Импульсный усредняющий вольтметр Советский патент 1990 года по МПК G01R19/04 

сл ел

ГС

Изобретение относится к средствам измерения уровня импульсов в фиксированные относительно их появления моменты времени. Цель изобретения - повышение точности измерения в фиксированные моменты времени значений информационных импульсов, частота следования которых в целое число раз больше частоты аддитивной регулярной помехи - достигается введением в устройство блока 8 выборки-хранения, делителя 13 и одновибратора 14. При поступлении на клемму 2 импульсов с помехой, а на клеммы 11 и 12 коммутирующих сигналов ключи 4 и 10 замыкаются, обеспечивая заряд конденсатора 3 и образование обратной связи с выходной клеммы 9 на вход сумматора 1. Затем ключ 5 обеспечивает перезаряд (при отключенных ключах 4 и 10) конденсатора 3 на конденсатор 7, включенный в цепь отрицательной обратной связи усилителя 6. Делитель 13 и одновибратор 14 формируют сигналы управления блоком 8 выборки-хранения. 2 ил.

фиг.1

1Ч

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, предназначено для измерения уровня импульсов в фиксированные относительно их с появления моменты времени, может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для электроразведки месторождений полезных ископаемых импульсными методами и является усовершенствова- Q нием изобретения по авт. св.W 1151893.

Целью изобретения является повыше- ние точности измерения в фиксированные моменты времени значений информационных импульсов, частота следования 15 которых в целое число раз больше частоты аддитивной регулярной помехи.

На фиг.1 показана структурная схема импульсного усредняющего вольтметра) на фиг.2 - эпюры напряжений. 20

Импульсный усредняющий вольтметр содержит сумматор 1, первый вход которого соединен с входной клеммой 2, выход сумматора 1 через дозирующий

к шине земля,

ключом 4 на время vg а ключом 10 второй вход сумматора подсоединяется к выходу вольтметра. Под действием указанных импульсов на выходе сумматора 1 образуется напряжение:

U, К, (Un, - ис- ) - K2U(i - 1), где К, и К2 - коэффициенты передачи напряжений сумматором 1 по первому и второму входам;

Uc; - значение информационного импульса отрицательной полярности в момент окончания импульса С3 ; U(i - 1) - значение выходного напряжения вольтметра до прихода i-й серии, состоящей из четырех информационных импульсов. Таким образом, конденсатор 3 заряжа ется до напряжения U.. По окончании действия импульса Јs конденсатор 3

конденсатор 3 соединен с входами клю- 25 отключается от общей шины, и на нем

чей и 5, причем выход ключа Ц соединен с общей шиной, а выход ключа 5 соединен с инвертирующим входом усилителя 6 постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор 7, выход усилителя 6 постоянного тока через блок 8 выборки-хранения соединен с выходной клеммой 9 и входом ключа 10, выход которого соединен с вторым входом сумматора 1, входы управления ключей А и 10 объединены и соединены ,с коммутирующей клеммой 11, вход управления ключа 5 соединен с коммутирующей клеммой 12 и входом делителя 13 частоты, выход которого через одновибратор И соединен с входом управления блока 8 выборки-хранения.

Импульсный усредняющий вольтметр работает следующим образом.

Пусть на коммутирующие клеммы 11 и 12 поступают стробирующие импульсы (фиг.26,в), задние фронты которых соответствуют времени задержки td}na котором требуется измерять уровень входного сигнала. При поступлении на клемму 2 информационного импульса Uc отрицательной полярности, на который наложена

30

35

сохраняется заряд q ,, где С4 - емкость конденсатора 3.

При поступлении импульса Uc поло- жительной полярности (фиг.2о) и появлении на клемме 12 импульса Ј5 (фиг.2Ь) конденсатор 3 ключом 5 подсоединяется к входу усилителя 6, и, перезаряжаясь, от напряжения Ц, до напряжения U4

-К,(Uc + Uni), сообщает накопительному конденсатору 7 заряд,

ДЧ- (2UC; + iUn)-K4U(i-li, где дип Un, - Vni, т.е. по приходу первой пары разнополярных импульсов выходное напряжение изменится на величину

и/--Ј- ) -K2U(i - 1,

где Сг - емкость конденсатора 7, 45 Unt - аддитивная регулярная помеха

в момент действия импульса Uc положи- 1 тельной полярности.

По приходу второй из i-й серии пары информационных импульсов описан- 50 «ый процесс повторится и конденсатору 7, с учетом того, что в это время регулярная помеха имеет отрицательное значение, сообщится заряд

40

псч. и аддитивная регулярная по- uq Јк,(2и0{ - ди„) - KzU(i - 1)jC,.

меха Urt (фиг.2а), а на вход управле- t

ния ключами 10 и k первого импульсаСуммарный заряд,, сообщаемый конденсатору 7 после регистрации серии из двух пар разнополярных импульсов

последовательности, указанной на . фиг.2, конденсатор 3 подключается

к шине земля,

ключом 4 на время vg а ключом 10 второй вход сумматора подсоединяется к выходу вольтметра. Под действием указанных импульсов на выходе сумматора 1 образуется напряжение:

U, К, (Un, - ис- ) - K2U(i - 1), где К, и К2 - коэффициенты передачи напряжений сумматором 1 по первому и второму входам;

Uc; - значение информационного импульса отрицательной полярности в момент окончания импульса С3 ; U(i - 1) - значение выходного напряжения вольтметра до прихода i-й серии, состоящей из четырех информационных импульсов. Таким образом, конденсатор 3 заряжа ется до напряжения U.. По окончании действия импульса Јs конденсатор 3

5 отключается от общей шины, и на нем

0

5

сохраняется заряд q ,, где С4 - емкость конденсатора 3.

При поступлении импульса Uc поло- жительной полярности (фиг.2о) и появлении на клемме 12 импульса Ј5 (фиг.2Ь) конденсатор 3 ключом 5 подсоединяется к входу усилителя 6, и, перезаряжаясь, от напряжения Ц, до напряжения U4

-К,(Uc + Uni), сообщает накопительному конденсатору 7 заряд,

ДЧ- (2UC; + iUn)-K4U(i-li, где дип Un, - Vni, т.е. по приходу первой пары разнополярных импульсов выходное напряжение изменится на величину

и/--Ј- ) -K2U(i - 1,

где Сг - емкость конденсатора 7, 45 Unt - аддитивная регулярная помеха

в момент действия импульса Uc положи- тельной полярности.

По приходу второй из i-й серии пары информационных импульсов описан- 50 «ый процесс повторится и конденсатору 7, с учетом того, что в это время регулярная помеха имеет отрицательное значение, сообщится заряд

40

515521

q, Aq j + ля к ис- -2K4U(i - 1),

т.е. выходное напряжение изменится

на величину

ли

. 25H2K uc; - v(i - Ф

Образовавшееся на выходе усилителя 6 новое значение напряжения U(i) U(i - 1) + AU переписывается в 1 элемент выборки-хранения, управляемый импульсом (фиг.2&). Для формирования этого импульса используются последовательно включенные делитель 13 час- тоты и одновибратор 1. Эпюра импуль-15 сов напряжения на выходе делителя 13 показана на фиг.2г.

Поскольку регулярная помеха компенсируется путем вычитания на накопительном конденсаторе, а в элемент 20 выборки и хранения записывается результат, полученный после вычитания, то тем самым исключаются пульсации выходного сигнала, обусловленные прохождением на накопительный конден- сатор 7 регулярных помех, т.е. повы Я1

106

шается точность измерения на заданной задержке информационных импульсов, частота следования которых в целое число раз больше частоты регулярной помехи. Формула изобретения

Импульсный усредняющий вольтметр по авт. св. № 1151893, отличающийся тем, что, с целью повы4- шения точности измерения в фиксированные моменты времени значений информационных импульсов, частота еле-1 дования которых в целое число раз больше частоты аддитивной регулярной помехи, в устройство дополнительно введены делитель частоты, одновибратор и блок выборки-хранения, причем выход усилителя постоянного тока соединен с выходной клеммой устройства и входом третьего ключа через блок выборки хранения, вход управления второго ключа через последовательно соединенные делитель частоты и одновибратор соединен с входом управления блока выборки-хранения.