Импульсный усредняющий вольтметр Советский патент 1985 года по МПК G01R19/04 

СП

00

г

00 Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, предназначено для измерения амплитуды случайных импульсных сигналов и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для электроразведки месторождений полезных ископае мых импульсными методами, а также в аппаратуре для автоматической обработки электросигналов. Известен вольтметр, содержащий пи ковый детектор сумматор напряжения . одновибратрр, элемент задержки, ключ дозирующий и накопительный конденсаторы и усилитель постоянного Недостатком такого вольтметра является то, что при измерении импульс ных последовательностей он обладает дополнительной погрешностью, вызванной суммированием значений входных импульсов с напряжением смещения нуля на выходе сумматора напряжений Кроме того, в нем не предусмотрено подавление регулярных помех. Наиболее близким к изобретению по технической сзтдности и достигаемому результату является устройство содержаа|ее восемь ключей, сумматор напряжений, два запоминающих конден сатора, зарядный и разрядный дозирующие конденсаторы, накопительный конденсатор и усилитель постоянного тока, причем вход сумматора соединен с одной обкладкой дозирующего конденсатора, другая обкладка которого соединена с вкода ми первого и второго ключей, выход первого ключа подсоединен к общей шине, выход второго ключа соединен с инвертирующим входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицатель ной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, неинвертирующий вход усилителя подключен к общей шине, вхЬды управления ключей подключены к первой и второй комнутационш 1м клеммам устройства 121. Указанное устройство обладает сложностью аппаратурной реализации, а также невысокой точностью при неидентичности характеристик двух из мерительных каналов. Цель изобретения - повьшение точ ности и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в вольтметре, содержащем сумматор Напряжения, дозирующий кон денсатор, три ключа, усилитель постоянного тока и накопительный коиденсатор, в котором выход С5гмматора соединен с одной обкладкой дозирую-щего конденсатора, другая обкладка которого соединена с входами первого и второго ключей, выход первого ключа подсоединен к общей шине, выход второго ключа соединен с инвертирующим входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, неийвертирующий вход усилителя постоянного тока подключен к общей шине, входы управления первого и второго ключей подключены соответственно к первой и второй коммутирующим клеммам вольтметра, один вход сумматора подключен к сигнальным клеммам вольтметра, второй вход сумматора соеданен е выходом третьего ключа, вход управления третьего ключа соединен с входом управления первого ключа, а вход третьего ключа соединен с выходом усилителя постоянного тока и выходной клеммой. На фиг. 1 приведена функциональная схема импульсного вольтметраj на фиг, 2 - эпюры импульсов напряжения, поступанидие на входы вольтметра. Импульсный вольтметр содержит сумматор 1 напряжения, дозирующий конденсатор 2, три ключа 3-5, накопительный конденсатор 6 и усилитель 7 постоянного тока. Клемма 8 и 9 коммутирующие входа вольтметра, клемма 10 - сигнальный вход, а 11 выход вольтметра, Вьжод сумматора t соединен с одной обкладкой конденсатора 2, другая обкладка которого соединена с входами ключей 3 и 4. Выход ключа 3 подсоединен к общей шине. Выход ключа 4 подсоединен к инвертирующему входу усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор 6. Выход усилителя 7 соединен с клеммой 11 и через ключ 5 - с втор№4 входом сумматора 1, первый вход которого подключен к клемме 10. Вхоы управления ключей 3 и 5 подсоединены к клемме 8, а ключа 4 - к клеме 9. Устройство работает следующим образом. Пусть на клемму 10 подано биполярное импульсное напряжение (фиг, ,2.1), а на клеммы 8 и 9 - стробирующие импульсы (фиг. 2.2, 2.3), соответствующие временам задержки, на которы требуется измерить уровень входного сигнала. Импульсный вольтметр осуществляет усреднение значений импульсного сигнала на заданном времени задержк и работает следующим образом. При поступлении на вход вольтметра импульса положительной полярности (фиг. 2.1), а на вход управления ключами 3 и 5 импульсов, указанных на фиг. 2.2, конденсатор 2 . подключается ключом 3 на время Г,. к шине аемля, а ключом 5 второй вход сумматора подсоединен к выходу устройства. Под действием указанных импульсов на выходе сумматора 1 обр зуется напряжение Up .-K vCi-l), где А. - значение входного сигнала момент окончания импульса К, кК.- - коэффициенты передачи const напряжений сумматора по первому и второму входам; v(i-t) - значение выходного напряжения до прихода i-ro сиг нала. Таким образом, конденсатор 2 зар жается до напряжения U. По окончании действия ямпульса «Гь конденсатор 2 отключается от общей шины и на не сохраняется заряд , где С, величина емкости конденсатора 2. Пр постзтлении импульса отрицательной полярности (фиг. 2.1) и появлении на клемме 9 импульса (фиг. 2.3) конденсатор 2 ключом 4 подсоединяется к входу усилителя 7, и перезаряжаясь до напряжения - ,, сообщает накопительному конденсатору 6 заряд ,К,АгК2(1-1)., ( т.е. по приходе одной пары разнополярньк импульсов выходное напряжение изменится на величину: ../C §1 2KVi.-K.,),, где С - величина емкости конденсатора 6. Решение разностного уравнения (2) для ,1,2,3, ..., п при начальном условии v(0)V(j имеет вид v(i) K,(i)+VoW(i), где ,/К const - масштабный коэффициент измерения; А - среднее значение величин А., усредненных на заданном интервале; W(i) ( K2Ci/C) - весовая функция. При /W()k 1и весовая функция W(i), т.е. в установившемся режиме v(c) КрА. Поскольку положительное и отрицательное значения импульсов (А- и -А-) подаются на выход сумматора по одному входу (с коэффициентом К,), то этий исключается дополнительная погрешность, вносимая неравенством передаточных.. характеристик измерительных каналов известного вольтметра. Кроме того, передача разнополйрных информационных сигналов по одному измерительному каналу позволяет исключить погрешность, вносимую наложением на информационный сигнал регулярной помехи выбором частоты импульсов, поступаемых на коммутирующие клеммы 8 и 9 кратной частоте сигнала помехи. Например, если частота следования входных импульсов вдвое меньше частоты помехи, то уравнение (1) для такого случая примет вид; НгС, (A-AJ-« vO-iKx;(.-A) C,.-KjV(i-i) , (3) т.е. уравнение Вида (3) не зависит от амплитуды сигнала помехи и сводится к уравнению (2). R предлагаемом устройстве исключается погрешность измерения, вызванная неидентичностью характеристик измерительных каналов известного устройства, и повышается точность за счет снижения влияния помех на ре3 ультат при одновременном сокращении i-annapaTypHbix затрат. При применении вольтметра указаншле отличия позволяют за счет сокращения обвема аппаратуры также добиться сокращения веса и габаритов устройства, .повысить его надежность и уменьшить энергопотребление.

ft

rl

ji

. ИМПУЛЬСНЫЙ УСРЕДНЯЮЩИЙ ВОЛЬТМЕТР, содержащий сумматор напряжения, дозирующий конденсатор, усилитель постоянного тока и накопительный конденсатор, в котором выход сумматора соединен с одной обкладкой дозирующего конденсатора, другая обкладка -которого соединена с входами первого и второго ключей, выход первого ключа подсоединен к общей шине, выход второго ключа соединен с инвертирующим входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, неинвертирующий вход усилителя постоянного тока подключен к общей шине,входы, управления первого и второго ключей подключены соответственно к первой и второй коммутирующим клеммам вольтметра, о т л и ч а ю Щ и и с я тем, что, с целью повьшения точности и упрощения вольтметра, один вход сумматора подключен к сигнальным клеммам вольтметра, второй вход сумматора соединен с выходом треть«Л его ключа, вход управления третьего ключа соединен с входом управления первого ключа, а вход третьего ключа связан с выходом усилителя пос,тоянного тока и выходной клеммой.