослабления, информация о которых заложена в массиве памяти операционного устройства микропроцессорной системы. В случае измерения параметров импульсов, указанная обратная связь, обеспечивающая соединение микропроцессора с аналоговой частью системы обработки (например , преобразователя импульсов в постоянное напряжение), определяет значительное повыщение точности измерения за счет автоматической коррекции факторов, влияющих на точность измерения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет решить актуальные задачи измерительной техники - расширение функциональных возможностей интегральных измерителей параметров импульсов. Данное устройство обеспечивает повьаиение точности при измерении параметров импульсов с малой скважностью, без заметного снижения точности измерения,- позволяет-увеличить диапазон частот следования импульсов от 0,5-1 МГц. В однократном режиме предлагаемое устройство позволяет измерять параметры наносекундных импульсов (одного или нескольких) из.пачки импульсов, что в настоящее время является актуальной задачей в лазерной технике. Формула изобретения Измеритель параметров сигналов, содержащий два интегральных преобразователя импульсов с квадратичной и линейной характеристиками, входы которых соединены и образуют первый вход измерителя, систему обработки с микропроцессором, два входа которой соединены с выходами интегральных преобразователей, устройство индикации/ вход которого соединен с первым выходом систекы обработки с микропро шессором, и устройство синхронизации вход которого соединен с выходом линейногр преобразователя импульсов, а выход - с третьим входом систеглл обработки с микропроцессором, о т л и ч ающи и ся тем, что, с целью расширения функциональных возможнос -л

f

Q

i

1

у V /ъ тей и повьвления точности измерений, в него введены модулятор, устройство управления, преобразователь длительности управляющих импульсов в код, цифро-аналоговый преобразователь, причем первый вход модулятора образует второй вход измерителя, выход модулятора соединен с первым входом измерителя, первый выход устройства управления соединен с вторым входом модулятора, а второй выход - с входом преобразователя длительности управляющих импульсов в код, выход которого соединен с четвертым входом система обработки с микропроцессором, второй выход которой соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим входом модулятора и пятым входом скствюл об)работки с микропроцессором. Источники информации, принятые во внимание гфи экспертизе 1.Грязнов М.И., Гуревич И.Л. Маграчев З.В. Измерение импульсных напряжений. М., Советское радио, 1969, с. 56-59. 2.Грязнов М.И., Мусин P.M., Потапов Ю.П. И4-3 - многофункциональный измеритель и преобразователь импульсов. Обмен опытом в радщопрркЕФшен- ности, 1974, вып.4, с. 56-59.