Измерительное устройство нелинейности пилообразного напряжения Советский патент 1974 года по МПК G01R19/00 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре по проверке презиционных генераторов пилообразного напряжения и тока, в измерителях скорости электрических процессов, в аппаратуре по контролю формы сигналов, в системах автоматики.

По авт. св. 335618 известно измерительное устройство нелинейности пилообразного напряжения, содержащее регулируемую линию задержки, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, блок дифференцирования, коммутатор, фильтр, преобразователь напряжение - время и осциллограф. Осциллограф соединен с преобразователем напряжение - время непосредственно, а с коммутатором - через регулируемую линию задержки.

Однако такое устройство имеет значительную погрешность при измерении пилообразного напряжения.

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено схемой запоминания и дополнительной регулируемой линией задержки, включенной между генератором пилообразного напряжения и дополнительной линией задержки, причем схема запоминания включена между пороговой схемой и фильтром.

Напряжение на выходе фильтра изменяется в соответствии с выражением

U,(t) U7,-Kof,(1)

где f/7 - напряжение на выходе фильтра; /70-напряжение на выходе фильтра в момент поступления импульса с выхода пороговой схемы (этот момент совпадает с моментом опроса коммутатора);

/Си - скорость спада (или нарастания)

напряжения Uj, обусловленная

утечками и постоянной времени

фильтра;

ti -интервал времени с момента опроса коммутатора до запуска преобразователя напряжение - время.

При измерении нелинейности в известном устройстве необходимо изменять время задержки опроса коммутатора переменной линией задержки. Это значит, что интервал времени ti между имиульсом опроса коммутатора и импульсов запуска преобразователя напряжение - время соответственно изменяется. Наибольший интервал времени между указанными импульсами равен рабочему ходу Т пилообразного процесса с выхода объекта измерения. Таким образом, спад (или подъем) напряжения на выходе фильтра постоянной составляющей равен Ш, /Си Т.(2) Поскольку любое изменение напряжения на выходе фильтра регистрируется как сигнал о наличии нелинейности пилообразного процесса объекта, значение Ari обусловливает ошибку измерения, равную АС/. Л-// :/С„А /, : /СП/СУ Г.(3) где Лп масштабный коэффициент устройства измерения параметра i, Значение ( тем меньше, чем меньше /(и и Г. Величина /Си зависит от свойств фильтра. Для уменьшения погрешности измерения предлагаемое устройство снабжено схемой запоминания и дополнительной регулируемой линией задержки, включенной меледу генератором пилообразного напряжения и дополнительной линией задержки, причем схема запоминания включена между пороговой схемой и фильтром. В процессе измерения в данном устройстве интервал между импульсом опроса коммутатора и запуском преобразователя напряжение - время остается неизменным, что обеспечивается путем запуска объекта измерения через переменную линию задержки, а опрос комутатора - через постоянную линию задержки. На фиг. 1 показана блок-схема измерительного устройства, где 1 - объект измерения; 2 - дифференцируюшая схема; 3 - усилитель; 4 - пороговая схема; 5 - осциллограф; 6 - коммутатор; 7 - фильтр постоянной составляюшей; 8 - преобразователь напряжение- время; 9 -переменная линия задержки; 10 - постоянная линия задержки; 11 - схема запоминания. На фиг. 2, а-д, приведены временные диаграммы, поясняюшие работу предлагаемого устройства, где а - пилообразный процесс с выхода объекта; б - импульс синхронизации с выхода осциллографа; в - импульс на выходе пороговой схемы; г - напряжение с выхода фильтра; д - импульс с выхода преобразователя напряжение - время. Момент запуска объекта 1 относительно импульса синхронизации (фиг. 2, б) зависит от времени задержки tg {фиг. 2, а) переменной линии задержки (на фиг. 2 показано два случая: когда ig-О- сплошная линия и когда - пунктирная линия). Коммутатор опрашивается через время, определяемое величиной постоянной линии задержки. Это время должно быть равно времени Г рабочего участка пилообразного процесса. Преобразователь напряжение - время запускается импульсом синхронизации (фиг. 2,6). Особенность устройства состоит в том, что перемещение момента опроса (выборки) коммутатора внутри вилообразного процесса осуществляется не изменением момента опроса коммутатора относительно синхронизирующего импульса, а изменением момента запуска объекта относительно импульса синхронизации. Кроме того, в устройство введена схема запоминания, предназначенная для запоминания амплитуды импульса с выхода пороговой схемы. Это увеличивает чувствительность измерителя в Г„/Т4 раз (Г„ - период синхронизирующего импульса, Т4 - длительность импульса с выхода пороговой схемы) по сравнению с известным устройством. Рассмотрим два случая. Первый, когда пилообразный процесс - идеально линейный. В этом случае изменение задержки tg не приводит к изменению амплитуды импульса (фиг. 2, в), так как после дифференцирования линейно изменяющегося напряжения (фиг. 2, а} схемой 2 получается постоянный уровень на участке рабочего хода сигнала. Очевидно, независимо от величины tg характер и величина напряжения (фиг. 2, е) с выхода фильтра 7 постоянны (для любого условного момента, отсчитываемого от момента опроса коммутатора 6). Так как t. (фиг. 2, г) постоянно и не зависит от величины ig, из уравнения (1) вытекает Af/7 0, т. е. изменения импульса т (фиг. 2, () не происходит. Прибор регистрирует (без учета разрешающей способности). Второй случай, когда пилообразный процесс - нелинейный. После дифференцирования на участке Т с выхода схемы 2 получается непостоянный уровень. Выбирая коммутатором различные участки этого уровня путем изменения tg изменяют напряжения с выходов пороговой схемы и фильтра (фиг. 2, в, изменяется величина -т (фиг. 2, с) на Ат, что г) на величины At/4 и А Uj. Соответственно изменяется величина т (фиг. 2, д) на Ат, что фиксирует осциллограф. Математически из уравнения (1) получаем Ш, Ш7, + Д/СУ t,. Первое слагаемое равенства (4) обусловлено нелинейностью исследуемого процесса, второе- зависимостью Яи от уровня напряжения. Отличия предлагаемого устройства выявлятся отчетливо, если рассмотреть полный дифференциал от С/т из уравнения (1) df/, dUi, - dKu t, - Ко d/, (5) конечных приращениях А, - Af/7, - А/Си - Ко А,(6) ак как в предлагаемом устройстве t const, составляющая Ко А, О,(7) то выражает существо изобретения. Составляющая /Си является инструменальной погрещностью известного устройства ограничивает точность измерений, так как Предлагаемое устройство не имеет этой погрешности 0, благодаря чему повышается точность измерения, если КцТ является основной составляющей общей погрешности. Предмет изобретения Измерительное устройство нелинейности пилообразного напряжения, зависимое от авт. св. № 335618, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, оно снабжено схемой запоминания и дополнительной регулируемой линией задержки, включенной между генератором пилообразного наоряжения и дополнительной линией задержки, причем схема запоминания включена между пороговой схемой и фильтром.