Измеритель модуля пространственного вектора Советский патент 1983 года по МПК G06G7/12 G01R29/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле абсолютных значений функций нескольких переменных, например модуля напряженности магнитного и электричесКОГОполя по трем ортогональным составляющим. Известно устройство для измерения модуля векторной суммы сигналов, построенное по методу прямого (явного) вычитания и содержащее, в частности, квадраторы, выходы которых подключены ко входам сумматора, блок извлече ния квадратного корня, вход которого соединен с выходом сумматора f13Недостаток известного устройства заключается в его значительной конст руктивной сложности. Известно устройство для измерения модуля векторной суммы сигналов, реа лизующее метод кусочно-линейной аппроксимации и состоящее из операцион ных выпрямителей, выходы которых под ключены ко входам сумматора С2 3. Указанное устройство характеризуется ограниченными функциональными возможностями, обуславливающими существенные трудности его конструктив ного выполнения при контроле модуля векторной суммы более, чем двух сигналов. Наиболее близким к изобретению яв ляется измеритель модуля пространственного вектора, построенный по мето ду косвенного (неявного) вычисления, включающий, в частном случае практи.ческой реализации, три интегратора, два из которых соединены своими выходами со спаренными входами двухком понентного множительно-делительного блока, два последовательно включенны усилителя постоянного тока, входвд пе вого из которых подключены к выходам множительно-делительного блока и тре тьего интегратора, а выход второго к соответствующим входам множительно делительного блока С ЗНедостаток данного устройства определяется невысокой точностью измерения вызванной некде нтичностью составных размеров и особенно трудноетью обеспечения одинаковых характери тик компонентов множительно-делитель ного блока. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем что измеритель модуля пространственного вектора, содержащий три интегра тора, множительно-делйтельный блок, выход которого подключен ко входу усилителя постоянного тока, снабжен формирователем коммутирующих импульсов, блоком ключей, блоком памяти и разрядным блоком ,а в цепь отрицатель ной обратной связи усилителя постоян ного тока введен накопительный конденсатор, причем выходы формирователя коммутирующих импульсов соединены с управляющими входами блока ключей, блока памяти и разрядного блока, сигнальные входы блока ключей подключены к выходам интеграторов, а выход - к одному из входов множительно-делительного блока, другой вход которого сое-. динен с выходом блока памяти, сиг- . нальный вход блока памяти подключен к выходу усилителя постоянного тока, а разрядный блок установлен между входом усилителя постоянного тока и выходом блока памяти. Кроме того, множительно-делйтельный блок, содержит преобразователь напряжения в ток, вход которого соединен с-выходом блока ключей., транзисторный каскад, эмиттерная цепь которого подключена к выходу преобразователя напряжения в ток, а коллекторная цепь - ко входу усилителя по стоянного тока, инвертор, включенный междувыходом блока памяти и базовой цепью упомянутого транзисторного каскада, катуш1 у индуктивности, установленную между выходом преобразователя напряжения в ток и шиной нулевого потенциала. . На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного измерителя модуля пространственного вектора; на фиг.2€х- н - временные диаграммы сигналов/ иллюстрирующие его работу. Схема включае.т формирователь 1 (фиг.1) коммутирующих импульсов, интеграторы 2-4, блок 5 ключей, множительно- делительный блок б с преобразователем 7 напряжения в ток, транзистором 8, инвертором 9 и катушкой 10 индуктивности, усилитель 11 постоянного тока с накопительным конденсатором 12 в цепи отрицательной обратной связи, блок 13 , разрядный блок 14 с ключом 15 и дозирующим конденсатором 16. Позициями 17-19 иа схеме обозначены входы измерителя, а позицией 20 - его выход. Устройство работает следующим об-г разом. При исследовании простраиственного вектора А и подаче на входы 17, 18и 19 сигналов А СФиг.2«,5, б) на выхода интеграторов 2-4 образуются постоянные напряжения h,h« и h (фиг. 2 т., в, с), пропорциональные средним значениям К и А2 входных сигналов, т.е. , ,- -ЦК-,, где kY const - коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех интеграторов. Под действием i-ой последовательности хоммутирукячих импульсов Сфиг.2 э, и) с выхода формирователя 1 на вход множительно-дэлителъного блока 6 с помощью блока 5 ключей поочередно по/(аются напряжения h, .ho, hj и накопительному конденсатору 12 сообщается, заряд .- Ц§# ---- - 1«т5Й -где L - величин индуктивност катушки 1Ь; k.const - коэффициент преобразо вания преобразователе 7 -напряжений h.h и h , в ток; ) - эначёйие выходного на пряжения в момент при хода i-ой последовательности КОММУТИРУК1. щих-импульсов. После окончания работы з арядной цепи (блоки 2-6) с помощью ключа 15 под действием очередяозго импульса (фиг.2к) ко входу усилителя 11 подключает.ся дозирующий конденсатор б разрядного блока 14 и с накопительно го конденсатора 12 снимается заряд 4-C,(i-1), где С - величина емкости конденсасора 16. Далее следу1б1цим исотульсом (фиг.2ц выходное напряжение и(1)-переписывается в блок 13 памяти. }1зг4енениё заряда на йакопительном конденсаторе 12 за один цикл работы зарядной и разрядной цепей соот.ветст йует- ::- : - AqrC i U -q,-q.LIg|k | l|il -1), где - величина емкости конденса тора 12, U{ - изменение выхршюго напряжения U(i) после окончания i-ro цикла работы устройства (фиг. 2. После ()-го цикла работы выходное напряжение изменяется на величинупричем-/7И--/- -Н-/-Ь-ВтЬ причем I ли,-1 и Т.Д. Выходное напряжение изменяется до тех пор, пока не окончится переходной процесс, т.е. пока AU() не стгют равным нулю (фиг.2,н) В установившемся режиме , следовательно U fво) ko.twTjT где УГ72С Г- масштабный коэффициент измёре/ ния |А|. Таким образом выходвод напряжение измерителя линейно зависит от измеряемого модуля пространственного вектора. / . ,. В отличие от известных технических реыеиий- в предложенном устройстве преобразовсшие величин А, А,, А 2 производится по одному измерительному каналу, ем по 1Лйается точность измерения |л. Кроме того, устройство осутцествляет статическую обработку сиг,нала, поскольку в данном случае усредняются входные сигналы по функции веса. Следовательно, устройство об;Ладает большей помехозащищенностью.

/ /л. х /V

А.,7 Х V

.

л

п

п

п

п

л

л

л

Ал (О

J

J

Azit)

f

J J t

J J

л

п

п

J J 1

п

п

г

Фаг2

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ МОДУЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ВЕКТОРА содержащий три интегратора, кшожительно-делительный блок, выход которого подключен ко входу усилителя постоянного тока, о л и ч а И) щ и. и ,с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен формирователем когдаутирующих импульсов, блоком ключей, -блoкo f . разрядным блоком, а в цепь отрицательной обратной связи усилителя постоянного тока введен накопительный конденсатор, причем выходы формирователя коммутируюгаих импульсов соединены с управляющими входами блока ключей, блбка памяти и разрядного, блока, сигнальные входы блока ключей подключены к выходам интеграторов, а выход к одному из входов мнохительно-дели-к тельного блока, другой вход которого соединен о выходом блока памяти, сиг- нальный вход блока памяти подключен к выходу усилителя постоянного тока, а разрядный.блок установлен между .входом усилителя постоянного тока и выходом блока памяти. 2. Измеритель по п.1, отличают и и с я тем, что множительно-делительннй блок содержит преобразова- § тель напряжения в ток, вход которого соединен с выходом блока ключей, Л транзисторнь каскад, эмиттерная цеп |J, которого подключена к выходу преоб- СИ - разователя напряжения в ток, а коллекторная цепь - ко входу усилителя В постоянного тока, инвертор, включенный между выходом блока памяти и базовой цепью упомянутого транзисторного каскада, катушку индуктивности, установленную между выходом преобразователя напряжения в ток и щиной ОО . нулевого потенциала. tsD Ф