ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1972 года по МПК G01R29/00 

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство может быть ионользовано в контрольно-иЗМерительной аппаратуре по ловер ке прецизионных генераторов пилообразного напряжения и тока, в -измерителях скорости электрических процессов и в атнаратуре для контроля формы сигналов.

Известен измеритель «елинейно.сти пилообразного напряжения, содержащий блок дифференцирования, усилитель, пороговый блок и осциллограф.

Генератор пилообразного напряжения (ГПН), представляющий собой объект испытания, подключают ,к блоку дифференцирования. Он запускается любым способом (например, от генератора осциллографа).

После дифференцирава«ия сигвала ГПН в пределах рабочего хода Т получается импульсное напряжение с вершиной, определяемой скоростью изменения пилообразного процесса.

После усиления и ограничения (выделение вершины) импульса с выхода порогового блока на осциллограф поступает .напрял ение, изменение которого в пределах времени / хара.ктеризует нелинейность пилообразного нроцесса.

В известном устройстве на точ-пость измерения влияют частотные характеристики усилителя и осциллографа, амплитудная характеристика осциллографа. Для «его характерны низкая разрешающая способность при измерении больших нелинейностей и ограниченная разрешающая способность из-за шумов в элемента.х устройства.

В предлагаемый измеритель дополнительно

введены: между блоком дифференцирования и усилителем-коммутатор, между норогоБым блоком и осциллографом-последовательная цепь из фильтра постоянной составляющей и преобразователя наатряжепие -

время, а генератор запуска соединен с коммутаторол через регулируемую линию задержки. Это позволяет повысить точность и разрешающую способность.

Па фиг. 1 приведена блок-схема устройства;

на фиг. 2 - временные диагра-ммы.

Измеритель нелинейности пилообразного напряжения содержит блок дифференцирования /, коммутатор 2, усилитель 3, пороговый блок 4, фильтр постоянной составчляющей 5, преобразователь напряжение - время 6, осциллограф 7, ре11ули;руемую линию задержки 8.

напряжение порогового блока 4, И - выходное напряжение фильтра 5, ts - время задержки линии 8.

На фиг. 2 а - напряжение на выходе ГПН, б - наирян ение на выходе блока 1, в - напряжение н,а выходе блока 4 в зависимости от времени задержки 8 линии задержки 8, г - напряжение на выходе преобразователя 5, д - сигнал преобразователя 6 (где t - время, пропорциональное напряжению

s).

Ра-ботает устройство следующим образом.

Импульс запуска, например, от генератора осциллографа 7 (фиг. 1) запускает ГПН 9. Напряжение с ГГШ поступает на блок 1.

Через интервал 8, определяемый неременной задержкой линии 8, «оммутатор 2 подключает на короткое время сигнал /l/i дифференцирую1щего блока 1 на вход усилителя 3.

После усиления и выделения вершины импульса пороговой схемой 4 импульсный сигнал t/4 поступает на вход фильтра 5, выделяющего посто:янную составляющую zПреобразователь б преобразует напряжение в интервал времени т (фиг. 2, д). Импульс, соответствующий окончанию интервала т:, регистрируется осциллографом 7.

Меняя задержку времени 4 (фиг. 2, в) «выбрать любой участок верщины импульса (фиг. 2, б). Если скорость изменения пилообразного процесса (фиг. 2, а) непостоянна, то, сооответственно, вершина импульса (фиг. 2, в перавномерна, и .импульс (фиг. 2, е) и напряжение (фиг. 2, г) меняются.

Таким образом, на экране осциллографа импульс, соответствующий окончанию интервала т (фиг. 2, (3), перемещается пропорционально И|3менению скорости исследуемого процесса за время рабочего хода Т (фиг. 2, а).

Одной из проблем в области время-импульсных преобразователей является снижение нелинейности преобразования, обусловленное зависимостью порога срабатывания сравнивающего элемента от величины сигнала.

В настоящем устройстве пороговая схема 4 практически не влияет на точность измерения, так каК на нее не влияет величина контролируемого сигнала.

Предположим, что сигнал объекта линейно изменяется по закону

i/o /,

где /( - коэффициент пропорциональн10сти; t - время.

В этом случае после дифференцирования

J , d Uo 1

и I - --- - /С ,

di

т. е. независимо от величины задержки U на вход порогового блока 4 поступают импульсы постоянной амплитуды.

Преобразователь 6 напряжение - время реагирует также на напряжение Иъ, величина которого определяется только проивводной о,т контролируемого сигнала t/o, т. е. Измеиение t/5 уже определяет коэффициент нелинейности

UQ. Если UQ - линейный сигнал, V - постоянный.

Сигналы после дифференцирующего элемента в предлагаемом устройстве зависят от степени нелинейности контролируемого оараметра, а ие от его величины. Это позволило реализовать все узлы измерителя в простом виде, почти не заботясь о линейности их хаР акт ери сти к и п р е oi6 р а зо в аи и я.

Предмет изобрете-ния

Измеритель нелинейности пилообразного напряжения, содержащий блок дифференцирования, соединенный со входом усилителя, выход которого через пороговый блок подключен к осциллографу, причем ко входу блока дифференцирования и генератору запуска, например, осциллографа, подсоединен

генератор исследуемого пилообразного на1пряжения, отличающийся тем, ч;то, с целью повышения точности и раэрещающей способности между блоком дифференцирования и усилителем дополнительно введен коммутатор,

между порогов ш блоком и осциллографом - последовательная цепь из фильтра постоянной составляющей и преобразователя напряжение - время, а генеранор запуска соединен с коммутатором через регулируемую ли1нию

задержки.