Способ измерения размаха периодического сигнала треугольной формы Советский патент 1985 года по МПК G01R19/04 

1

Изобретение относится к контрольно-из мерительной технике и может быть использовано при измерении величины сигнала треугольной формы.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона и повьгшение точности измерения размаха периодического сигнала треугольной формы.

На фиг. 1 показан сигнал треугольной формы со сформиройанными из него опорными уровнями; на фиг. 2 - структурная схема устройства, реализующего данный способ измерения; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство, реализующее данный способ измерения, содержит первый амплитудный селектор 1, линейный преобразователь 2 измеряемого сигнала треугольной формы в постоянное напряжение, делитель 3, первы формирователь 4 импульсов, второй амплитудный селектор 5, второй формирователь 6 импульсов, временной вычитающий блок 7 вычитатель 8 напряжений, первый измеритель 9 временных интервалов, дифференцирующий элемент 10, третий формирователь 11 импульсов, блок 12 управления,, второй измеритель 13 временных интервахгов, измеритель 14 отношения и перемножитель, l5.

Вход 16 устройства соединен с сигнальными входами первого 1 и второго 5 амплитудных селекторов,, а также с входом линейного преобразователя 2 входного периодического сигнала треугольной формы в постоянное напряжение. Выход первого амплитудного селектора 1 соединен с входом первого формирователя 4 импульсов, а выход второго амплитудного селектора 5 - с входом второго формирователя 6 импульсов. Выходы формирователей 4 и 6 импульсов соединены с входами временного вычитающего блока 7, выход которого подключен к сигнальному входу первого измерителя 9 временных интервалов, выход которого .соединен с входом знаменателя измерителя 14 отношения. Выход второго формирователя 6 импульсов подключен также через диффереищ1рующий элемент 10 к входу третьего формирователя 11 импульсов, выход которого соединен с входом блока 12 управления и сигнальным входом второго измерителя 13 временных интервалов, выход которого подключен к входу числителя измерителя 14 отношения.

Выход линейного преобразователя 2 соединен с опорным входом первого амплитудного селектора 1, а также с входом делителя 3 и с одним из входов вычитателя 8 напряжений

70882

Выход делителя 3 подключен к опорному входу второго амплитудного селектора 5 и к второму входу вычитателя 8 напряжений, выход которого соединен с одним из сиг5 нальных входов перемножителя 15. Второй вход последнего также сигнальный, связан с выходом измерителя 14 отношения. Выходы блока 12 управления подключены к синхронизирующему входу первого 9 и такому же входу второго 13 измерителей временных интервалов, а также к синхронизирующим входам измерителя 14 отношения и перемножителю 15.

Принцип измерения размаха периодического сигнала треугольной формы следующий.

Периодический сигнал треугольной формы подается на вход 16 устройства (фиг.За), откуда он поступает на сигнальные входы амплитудных селекторов 1 и 5, а также на вход линейного преобразователя 2 сигнала в постоянное напряжение. На выходе . преобразователя 2. в результате преобразования выделяется постоянное напряжение, величина которого меньще максимального значения амплитуды входного сигнала и пропорциональна ему (фиг. 36). Это напряжение подается на опорный вход амплитудного селектора 1, вследствие чего в момент превышения амплитуды входного сигнала опорного уровня первого амплитудного селектора 1 селектор срабатывает и выдает на первый формирователь 4 импульсов сигнал, которым формируется передний фронт импульса, задний фронт которого, формируется в момент вторичного достижения амплитуды входного сигнала величины опорного сигнала при уменьшении амплитуды входного сигнала. Таким образом на выходе формирователя 4 импульсов образуется импульс длительностью

С выхода линейного преобразователя 2 постоянное напряжение U., , пропорциональное размаху входного периодического сигнала треугольной формы, поступает на делитель 3, с выхода которого снимается напряжение U2) которое является частью входного постоянного напряжения U делителя (фиг. 3i) и поступает на опорный вход воторого амплитудного селектора 5, где с ним также сравнивается входное напряжение и в момент сравнения выдается сигнал на формирование импульсов вторым формирователем 6 импульсов, длительность которых (фигЗ Импульсы с выхода формирователей 4 и 6 импульсов подаются на входы временного вычитающего блока 7, на выходе которого в течение одного периода входного сигнала . формируются два импульса, суммарная длительность которых (i, ij) + (-( --tj) равна времени нахождения измеряемого сигнала между уровнями напряжений U и U2 (фиг. Эти импульсы поступают на сигнальный вход первого измерителя 9 временных интервалов. Импульсы с формирователя .6 поступают также на дифференцирующий элемент 10, в котором выделяются передние фронты импульсов формирователя 6. От этих импульсов в третьем формирователе 11 импульсов формируются импульсы, длительность которых равна периоду повторения входного периодического сигнала Т(фиг. 3) и изме ряется вторым измерителем 13 временных интервалов. Импульсы с выхода формирователя 11 через блок 12 управления синхрони зируют работу, измерителей 9 и 13 временн интервалов, измерителя 14 отношения и перемножителя 15. С выходов измерителей и 13 временных интервалов сигналы подают соответственно на входы делителя и делимого измерителя 14 отношения, выходной сигнал которого пропорционален отношению периода входного сигнала к суммарной дли тельности времени нахождения сигнала между уровнями и и , т. е. отношению T/(t. - tj) + () Этот сигнал подается на один из входов перемножителя 15, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный разности напряжений U и U.,, который выделяется в вычитателе 8 на ряжений. Перемножителем 15 в результате этого определяется размах U входного сиг нала треугольной формы в соответствии с формулой (. гдеШхт- и, ) - разность между уровнями опорных сигналов, сформиро 4 ванных из измеряемого сигна(l -tjUl-t -tj)- суммарное время пребывания измеряемого сигнала между уровнями U и Uj. На фиг. 1 приведен случай увеличения вдвое размаха входного.периодического сигнала треугольной формы при сохранении постоянства периода этого сигнала. В соответствии с изменившимся вдвое размахом периодического сигнала треугольной формы вдвое увеличиваются и постоянные напряжения Uj и и, , сформированные из этого периодического сигнала, а следовательно, вдвое увеличивается их разность U-- U., . Временные соотношения (фиг. 1), т. е. знаменатель формулы (1), остаются без изменений. Следовательно, размах периодического сигнала остается без изменений, а размах периоди . ческого сигнала треугольной формы, определенной по формуле (1), также увеличивается в 2 раза по сравнению с первоначальным знача нием ввиду увеличения величины Ui - fi . Таким образом, предложенный способ измерения размаха периодического сигнала треугольной формы не имеет ограничений по динамическому диапазону измеряемых значений размаха периодического сигнала, так как с увеличением величины размаха измеряемого сигнала синхронно во столько же раз изменяются и величины опорных значений напряження, с которыми сравнивается измеряемый сигнал. За счет того, что уровни опорных сигналов остаются на уровне экстремальных точек- измеряемого периодического сигнала, повышается точность измерения.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМАХА ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА ТРЕУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ, осиоваииый на сравнении измеряемого сигнала с двумя опорными сигнаЛами, измерении периода повторения измеряемого сигиала и времени его пребывания между опорными уровнями сигналов в течение периода с синхронизацией этого времени с измерением периода повторения измеренного сигнала и вычислением значения размаха измеряемого сигнала как произведения разиости уровней опорных сигналов на отношение периода повторения измеряемого сигнала к времени пре& шаш1я его между уровнями опорных сигналов, отличающийс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых значений и повышения точности измерения, опорные сигналы формируют из измеряемого периодического сигнала треугольной формы путем его преобразования в постоянное напряжение.

Фиг.З