Устройство для интегрирования электрических сигналов с фоновой составляющей Советский патент 1991 года по МПК G06G7/186 

Фиг.1

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для интегрирования электрического тока при анализе веществ методами кулонометрии при контролируемом потенциале, хроматографии полярографии, а также при интегриро- ;вании электрического сигнала конечной продолжительности, сопровождаемого фоновым сигналом постоянной величины.

Цель изобретения - повышение быстродействия, а также точности интегрирования сигнала при наличии-нестабильного фонового сигнала,,

На фиг. 1 представлена блок-схема интегрирующего устройства, на фиг. 2 - блок-схемы задатчика временных интервалов, на фиг. 3 - временная диаграмма интегрируемого сигнала (кулонометрия при контролируемом потенциале)j на фиг. 4 - эпюры сигналов в эадатчике временных интервал ов1;

Интегрирующее устройство содержит преобразователь 1 напряжение-частота, делитель 2 частоты, переключатель 3, реверсивный счетчик 4 и за- датчик 5 временных интервалов, выходы которого - первый (Реверс), второй (Пуск) и третий (Стоп), соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика 4 и управляющим входом переключателя 3.

Задатчик временньк интервалов 5 состоит из последовательно включенных генератора 6 импульсов с известной частотой следования, ключа 7, делителя 8 частоты следования импульсов, делителя 9 частоты следования импульсов, триггера 10 и элемента И 11. Входы элемента И 11 соединены соответственно с выходами триггера 10 и делителя 8 частоты следования импульсов, который выполнен с переменным коэффициентом деления т. Делитель 9 частоты следования импульсов выполнен с постоянным коэффициентом деления п, равным коэффициенту деления делителя 2 частоты следования импульсов.

Устройство работает следующим образом.

После поступления от оператора внешней команды Пуск задатчик 5 включает реверсивный счетчик 4, который находится в режиме суммирова0

5

ния количества импульсов. Поступающие на вход преобразователя 1 частота - напряжение измеряемый (интегс рируемый) и фоновый сигналы преобразовываются им в последовательность электрических импульсов. Эта последовательность делится по частоте делителем 2 частоты в п раз.

Импульсы с выхода делителя 2 частоты через переключатель 3 поступают на вход реверсивного счетчика 4 и суммируются им. Одновременно ключ 7 начинает пропускать импульсы от

5 генератора 6 на делитель 8 частоты следования импульсов, а с его выхода - на делитель 9 частоты следования. В момент Т по прошествии количества импульсов, равного m n (где m - коэффициент деления частоты делителя 8, п - коэффициент деления частоты делителя 9) срабатывает триггер 10, с выхода которого подается команда Реверс на электронный переключатель 3 и реверсивный счетчик А, а также сигнал 1 на один из входов элемента И 11, При этом реверсивный счетчик 4 переводится в режим вычитания количества импульсов, а переключатель 3 отключает вход реверсивного счетчика 4 от выхода делителя 2 частоты и подключает его непосредственно к выходу преобразователя 1 напряжение - частота. Тем самым коэффициент преобразования

5 напряжения в частоту тракта от выхода преобразователя 1 напряжение - частота до входа реверсивного счетчика 4 увеличивается в п раз.

Показания реверсивного счетчика 4 начинают уменьшаться. В момент 1„ по прошествии еще m импульсов делитель 8 частоты подает на второй вход элемента И IT сигнал 1, в результате чего на выходе элемента И возникает сигнал, соответствующий команде Стоп. Этот сигнал останавливает реверсивный счетчик 4, заканчивая тем самым интегрирование.

0Соотношение продолжительности временного интервала Т, в течение которого интегрируются измеряемый и фоновый сигналы, и временного интервала Tg-T, в течение которого ин5 тегрируется только фоновый сигнал, равно:

0

0

5

Т

Т2 - Т4

п.

где п - коэффициент деления частоты делителей 2 и 8 частоты.

Вследствие того, что на временном интервале , общий коэффициент преобразования напряжения в частоту в п раз больше, чем на временном интервале Т, происходит полная компенсация величин интервалов фонового сигнала на этих временных интервалах

Величина коэффициента деления п делителей 2 и 8 частоты определяет продолжительность интегрирования фонового сигнала, практически оптимальная величина п 10. При этом время интегрирования фонового сигнала составляет 1/10 времени интегрирования Гц измеряемого сигнала.

Величина коэффициента, дел ения m делителя 9 частоты следования выбирается (исходя из конкретных условий интегрирования) такой, чтобы за время счета импульсов величина измеряемого сигнала уменьшилась до в.еличи- ны фонового сигнала (с заданной точностью) .

По сравнению с известными интегрирующими устройствами, в которых для учета фонового сигнала производится по окончании интегрирования измеряемого сигнала с продолжительностью Tj интегрирования фонового сигнала с такой же продолжительностью и, следовательно, общая продолжительность интегрирования составляет ( , в предложенном устройстве общая продолжительность интегрирования составляет (1+1/п)Т4, т.е. почти в два раза меньше.

0

5

0

5

0

5

0

Помимо повышения быстродействия использование предложенного интегрирующего устройства позволяет повысить точность интегрирования в тех случаях, когда фоновый сигнал может меняться во времени.

Формула изобретения

Устройство для интегрирования электрических сигналов с фоновой составляющей, содержащее преобразователь напряжение-частота, вход которого является входом устройства,и реверсивный счетчик, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности интегрирования при наличии нестабильного фонового сигнала, в него введены делитель частоты, задат- чик временных интервалов и переключатель, входы которого подключены соответственно к выходам преобразователя напряжение-частота и делителя частоты, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика, вход управления направлением счета которого подключен к первому выходу задат- чнка временных интервалов, соединенному с управляющим входом переключателя, вход делителя частоты подключен к выходу преобразователя напряжение-частота, вход запуска задатчика временных интервалов является входом запуска устройства, а входы пуска и останова реверсивного счетчика подключены соответственно к второму и третьему выходам задатчика временных интервалов.

Интег/н/руенби ток Фоновый ток

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для интегрирования электрического тока при анализе веществ методами кулонометрии при контролируемом потенциале, хроматографии, полярографии, а также при интегрировании электрического сигнала конечной продолжительности, сопровождаемого фоновым сигналом постоянной величины. Цель - повышение быстродействия, а также точности интегрирования при наличии неста- бильного фонового сигнала. Устройство, содержащее преобразователь напряжение-частота 1 и реверсивный счетчик 4, дополнительно содержит делитель 2 частоты, переключатель 3и задатчик 5 временных интервалов. Изобретение позволяет сократить время интегрирования сигнала, сопровождаемого фоновым сигналом, без снижения точности интегрирования. 4ил. (Л

-J-1

Т, Т9

Вреня

Фаг.З