Джоульметр Советский патент 1989 года по МПК G01R21/00 

fDiJf.f

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для измерений энергии одиночных электрических импульсов. Цель изобретения - повьшюние точности измерений путем устранения влияния дрейфа напряжения тёрмопреоб- разователя и усилителя постоянного тока на точность измерения и фикси- рование результата измерения.

На фиг. 1 представлена структурная схема джоульметра; на фиг. 2 - временные диаграммы, посяняющие его работу.

Джоульметр состоит из входной цепи 1, содержащей резисторы и переключатели, формирователя 2 импульса I запуска, термопреобразователя 3,эле- I мента 4 задержки, усилителя 5, эле- I мента 2И-НЕ 6, блока 7 выборки-хра- I нения, RS-триггера 8, дифференциального усилителя 9, экстрематора 10, элемента 11 задержки, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), I 2 и цифро вого индикатора 13, входящих в состав цифрового вольтметра 14.

Параллельно входной цепи 1 подклю ; чен вход формирователя 2 импульсов I запуска. К выходу входной.цепи I под I ключен подогреватель термопреобразо- I вателя 3. Термопара термопреобразователя 3 подключена к входу усилителя 5 (постоянного тока с ограниченной полосой пропускания). К выходу усилителя 5 подключены параллельно I инвертирующий вход дифференциального I усилителя 9 и вход блока 7 выборки- 1 хранения, выход которого подключен ; к неинвертирующему входу дифферен- циального усилителя 9, к выходу которого подключены параллельно входы АЦП 12 и экстрематора 10. Выход АЦП 12 подключен к цифровому индикатору 13„ Выход экстрематора 10 соединен с входами запуска АЦП 12 и элемента 11 задержки. Выход формирователя 2 импульсов запуска подключен к S-BXO ду RS-триггера 8 и вз4оду запуска

элемента 4 задержки. Выходы элемен

тов 4 и 11 задержки соединены через элемент 2И-НЕ 6 с R-входом RS-триг гера 8. Выход RS-триггера 8 подключен к входу управления блока 7 выборки-хранения..

Джоульметр работает следующим образом.

В режиме ожидания появления входного измеряемого импульса энергии

0

5

0 5

0 5 0 5

0

е

RS-триггер 8 установлен в состояние 1, что обеспечивает режим выборки блока 7 выборки-хранения. В режиме выборки блок 7 повторяет сигнал на входе, при этом на оба входа дифференциального усилителя 9 поступает одно и то же выходное напряжение усилителя 5, вследствие чего выходное напряжение дифференциального усилителя 9 равно нулю. Экстрематор 10, реагируя на шумы всего усилительного тракта, формирует импульс (фиг. 2д) например, в момент tl на запуск АЦП 12 и элемента 1 задержки. АЦП 12 измеряет нулевое выходное напряжение дифференциального усилителя 9. Элемент 11 задержки формирует в момент t2 импульс (фиг, 2е), поступающий через элемент 2И-НЕ 6 на R-вход RS-триггера 8, подтверждается прежнее состояние RS-триггера 8 и режим выборки блока 7.

При поступлении в момент t3 измеряемого импульса энергии(фиг. 2а) формирователь 2 импульсов запуска формирует импульс (фиг. 26) на запуск RS-триггера по S-входу и на запуск элемента 4 задержки. RS-триггер устанавливается в состояние 0 (фиг.2в)| переводя блок 7 выборки-хранения в режим хранения. Элемент 4 задержки по сигналу с формирователя 2 запрещает на время от t3 до tS прохождение сигналов с элемента 11 задержки через элемент 2И-НЕ 6 на R-вход RS- триггера 8. В момент t4 на выходе термопреобразователя 3 появляется импульс (фиг.2г) термоЭДС (напряжения) который усиливается усилителем 5 и передается по инвертирующему входу дифференциальным усилителем 9.

С момента t4 до момента t6 достижения максимума сигнала с выхода тер- мопреобразователя появление имдуль- сов с выхода экстрематора 10 невозможно, так как на вход экстрематора поступает; нарастающий по амплитуде видеоимпульс (фиг. 2г)

В момент t6 достижения максимума сигнала экстрематор формирует импульс (фиг. 2д) на запуск АЦП 12 и элемента 11 задержки. АЦП 12 преобразует аналоговый сигнал в цифровой код; результат измерения считывается по цифровому индикатору 13. По завершении цикла преобразования АЦП 12 элемент 11 задержки формирует в момент t7 (фиг.2е) импульс, которьй через элемент 2 И-НЕ 6 поступает на R-вход RS-триггера 8. Начиная с момента t5 элемент 2И-НЕ 6 открыт для поступления импульсов с элемента 11 задержки. Импульсом с выхода элемента 2И-НЕ 6 RS-триггер 8 переводится в момент t7 в состояние 1 (фиг,2в) переводя блок 7 выборки-хранения в режим выборки, т.е. в джЪульметре восстанавливается режим ожидания поступления измеряемого импульса энергии.

На фиг. 2ж представлен выходной сигнал элемента 4 задержки, а на . фиг,2з - выходной сигнал элемента 2И-НЕ 6.

Формула изобретения

Джоульметр, содержащий цифровой вольтметр и последовательно соединенные входную цепь, термопреобразователь и усилитель, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок выборки-хранения, дифференциальный усилитель,, экстрематор, два элемента задержки, элемент 2И-НЕ, RS-триггер и формирователь импульсов запуска, причем инвертирующий вход дифференциального усилителя и вход блока выборки-хранения подключены к выходу усилителя, выход блока выборки-хранения подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, выход дифференциального усилителя подключен к входу цифрового вольтметра и входу экстрематора, выход которого подключен к входу запуска цифрового вольтметра и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента 2И-НЕ, к второму входу которого подключен выход второго элемента

задержки, а выход к R-входу RS-триггера, S-вход которого объединен с входом второго элемента задержки и соединен с выходом формирователя импульсов запуска, вход которых

подключен к входной цепи, выход RS- триггера соединен с входом управления блока выборки-хранения.

Изобретение может быть использовано для измерений энергии одиночных электрических импульсов. Цель изобретения - повьшение точности измерения. Джоульметр включает входную цепь, содержащую резисторы и переключатели, термопреобразователь 3, элемент 4 задержки, усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь 12 и цифровой индикатор 13, входящий в состав цифрового вольтметра 14. Введение блока 7 выборки-хранения, RS- триггера 8, формирователя 2 импульса запуска, дифференциального усилителя 9, зкстрематора 10 и элемента N задержки устраняет влияние дрейфа напряжения термопреобразователя 3 и усилителя 5 на точность измерения и фиксирование результата измерения. 2 ил. г (Л