Измерительный преобразователь отношений двух сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01R19/10 

Ё

Использование: измерение квазипиковых значений сигналов. Сущность изобретения: расширение функциональных возможностей достигается применением переключателей 1, 2, 3, множительного блока 5, дифференцирующего интегратора 7, блока выборки и хранения 8, источника опорного напряжения 9, генератора 11, формирователя импульсов 12. Устройство содержиттакже переключатель 4, квадратор 6, формирователь модуля 10. 1 ил.

дыхоЯ

1

CJ |

О

ГО О

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения квазипиковых значений сигналов

Цель изобретения - расширение функ- циональных возможностей за счет введения новых элементов и связей получения двух новых функционалов.

Структурная схема измерительного преобразователя отношений двух сигналов приведена на чертеже

Преобразователь содержит четыре переключателя 1-4, причем последовательно соединены двухпозиционный переключатель 1, множительный блок 5, квадратор 6, двухпозиционные переключатели 4 и 2 дифференциальный интегратор 7 и блок выборки и хранения 8, выход которого является выходом преобразователя и одновременно по линии обратной связи поступает на пер- вый неподвижный контакт переключателя 1, второй неподвижный контакт последнего является первым входом преобразователя. Второй вход преобразователя подключен к первому неподвижному контакту двухпози- ционного переключателя 3, второй неподвижный контакт которого соединен с выходом источника опорного напряжения 9, а переключающий контакт - с входом формирователя модуля 10, выход последнего соединен с вторым входом множительного блока 5. Управляющие входы переключателей 1-4 и вход формирователя импульсов 12 соединены с выходом тактового генератора 11, а выход формирователя импульсов 12 - с управляющим входом блока выборки и хранения 8.

Для удобства изложения порядка работы преобразователя условимся называть положение переключателей, при котором переключающий контакт замкнут с первым неподвижным контактом, верхним или исходным положением, а когда со вторым неподвижным контактом - нижним положением.

При измерении квазипиковых значений сигнала U(t) он поступает на оба входа устройства.

Устройство работает следующим обра- зом,

В первом такте переключатели 1-4 переводятся в нижнее положение. При этом переключатель 1 подключает на первый вход множительного блока 5 напряжение вход- ного сигнала U(t), переключатель 3 подключает выход источника опорного напряжения 9 к входу формирователя модуля 10, с выхода которого опорное напряжение U0n поступает на второй вход множительного блока 5.

На выходе последнего появляется напряжение

(t)Uon,(1)

которое поступает на вход квадратора 6, в результате на его выходе образуется напряжение

UKBi,U(t)Uonf. (2) Это напряжение через переключатель 2 поступает на один из входов дифференциального интегратора 7 (предположим, на ).

Производится интегрирование поступившего напряжения в течение длительного импульса тактового генератора 11,и напряжение на выходе интегратора становится равным

(t) -dt,(3)

где т - постоянная времени дифференциального интегратора 7,Т - длительность импульсов тактового генератора 11.

По спаду тактового импульса формирователь 12 выдает короткий импульс на управляющий вход блока выборки и хранения 8, и производится запись напряжения с выхода дифференциального интегратора 7.

Во втором также (в паузе между импульсами тактового генератора) переключатели 1-4 находятся в исходном (верхнем) положении. Переключатель 1 подключает на первый вход множительного блока 5 напряжение Уи1 с выхода блока выборки и хранения 8, переключатель 3 подключает к входу формирователя модуля 10 напряжение, поступающее на второй вход преобразователя (в рассматриваемом случае U(t)). На выходе множительного блока 5 появляется напряжение

UMy2 UMl/U(t),(4)

которое через переключатели 4 и 2 поступает на второй вход (вход -) дифференциального интегратора 7. Производится интегрирование поступившего напряжения в течение времени Т, в результате чего выходное напряжение дифференциального интегратора 7 в конце второго такта оказывается равным

Уи2

4/0T{ U(t)Uon 2-Uni U(t)),dt (5)

В третьем такте повторяются действия, осуществляемые в первом такте. В результате на выходе дифференциального интегратора 7 появляется напряжение

U(t)Uonfdt-4/0TUHi u(t) -dt (6)

Далее описанная выше итерационная процедура может быть продолжена неограниченное количество раз. При этом n-ое напряжение интегратора определяется из выражения:

(t)

4/0TUHnju(t)rdb(7)

Учитывая, что в каждом цикле интегрирования величины постоянны, получим

rt

T/oV(Odt T/oVoidt

(8)

Из (8) следует, что Уип является оценкой квазипикового значения UKn сигнала U(t).

Кроме отмеченного квазипикового значения 11кп сигнала U(t), предлагаемое устройство позволяет измерять функционалы более общего вида. Так при подаче на вход 1 сигнала Ui(t), а на вход 2 сигнала U2(t) на основании (8) получим

/oTuuodt

Кип U оп

T/oV(0|dt

(9)

Очевидно, что во всех рассмотренных режимах, так же, как и в прототипе, благодаря использованию итерационной коррекции систематические погрешности блоков (исключая источник опорного напряжения 9) полностью корректируются, что обеспечивает высокую точность преобразования предлагаемого устройства.

Вместе с тем, в отличие от прототипа 2 функциональные возможности изобретения существенно расширены (получено 2 новых функционала) введением переключателя 4, квадратора 6 и формирователя модуля 10, к точности которых не предьявляются высокие требования, что позволяет использовать простые и надежные схемные решения. При измерении периодических напряжений в диапазоне частот, очевидно, необходимо осуществлять выбор времени усреднения. С

Составитель И,

Редактор Ю. Середа

Техред М.Моргентал

этой целью в схеме тактового генератора 11 предусмотрена возможность изменения длительности импульсов Т и периода их следования.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Измерительный преобразователь отношений двух сигналов, содержащий три пере- ключателя, множительный блок, дифференциальный интегратор, блок выборки

и хранения, источник, опорного напряжения, тактовый генератор и формирователь импульсов, второй неподвижный контакт первого переключателя соединен с первым входом преобразователя, подвижный контакт первого

переключателя соединен с первым входом множительного блока, неподвижные контакты второго переключателя соединены с двумя входами дифференциального интегратора, второй неподвижный контакт третьего переключателя соединен с выходом источника опорного напряжения, управляющие входы первого, второго и третьего пе- реключателей и вход формирователя импульсов соединены с выходом тактового

генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения квазипиковых значений сигналов, в него введены четвертый переключатель, квадратор и формирователь модуля, вход которого соединен с подвижным контактом третьего переключателя, а выход - с вторым входом множительного блока, выход которого соединен с первым неподвижным контактом

четвертого переключателя и входом квадратора, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом четвертого переключателя, подвижный контакт которого соединен с подвижным контактом второго

переключателя, а управляющий вход соединен с выходом тактового генератора, выход блока выборки и хранения является выходом преобразователя и соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя,

второй вход преобразователя соединен с первым неподвижным контактом третьего пере- ключателя, выход дифференциального интегратора соединен с входом блока выборки и хранения, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом блока выборки и хранения.

Башкаев

нтал

Корректор О.Кравцова