Способ измерения относительной разности амплитуд двух гармонических напряжений Советский патент 1992 года по МПК G01R19/10 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике, может быть использовано, в частности, при измерении малых разностей амплитуд двух напряжений и токов в мостах переменного тока, а также в геофизи-- ческих системах, предназначенных для поиска и разведки рудных месторождений полезных ископаемых по методике эллиптически поляризованного поля,

Цель изобретения - уменьшение времени измерения.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего данный способ; на фиг,2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит управляемый коммутатор 1, первый и второй информационные входы которого являются входами устройства, а его выход через последовательно соединенные блок 2 усиления и блок 3 детектирования соединен с входом инвертора 4 и первым информационным входом второго управляемого коммутатора 5, второй вход которого подключен к выходу инвертора 4, а выход к входу интегратора 6, выход которого подключен к входу компаратора 7, второй вход которого соединен с общей шиной, выход генератора 8 соединен с входом делителя 9 частоты и информационным, вхоkj

со

№ Ю

00

3

гом управляемого ключа 10, выход ко- торого подключен к счетному входу счетчика 11, выходы которого соединены с соответствующими входами за- поминающего регистра 12, выход дели- теля 9 частоты через счетный триггер 13 соединен с управляющими входами .первого и второго управляемых коммутаторов 1 и 5, а также с S-входом RS-триггера 1, прямой выход которог подключен к входу блокировки интегратора 6, а инверсный выход через первый одновибратор 15 поступает на вход сброса в О счетчика 11, выход компаратора 7 соединен с входом установки в О регистра 12, входом управления ключа 10 и через второй од- нонибратор 16 подключен к R-входу RS-триггера 1.

Устройство работает следующим образом,

Входные, напряжения (фиг.2а) поступают на соответствующие входы коммутатора 1. Тактовые импульсы (фиг.26) с выхода генератора 8 одновременно поступают на вход делителя частоты 9 и на вход управляемого ключа 10. С

выхода делителя 9 частоты импульсы поступают на вход счетного триггера 13, на выходе которого формируется последовательность импульсов (фиг.2в) которая управляет работой первого 1 и второго 5 коммутаторов, а также пе- ре.дним фронтом выходного импульса RS-триггер 14 устанавливается в состояние логической единицы.

Определение относительной разности амплитуд двух входных напряжений осуществляется в два такта, определяемыми двумя полупериодами коммутации. В первом такте (первом полупериоде коммутации), определяемом длительностью импульса последовательности на выходе счетного триггера 13 (фиг,2в), выходы коммутаторов 1 и 5 подключены к своим первым входам (положение показано на фиг.1). Тогда на первый вход первого коммутатора 1 поступает гармонические напряжение U4 U2 (фиг.2г), которое после усиления в блоке 2 детектируется детектором 3. На выходе детектора 3 выделяется постоянная составляющая (фиг.2д), которая равна

и

А

-Ку.Кди,,

К

У

КА соответственно коэффициент преобразования

усилителя 2 детектора 3,. }ц - амплитуда входного сигнала I , .

Постоянное напряжение 1 д, через второй коммутатор 5 поступает на интегратор 6. Одновременно с приходом напряжения UA на вход интегратора 6 с выхода RS-триггера 14, который передним фронтом выходного импульса счетного триггера 13 устанавливается в состояние логической единицы, поступает импульс (фиг. 2е), разрешающий интегрирование сигнала 5 Л Ь|ХоДное напряжение интегратора 6 описывается выражением

и,

иАГ

ин

где С

постоянная времени интегратора 6;

t - время интегрирования. Время интегрирования напряжения 1 д, определяется половиной периода Т следования импульсов на выходе счетного триггера 13, т.е. в момент

Т времени t напряжение на выходе

интегратора 6 (фиг.2ж) будет равно

.I

иб кикА т

и,

А

и В этот момент первый такт заканчивается. Выходы коммутаторов 1 и 5 отключаются от своих первых входов, подключаются к вторым (нижним на фиг.1) входам и начинается второй такт преобразования. I

Во втором такте к второму входу интегратора 6 подключается продетек- тированное детектором 3 и проинвер- тированное инвертором 4 напряжение

U

АЈ

- -к кАкии2,

где Кц - коэффициент передачи инвертора,

Поэтому выходное напряжение интегратора 6 (фиг. 2ж) начинает уменьшаться Яакон уменьшения напряжения на интеграторе 6 можно представить выражением:

U,

(t) -Щ$ и,

2 (О

Через какое-то время t,, от начала второго такта напряжение t;g(t) станет равным нулю. В этот момент сработает компаратор 7 и по передне-.

5 - 1 му фронту его выходного импульса (фиг.2и) второй одновибратор 16 сформирует короткий импульс, поступающий на R-вход RS-триггера И, устанавливая его в положение логического нуля, который прекращает работу интегратора 6. Одновременно с этим импульс уровня логической единицы с инверсного выхода RS-триггера И подается на первый одновибратор 15, который формирует по переднему фронту входного импульса короткий импульс, сбрасывающий счетчик 11 в начальное нулевое состояние. Выходной импульс компаратора 7 также поступает на управляющий вход управляемого ключа 10, разрешая прохождение импульсов от тактового генератора 8 на вход счетчика 11, который в течение времени t,, от момента времени

t от момента t и до окончания второго такта (второго полупериода коммутации) подсчитывает количество тактовых импульсов Njf, В момент окончания второго такта коммутаторы 1 и 5 подключаются к своим первым входам, на выходе RS-триггера 1А возникает импульс уровня логической единицы, который разрешает работу интегратора 6. Тогда компаратор 7 устанавливается в нулевое состояние. При этом запрещается прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 11, а цифровой код количества импульсов N, прошедших на счетчик 11, переписывается в регистр 12, В дальнейшем цикл преобразования продолжается.

Интервал времени t, в течение которого подсчитывались импульсы счетчиком 11, определяется через количество импульсов Му

(2)

где f - частота тактовых импульсов. В свою очередь интервал времени tл равен

Л- t 2 с

(3)

где

Ч o

время интегрирования во втором полупериоде коммутации.

Интервал времени t можно определить, приравняв нулю уравнение (1). Положив Ку 1, получаем

15

(4) в (3), определим

0

U

- i f 1 -1 - о V I .. I

2ич

Из выражения (2) ходим

Т U2.-U 2

с учетом

(5) (S) на5

0

5

0

5

N,

f Ј f 2

Uz-U

Vs. 4

Формула, изобретения

Способ измерения относительной разности амплитуд двух гармонических напряжений, заключающийся в том, что последовательно в течение двух равных интервалов времени преобразуют измеряемые напряжения в постоянные напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, полученные постоянные напряжения последовательно интегрируют, причем в течение первого интервала времени интегрируют меньшее по зна- чению постоянное напряжение, полученный результат запоминают, второе постоянное напряжение интегрируют до момента, когда текущее значение будет равно запомненному, измеряют интервал времени между этим моментом и моментом окончания второго интервала, значение которого пропорционально относительной разности амплитуд двух гармонических напряжений.

и oi

Фи8.1

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет исключения операции многократной настройки коэффициента передачи измерительного канала Способ измерения реализует следующую совокупность операций. Измерение выполняется в течение двух равных интервалов времени, В течение первого интервала осуществляется интегрирование первого напряжения, которое предварительно было преобразовано в постоянное напряжение. В конце первого интервала времени результат интегрирования запоминают. В течение второго интервала времени интегрируют второе напряжение которое также предварительно преобразовано в постоянное. Текущее значение интегрируемого напряжения сравнивают со значением интегрированного напряжения, запомненного после первого интервала времени. При совпадении их амплитуд определяют интервал времени между этим моментом и мо ментом времени, соответствующим окончанию второго интервала времени. По полученному значению судят о значении измеряемого параметра. 2 ил. « (Л с