ВОЛЬТМЕТР ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ Советский патент 1968 года по МПК G01R19/255 H03M1/00 

Известные инфрайизкочастотные вольтметры, основанные на методе статических испытаний и содержащие линейный детектор, устройство сравнения, два генератора случайных процессов, выдающих две синхронные последовательности одношолярных имюульсов, ключ, у|П равляемый от генератора -временных БОрот, счетчик импульсов и индикатор, работают в режиме, когда время усреднения намного больще периода повторения измеряемого сигнала.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что, с щелью расширения частотного диапазона в сторону низких частот, повыщения точности и быстродействия, в «ем вход линейного детектора соединен с усилителем-ограничителем, выход которого через последовательно выключенные дифференцирующую цепочку и вентиль подключен к neipeсчетной схеме, связаяной через двухполюсный пе1реключатель с ключом и контрольным счетчиком импульсов, вход которого соединен через .генератор тактовых импульсов с генераторами случайных чисел, а выход - с контрольным индикатором.

В предлагаемом устройстве абсолютная величина измеряемого сигнала многократно сравнивается в течение времени, равного только одному периоду измеряемого напряжения, с двумя синхронными последовательностями периодических импульсов, амплитуды которых имеют равномерный закол распределения вероятностей. Количество сравнений (испытаний), в которых амплитуды обоих импульсов не превышают мгновенного значения сигнала, пропорционально квадрату эффективного значения -измеряемого напряжения произвольной формы кривой.

На чертеже приведена блок-схема описываемого (Вольтметра.

При измерении эффективного значения сигнал и подается на линейный безынерционный детектор 1. С выхода детектора 1 выпрямленное напряжение 17 поступает на вход сравнивающего устройства 2 (схел1а сравнения).

На сравнивающее устройство 2 также поступают от генераторов 3 п 4 случайных чисел две синхронные периодические последовательности о-днополярных импульсов Ui и f/a. Амплитуды импульсов t/i и U-2 являются случайными величина-ми, независимы и имеют равномерный закон распределения вероятностей. Генераторы 3 я 4 случайных чисел состоят 1ИЗ генераторов 5 и 5 случайных однаполярных процессов и ключей 7 -ц 8, управляемых импульсами, поступающими от генератора 9 тактовых импульсов. Импульсы с генераторов 9 открывают ключи 7, 8, а сигналы от генераторов 5, 6 соответственно через ключи 7, 8 проходят на сравнивающее устройстдующие логические операции. Если в момент сравнения , ам1плиту|ды обоих импульсов fJi(ti) и (ii) не превосходят мгновенного значения U(ti) выпрямленного яалряжения, то на выходе сравнивающего устройства 2 ооявляется имлульс нормированной амилитуды, 13 Противно случае импульс на .выходе сравнивающего устройства 2 будет отсутствовать. Далее имлульсы с выхода сравнивающего устройства 2 (поступают на ключ 10, находящийся в oTiKipbiTOM состоянии IB течение времени А/, в продолжении которого он ярапускает им1пульсы от уравнивающего устройства 2 1на Очетчик 11 импульсов.

Количество имшульсов т, прошедшее за время счетчик // импульсов, регистрирует индикатор 12 (цифровое табло, яотенциальный выход или др.). Время, Б течение которого ключ 10 находится В открытом состоянии, равно периоду повторения Т измеряемого сигнала (если сигнал U(t) является иериодической функцией) или должно на порядок превосходить самый длительный .период Т апйкт:ра сигнала (если измеряемый сигнал является случайной функцией времени). Ключ 10 управляется импульсами, поступающими либо от пересчетной схемы 13 (левое положение переключателя 14 по рисунку), либо от генератора 15 временных ворот (оравое по рисунку ооложение переключателя 14. При этом первый им пульс, поступающий на ключ 10 от пересчетной схемы 13 либо от генератора /5 открывает его, а второй-закрывает. Генератор /5временных ворот формирует пары разнесенных друг от друга на время А/ нмиульсов. При зтом ,в схеме генератора 15 иредусмотре«а ручйая установка величины А. При известной величине лериода Т измеряемого сигнала значение А/ устанавливается равным Т (правое положение нереключателя 14) вручную. Если величина периода Т 1не известна, то переключатель 14 устанавливают в левое положение и управление ключом 10 производят от пересчетной схемы 13. Измеряемый сигнал U поступает на усилитель-ограяичитель 16. На выходе 16 - напряжение близкое к прямоугольному с таким же распределением нулей, как и у измеряемого сигнала. Это на1Пряжение дифференцируется цепочкой 17 (дифференцирующее устройство), и через вентиль 18 управляющие импульсы юоступают на шересчетную схему 13. Если измеряемое напряжение пересекает ось времени щ промежутке -f Т два раза, то пересчетная схема 13 .работает в режиме деления иа один, т. е. положительные импульсы непосредственно поступают на ключ ГО с выхода вентиля 18. Если в указанном промежутке времени функция измеряемого напряжения пересекает ось времени четыре раза, то пересчетная схема 13 переключается в режи.м деления на два (на ключ 10 пропускаются только нечетные импульсы). При этом периодические сигналы могут пересекать ось времени в промежутке TO TO + Т только

четное число раз. Если «рлвая сигнала пересекает ось времени шесть раз в указанном промежутке времени, пересчетная схема переключается в режим деления на три (первый поступающий импульс пропускается, а два inoследующих импульса не пропускаются.). При пересечении кривой U(t) оси времени в промежутке TO / - TO + 7 восемь раз, пересчетная схема 13 переключается .в режим деления

на четыре (первый поступающий на пересчетную схему 13 импульс пропускается, три последующих не пропускаются) и т. д. Если количество пересечений за период неизвестно, то необходимо последовательно произвести

ряд измерений в однократном, двукратном, TipexKipaTHOM и т. д. режимах деления до совпадения отсчетов в п-1 и п кратных режимах деления. При этом .равенству отсчетов в п-1 и «-кратных режимах деления соответствует

0 истинная величина измеряемого напряжения, т. е. криаая U(t) пересекает ось времени в про.межутке TO -С TO + Г 2(/г-1) раз. Практически достаточно о;беспечить работу схемы в однократном и двукратном режимах деления

5 что позволяет обеспечить измерения щирокого .класса функций времени U(t). Для определения Эффектввного значения измеряемого напряжения необходимо знать общее количество сравнений за время А/ 7 (общее коли0 чество импульсов от генератора 9, поступив.Ш.ИХ на ключи 7, 8 за время А/ Г). Для этого импульсы от генератора 9 поступают на контрольный счетчик 20 импульсов через ключ 19, выполняющий функции ключа 10. Общее

5 количество сравнений /V за -время А регистрируется контрольным индикатором 21.

Эффективное значение измеряемого на1пряжения определяют .по показаниям индикаторов 12 и 21, исходя из соотношения

0

U ,

где и,ц - максимально возможное значение амплитуд случайных импульсов t/i и И-1, которое выбирается при проектировании прибора, исходя из заданной допустимой величины Коэффициента амплитуды измеряемото сигнала;

Л - общее количество сравпений за время (показание индикатора 21);

т - количество импульсов на выходе сравнивающего устройства 2 за время (показание индикатора 12}.

Для Сведения .методической погрешности 6 измерения к требуеамому .мннимому количесгво сравнений за время должно быть достаточно большим. Для 1выбора величины N можно пользоваться соотношением (б выражена в долях единицы).

формы. Для этого необходимо положить 1 0, т. е. Просто отключить один из ключей

7или 8 от входа оравнивающето устройства 2.

8этом случае средневьшрямленное значение измеряемого иащряжения определяется из соотношения.

U., U,,m/N.

р с д Л1 е т и 3 о о -р е т е н .и я

Вольтметр инфранизкой частоты, содержащий линейный детектор, устройство сравнения, два тенератора случайных процессов, выдающих две синхронные последовательности однополярных импульсов, КЛЮЧ, |Правляемый от

тенератора временных , счетчик вм пульсов и индикатор, отличающийся тем, что, с делью расширения, частотного диапазона в iCTOipoHy низких частот, повып1ения точности л

быстродействия, в нем вход линейного детектора соединен с усилителем-ограяичнтелем, выход (Которого через (последовательно .включенные дифференцирующую цепочку и вентиль подключен к лересчотной схеме, связанной через двухполюсный переключатель с ключом и контрольным счетчиком .цмпульсов, вход которого соединен через генератор тактовых нм1пульсов с генерагорами случайных чисел, а выход - с контрольным инднкатором.

УстаноЬка (,i