Преобразователь емкости,индуктивности, сопротивления в интервал времени Советский патент 1974 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение отиосится к области измерительной техники и может быть исиользовано в цифровых радио- и электроизмерительных ириборах.

Известен иреобразователь емкости, индуктивности, соиротивления в интервал времени, соде ржа иди и измерительную цеиь из образцового и измеряемого элементов, устройство сравнения наиряжеиий, одни вход которого подключеи к выходу делителя напряжения, вход которого соединен с источником нанряжеиия иостояииого тока, формирователь временного интервала, состоящий из нуль-органа, соединенного с уиравляющим входом вентиля, через который генератор тактовых имиульсов подключен к одиому входу формирующего триггера, иричем вход иуль-органа соедииеи с выходом устройства сравнения, и устройство уиравления, выход которого подключен к управляющему входу формирователя временного интервала. Иедостаток такого преобразователя заключается в низкой помехозащищенностн, обусловленной тем, что временной 1И1тервал, пропорциональный постоянной времен) измерительной цепи, является информационной переменной и в течение этого интервала не может быть выполнено качественное интегрнрование (сгла/кивание) аддитивного сигнала помехи иа выходе измерительной цени.

Для иовыщения помехозащпщенностп в предлагаемый иреобразователь введен коррелятор, содержащий управляемое звено задержкп и последовательио соединенные умножнтель и интегратор. Один вход умножителя подключеи к выходу измерительной цепи, соединенной с выходом генератора белого щума, другой через звено задержки соединен с ее входом, а выход интегратора подключен к другому входу устройства сравнения. В формирователь временного интервала дополнительно введены уиравляемое звеио задержки и запоминающий элемент, вход которого подключен к выходу устройства сравнения, а В151ход - к управляющему входу управляемого звепа, задерл ки формирователя временного интервала, включенного между выходом генератора тактовых импульсов и другпм входом формирующего триггера.

На чертеже дана схема описываемого нреобразователя.

Преобразователь содержит генератор / белого щума, издгернтельиую цеиь 2 из образцового 3 и измеряемого 4 элементов, коррелятор 5, cocTOHHj,ini из управляемого звена 6 задержки, умножителя 7 и иитегратора 8, устройство 9 сравиения напряжений (диффереициальиый усилитель), делитель W напряжения иа активных сопротивлениях // и 12, переключатель 13, источиик 14 напряжения постоянного тока, формирователь 15 временных интервалов, включающий в себя запоминающий элемент 16, нуль-орган 17, генератор 18 тактовых импульсов, управляемый вентиль 19, формирующий триггер 20 и управляемое звено 21 задержки, и устройство 22 управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение L(/) некоррелированного белого щума с выхода генератора / постуиает на вход днфференцирующей измерительной цепи 2. С выхода этой цепи (точки соединения элементов 3 и 4) частично коррелированный сигнал U(t), преобразованный измерительной цепью, подается на один из входов коррелятора 5, являющийся входом умножителя 7. На другой вход коррелятора, являющийся входом звена 6 задержки, поступает напряжение t/(/) с выхода генератора /. На выходе звена 6 образуется напряжение U(t-7), задержанное на время Т (время задерл-скн). Входные сигналы и(t) и и(t-Г) перемножаются умножителем 7 и затем интегрируются ннтегратором 8, в результате чего на выходе коррелятора (в точке Q) вырабатывается напряжение

L/. / U(t-T) .U{t)dt /.-l 4, (1)

где т - постоянная временн измернтельиой цепи, v - коэффициент пронорцнональпости. Это напряжение сравнивается в устройстве 9 с напряжением на выходе делителя 10, т. е. в точке соединения резнсторов 11 н 12 (в точке б), равным

U UO-K,(2)

где (Jo - опорное напрял ение, /Сд - коэффициент деления. В замкнутом положении переключателя 13, когда ко входу б прикладывается полное напряжение источника 14, равное UQ, осуществляется калибровка. При этом в звене 6 устанавливается задержка Т, равная нулю, и выполняется условие Оя макс. /о, т. е,

Uo 7.. Величину Кя выбирают равной-, где

се - основание натуральных логарифмов. Условие баланса напряжений U и Ue с учетом соотношений (1) и (2) приобретает вид f Oi

./U (3)

с -, Т. е, т У.

Яе

Таким образом, условию баланса отвечает время Т задержки, равное искомой постоянной времени т цепи, поэтому необходимо осуществить следящее регулирование задержки в звене 6 с выхода устройства 9 сравнения. Это достигается путем введения в формирователь 15 временного интервала запоминающего элемента 16, который поддерживает определенный уровень управляющего напряжения, поступающего на управляющий вход звена в задержки, в установившемся режиме (при отсутствии сигнала на выходе устройства 9}. Нульорган 17 формирователя фиксирует момент баланса Ua. и Us и разрещает прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 18 через управляемый вентиль 19 (путем воздействия на его управляемый вход), на пусковой вход формирующего триггера 20. На тормозной вход этого триггера через звено 21 задержки поступает задержанный тактовый импульс. Поскольку звено 21 идентично звену 6 и на его уиравляющий вход с выхода запоминающего элемента 16 поступает то же напряжение, задержка равна Т. Следовательно, временной интервал, сформированный триггером 20, равен Т п в силу соотнощения (3) постоянной времени т измерительной цени.

С приходом импульса сброса с устройства 22 управления измерительный цикл повторяется. Импульс сброса устанавливает триггер 20 в исходное состояние и разряжает запоминающий элемент 1.6.

Поскольку иостояиная времени т формируется в 1масштабе времени Т задержки, а интегрирование согласно выражению (1) вынолняется в реальном масщтабе времени, преобразователь обладает высокой помехозащищенностью, свойственной корреляционным устройствам обработки сигналов. Конкретная реалнg зация устройств задержки (выбор элементов временной развертки н пространственного считывання) определяется требуемой величиной т.

Предмет и з о б р е т е п

и я

Преобразователь емкости, индуктивности, сопротивления в интервал времени, содержащнй измерительную цепь из образцового и измеряемого элементов, устройство сравиеиия напряжений, один вход которого подключен к выходу делителя наиряження, вход которого соединен с источником наиряжения постояниого тока, формирователь временного иитервала, состоящий из нуль-органа, соединенного с управляющим входом вентиля, через который генератор тактовых импульсов подключен к одному входу форм1 рующего трнггера, причем вход нуль-органа соединен с выходом устройства сравнения, и устройство управления, выход которого подключен к управляющему входу формирователя временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышеиня помехозащищенности, в него введен коррелятор, содержащий управляемое звено задержки п последовательно соединенные умножнтель н интегратор, причем один вход умножителя подключен к выходу измерительной цепи, соединенной с выходом генератора белого шума, другой через звено задержки соединен с ее входом, а выход интегратора подключен к другому входу устройства сравнения; в формирователь временного интервала дополнительно введены управляемое звено задержки и заиоминающнй элемент, вход которого подключен к выходу устройства сравнения, а выход - к управляющему входу управляемого звена задержки формирователя временного интервала, включенного между выходом генератора тактовых импульсов и другим входом формирующего триггера.