Амплитудный детектор Советский патент 1988 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении амплитуды гармонических колебаний, в частности при измерении амплитуды выходного сигнала датчика наличия дефекта при электромагнитно-тепловой дефектоскопии металла.

Целью изобретения является повышение точности регистрации амплитуды сигнала за счет уменьшения выходного напряжения в момент сброса амплитудного детектора.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема амплитудного детектора; на фиг 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит первый и второй однополупериодные преобразовател амплитудных значений 1 и 2, состоящие из операционного усилителя 3, накопительного конденсатора 4, ключа 5, повторителя напряжения 6 и венти- лей 7, четыре аналоговых ключа 8 - 11, компаратор 12, делители частоты 13 и 14, логический инвертор 15, блок управления 16,, состоящий из четырех элементов И .16.1 - 16.4 и сумматор 17. При этом входом устрой- ства являются объединенные входы аналоговых ключей 8 и 9 и компаратора 12, выходы аналоговых ключей соединены соответственно с входами пре™ образователей амплитудных значений и 2, каждьй из которых служит неин-- вертирующим входом операционного уси хмтеля 3, выход которого через вентиль 7 соед инен с первым выводом конденсатора 4 и входом ключа 5, второй вывод конденсатора 4 и выход ключа 5 соединены с общей шиной, выход вентиля 7 соединен с неинвертирующим входом повторителя напряжения 6, выход которого соединен с инвертирующими входами операционного :усилителя 3 и повторителя напряжения 6 и служит выходом преобразователя амплитудных значений, а управляющий вход.ключа 5 является управ0

5

0

5

0

5

0

5

логического инвертора 15, который соединен с входом второго делителя частоты 14. Инверсный выход делителя частоты 14 соединен с третьим входом блока управления 16, образованным вторым входом элемента И 16.3, а также с управляющим входом аналогового ключа 11. Выход второго делителя частоты 14 соединен с четвертым входом .блока управления 16, образованным .объединенными вторыми входами элементов И 16.2 и 16.4, а также соединен с управляющим входом аналогового ключа 10, а пятый вход блока управления, образованный вторым входом элемента И 16.1, соединен с выходом первого делителя частоты 13, Выходы,элементов И 16.1 - 16.4 служат выходами блока управления и соединены соответственно с управляющими входами аналоговых ключей 8 и 9 и преобразователей амплитудных значений 1 и 2. Выходы аналоговых ключей 10 и 11 соединены с входами сумматора 17, выход которого служит выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, пока на вход устройства не поступает сигнал, однополупериодные преобразователи амплитудных значений обнулены, :на прямых выходах целителей 13 и 14 - уровни низкого потенциала. При.под ключении на вход устройства синусоидального сигнала (фиг.2А) он одновременно поступает на аналоговые ключи 8 и 9 и на вход компаратора 12, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы (фиг.2Б), изменяющие состояние выхода делителя частоты 13 (на фиг.2Г представлен сигнал на прямом выходе делителя 13). Аналогично., проинвертированныё инвертором 15 импульсы с компаратора изменяют состояние выхода делителя частоты 14 (на фиг.2Д - сигнал на прямом выходе делителя 14), В зависимости от состояния выходов делителя

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении амплитуды гармонических колебаний, в частности амплитуды выходного сигнала датчика наличия дефекта при злектромагнитно- тепловой дефектоскопии металла.Цель изобретения - повышения точности измерения амплитуды сигнала. Для этого в детектор, содержащий однополупери- одные преобразователи (П) 1 и 2 амплитудных значений, введены аналоговые ключи (АК) 8 - 11, делители 13 и 14 частоты и блок 16 управления, содержащий элементы И 16.1 - 16.4. Последние формируют сигналы управления АК 8 - 11 и ключами 5 П 1 и 2. Кроме того, устройство содержит компаратор 12 и сумматор 17. При поступлении гармонического сигнала на вход устройства в положительный полупериод открыт один из АК 8 или- 9. При этом запоминается значение амплитуды сигнала в данный период. Выходной АК 10 или 11 данного детектора закрыт. При поступлении отрицательной полуволны входной АК 8 или 9 закрывается, а выходной открывается. На выходе устройства получают значение амплитуды входного сигнала в предшествующую, положительную полуволну сигнала. Происходит обнуление П 2. АК 10 или 11 его разомкнут. При приходе следующей положительной полуволны амплитуда сигнала запоминается П 2. 2 ил. (О (Л 4 ИЙ Од «4ihi

ляющим входом преобразователя ампли- Q частоты 14 открыт один из аналоговых тудных значений, выход компаратора 12 соединен с входами делителя частоты 13 логического инвертора 15, первыми входами элементов И 16.1 и 16.2, которые образуют первый вход блока управления 16. Второй блока управления 16 образован объединенными первыми входами элементов И 16.3 и 16.4 и подключен к выходу

ключей 10 или 11, Блок управления 16 поочередно открывает аналоговые ключи 8 или 9, в зависимости от состояний выходов компаратора i2 и делителей частоты 13 и 14, пропуская на входы преобразователей амплитудных- значений 1 и 2 положите. полуволны входного сигнала. Кроме того, блок управления 16 по состоянию вычастоты 14 открыт один из аналоговых

ключей 10 или 11, Блок управления 16 поочередно открывает аналоговые ключи 8 или 9, в зависимости от состояний выходов компаратора i2 и делителей частоты 13 и 14, пропуская на входы преобразователей амплитудных- значений 1 и 2 положите. полуволны входного сигнала. Кроме того, блок управления 16 по состоянию выходов делителя частоты 1А и инвертора 15 вырабатывает импульсы, подаваемые на управляющие входы преобразователей амплитудных значений 1 и 2, Пусть в первый момент на вход устройства поступает положительная полуволна сигнала (фиг.2А отрезок ) На выходе компаратора 12 - уровень 1 (фиг,2Б), Если высокий уровень потенциала на выходе элемента устройства соответстпует 1, а низкий - О, соответственно на выходе логического инвертора 15-уровень О (фиг.2В). Делитель частоты 13 перебрасывается в состояние, при котором на его прямом выходе - уровень 1 (фиг.2Г), Поступающие на входы элемента И 16,1 .сигнал ы 1 вырабатывают на его выходе импульс (фиг.2И), открывающий аналоговый ключ 8. При этом на накопительном конденсаторе А преобразователя амплитудных значений 1 фиксируется амплитудное значение положительной полуволны входного сигнала (фиг.2Ж). Так как аналоговый ключ 10 закрыт, а аналоговый ключ 11 открыт (делитель частоты 14 в исходном состоянии), на выходе устройства (фиг,23) присутствует информация, запомненная на накопительном конденсаторе преобразователя амплитудных значений 2 (в первый полупериод выходное напряжение равно нулю, так как конденсатор был обнулен). В промежуток времени t, -t j на вход устройства приходит отрицательная полуволна сигнала (фиг.2А). При этом на вьгходе компаратора - уровень О (фиг.2Б), на выходе логического инвертора 13 - уровень 1 .(фиг.2Д). Открыйается аналоговый ключ 10 и закрывается аналоговый ключ 11. Аналоговые ключи 8 и 9 закрыты, так как на соответствующем выходе блока управления 16 уровень О. На выходе устройства присутствует значение амплитуды положитель йой полуволны сигнала, запомненное преобразователем амплитудных значений 1 на отрезке tg-t. Поступающие на входы элемента И 16.3 сигналы 1 формируют на его выходе импульс, обнуляющий в течение промежутка времени t ,-t 5. преобразователь амплитудных значений 2 (фиг.2Г). В промежуток времени на вход устройства вновь поступает положительная пйлуволна сигнала (фиг.2А). При этом на выходе компаратора 12 и логического инвер0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тора 15 - соответственно 1 и О. Состояние выходов делителя частоты 13 изменяется (фиг.2Г), На выходе устройства - значение амплитуды сигнала, запомненное преобразователем амплитудных значений в промежутке , (фиг.23).

При приходе на вход устройства отрицательной полуволны сигнала (отрезок tj-t) на вьгходе компаратора 12 и логического инвертора 15 - сигналы О и 1 соответственно, благодаря чему изменяется состояние выходов делителя частоты 14. На его прямом выходе - сигнал О.

На выхохче элемента И 16.4 блока управления 16 - уровень 1 (фиг.2Е), при этом происходит сброс накопительного конденсатора 4 преобразователя амплитудных значений 1 через ключ 5. Входные ключи закрыты. Выходной ключ 10 закрыт, а ключ 11 открыт. На выходе устройства - значение амп литуды положительной полуволны сигнала (фиг.2А отрезов ), запомненное преобразователем амплитудных значений 2. Данная информация будет на выходе до момента времени, когда аналоговый ключ 1t закроется, а аналоговый ключ 10 откроется (фиг.2А точка t Л. При поступлении положительной полуволны сигнала цикл работы устройства повторится.

Формула изобретения

Амплитудный детектор, содержащий первый и второй преобразователи амплитудных значений, каждый из которых. состоит из операционного усилителя, неинвертирующий вход которого служит входом преобразователя амплитудных значений, выход операционного усилителя через вентиль соединен с первым входом накопительного конденсатора и входом ключа, причем второй вьгеод накопительного конденсатора и выход ключа соединены с общей шиной, управляющий вход ключа служит управляющим входом преобразователя ампли тудных значений, вход ключа соединен с входом повторителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и служит выходом преобразователя, амплитудных значений, компаратор, вход которого соединен с входом устройства, сумматор, к входам которого .подключены выходы преобразователей амплитудных значений, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регистрации амплитуды сигнала, в него введены четыре ана лотовых ключа, логический инвертор, два делителя частоты, блок управле НИН, причем входы первого и второго аналоговых ключей соединены с входом устройства, а их выходы - с входами первого и второго преобразователей амплитудных значений соответственно, выход компаратора соединен с входами первого делителя частоты, логи- ческого инвертора и с первым входом блока управления, выход логического инвертора соединен с вторым входом блока управления и входом второго делители частоты, первый выход которого соединен с третьим.входом блока .управления, второй инверсный выход второго дет1теля частоты соединен с четвертым входом блока управления.

Kv/v

.f у

выход первого делителя частоты соединен с пятым входом блока управления, входы третьего и четвертого аналоговых ключей подключены к выхо- дам первого и второго преобразователей амплитудных значений соответственно, выходы третьего и четвертого аналоговых ключей подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого служит выходом устройства, управляющие входы первого и второго аналоговых ключей и первого и второго преобразователей амплитудных значений подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока управления, а управляющие входы третьего и четвертого аналоговых ключей подключены соответственно к первому вы ходу и второму инверсному выходу второго делителя частоты.