Преобразователь переменного напряжения в код Советский патент 1991 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к электроизмерительной технике инфра.низких час- то т и может быть использовано при поисках и разведке руд электропроводных материалов.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерений

На фиг. 1 изображена функционала- -ная схема предлагаемого преобразователя (кружками обведены номера эпюр напряже шй); на фиг, 2 - эпюры напряжений в отдельных узлах преобразователя.

Преобразователь содержит входную шину 1} измерительный преобразователь (ИЧИ) 2, элемент И 3, реверсивный счетчик 4 импульсов (РСИ), запоминающее устройство (ЗУ) 5, умножитель б

™k

напряжения, преобразователь 7 код-амплитуда (ПКА), первый элемент 8 задержки, индикаторное устройство 9, второй элемент 10 задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, инвертор 12 и триггер 13,

Преобразователь работает следующим образом,

В исходном состоянии РСИ 4 перед- ним фронтом импульса, эпюра которого показана на фиг. 2 (эпюра 17), устанавливается в нулевое состояние, а в ЗУ 5 записывается код нуля. На входе преобразователя потенциал равен нулю, при этом частота генерации ИЧП 2 W(t)03a.

При пропускании через исследуемую геологическую среду знакопеременных импульсов тока с периодом Т на входе преобразователя, подключенного гальванически к среде, появляется напряжени

иах umsign 9,«at

(фиг0 2), эпюра 1). Входное напряжение преобразуется в ИЧП 2 в частотную последовательность

C0(t) C00+ k Uex ,

где k - крутизна модуляционной характеристики преобразователя;

sign знаковая функция частоты

U(S7 2lT/T).

Стробирование частотной последовательности длительностью Ј осуществля-4Q ется при помощи элемента И 3 импульсами, снимаемыми с элемента 10 задерж- ки (фиг. 2, эпюра 14). Режим счета РСИ 4 задается импульсами, поступающими по шине опорной частоты (фиг. 2, д5 эпюра 15). После первого полупериода рабочей частоты в РСИ 4 и ЗУ 5 появляется код измеряемого напряжения N CD0Ј+ а после двух полупериодов - N N,- N2 +2kЈ U и„ Разреше- 50 ние на запоминание N в ЗУ 5 дается отрицательными фронтами импульсов 2Т, снимаемых с выхода триггера 13 (фиг.2, эпюра 1б)„

При помощи преобразователя 7 код - амплитуда код преобразуется в напряжение U, aN, где а - коэффициент преобразования ПКА 7. Далее при помощи

с

0 5

0

5

0

5

4Q д5 50

умножителя 6 напряжения напряжение U4 трансформируется в напряжение U2:

U - 2k7fa + (1+uk/ko U

которое суммируется с входным напряжением U6X о В итоге на выходе ИЧП 2 получается алгебраическая сумма напряжений:

Ug; UBX+ % UBX(1+uk/k0) U6X.

Во второй период рабочей частоты на выходе ИЧП 2 имеем

032(t)C00j-k U2- Q0±k0 (l+4k/k0)Ug..

После двух периодов на РСИ 4 накапливается следующий результат:

Ni N - N2 + N ±2k02(1 + uk/ko)Ug.+N,

Подставим сюда величины U и N, раскроем скобки и, сократив подобные члены, получим

N ±2k0Ј (1 + ak/k0f u6X.

Этот результат индицируется на индикаторном устройстве 9 после поступления на него разрешающего импульса с триггера 13 (фиг. 2, эпюра 16). Затем РСИ 4 и ЗУ 5 приводятся в нулевое состояние положительным фронтом импульса напряжения, получаемого на выходе элемента 8 задержки (фиг. 2, эпюра 17), и весь двухпериодный цикл измерения с внесением в течение второго периода корректирующей поправки повторяется .

Инверсия напряжения U осуществляется схемой, включающей инвертор 12 и логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, при помощи которого осуществляется логическое умножение напряжений, одно из которых X соотнесено со знаком числа, записанного в РСИ 4, а другое - Y - синфазно с входным напряжением

U

вх

(фиг„ 2, эпюра 15). Если число

в РСИ , то X 1, а после инверсии на входе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ имеем потенциал . Тогда на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ имеем потенциал Y, который поступает на управляющий вход умножителя 6 напряжения и определяет преобразование потенциала Ui в потенциал U4 -U1/2k0 i a (U, 0),

51621

В другом случае, когда в РСИ 4 Nfc., то , X 1 , и на входе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ появляется потенциал Y (фиг, 2, эпюра 15), при наличии которого на уп- равляющем входе умножителя б преобразование потенциала U в Ц осуществляется без изменения полярности:

U U /2k0Јa (U, 0).

Предлагаемый преобразователь характеризуется большей (примерно на порядок) точностью измерении за счет компенсации температурной нестабильности модуляционной характеристики преобразователя при помощи цепи обратной связи, образованной дополнительными узлами, а также возможностью регистрации вариаций физических свойств горных пород, величина которых близка к абсолютной погрешности измерений извест ными устройствами.

Ф, о р м у л а изобретения

Преобразователь переменного напряжения в код, содержащий измерительный частотный преобразователь, первый вхо которого является входной имной, элемент И, триггер, выход которого подключен к первому входу запоминающего устройства, выход котопого подключен к входу преобразователя код - амплитуда, реверсивный счетчик импульсов,

178

первый вход которого является шиной опорной частоты, отличаюций- с я тем, что, с целью повышения точности измерении, в него введены умножитель напряжения, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвертор, первый и второй элементы задержки и индикаторное устрсгйство, первый вход которого соединен

с выходом триггера, а второй вход объединен с вторым входом запоминающего устройства и подключен к первому выходу реверсивного счетчика импульсов, второй выход которого через

5 инвертор подключен к первому входу

элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого объединен с входом триггера и является шиной опорной частоты, вы-; ход триггера через первый элемент за0 держки соединен с вторым входом реверсивного счетчика импульсов и третьим входом запоминающего устройства, выход преобразователя код - амплитуда соединен с первым входом умножителя

5 напряжения, второй вход ко.торого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выход - к второму входу измерительного частотного преобразователя, выход которого соединен с первым вхо0 дом элемента И, выход которого подключен к третьему входу реверсивного счетчика импульсов, второй вход элемента И соединен с выходом второго элемента задержки, вход которой является шиной опорной частоты.

/4

П П П П П П t

Изобретение относится к электроизмерительной технике инфраиизких частот и может быть использовано при поисках и разведке руд электропроводных материалов. Цеаь изобретения - повышение точности измерений переменного напряжения за счет исключения в значительной мере температурной не- стаоилыюсти крутизны модуляционной характеристики преобразователя напряжение - частота. Входное напряжение преобразуется устройством в цифровой код. Результат счета первого периода рабочей частоты преобразуется в напряжение преобразователем код - амплитуда и после умножения поступает во второй период рабочей частоты на вход измерительного частотного преобразователя совместно с входным напряжением. В конце второго периода рабочей частоты па реверсивном счетчике импульсов накапливается результат, в котором относительная погрешность за температурную нестабильность крутизны модуляционной характеристики преобразователя присутствует в качестве слагаемого во второй степени. Результат счета за два периода .индицируется на индикаторном устройстве . Затем счетчик и запоминающее устройство приводятся в исходное состояние и в последующие два периода рабочей частоты измерительный цикл повторяется, 2 ил. g to «я.

IB

17

п

18

ЛИП

lj

Li

Фиг.2