Устройство для измерения и регистрации амплитуды знакопеременного импульсного напряжения Советский патент 1974 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерениях параметров кратковременных знакопеременных импульсных процессов, а также переходных процессов, возникающих Б различных объектах при воздействии на них взрывов, ударов и т. д.

Известны устройства для измерения и регистрации амплитуды знакопеременного импульсного напряжения, содержащие нульорган, преобразователь код-напряжение, регистр с триггером знака, блок выбора адреса, генератор образцовой частоты, счетчик импульсов и запоминающее устройство.

Однако такие устройства имеют узкую область применения, обусловленную типом носителя информации, аналоговое представление измерительной информации, затрудняющее связь с устройствами регистрации, больщой объем регистрируемой избыточной информации, что ведет к увеличению требуемой емкости оперативного запоминающего устройства, а следовательно, к увеличению объема, веса и энергопотребления устройства.

Целью изобретения является измерение и регистрация особых точек знакопеременного импульсного процесса и уменьщение избыточной информации, что в конечном счете расширяет функциональные возможности устройства.

Под особыми точками понимаются точки экстремумов функции входного сигнала.

Для достижения этой цели в предлагаемое устройство введены схемы совпадения, коммутатор, два триггера управления, две двухвходовые схемы совпадения «И, двухвходовая схема «ИЛИ, два одновибратора, причем входы схемы совпадения соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами

триггеров преобразователя код-напрял ения и регистра, выход схемы совпадения связан с одним входом коммутатора, на второй вход которого подключен выход преобразователя код-напряжение, вход коммутатора соединен

с выходом триггера знака, а два выхода коммутатора соединены с входами триггера управления, каждый выход которого связан с одним входом двухвходовой схемы совпадения «И, вторые входы которых объединены и связаны

с выходом нуль-органа и одннм из входов регистра, выходы схем регистра совпадения «И подключены к соответствующим входам второго триггера управления, к каждому выходу которого подключен одновибратор, а выходы

одновибраторов через двухвходовую схему «ИЛИ соединены со входом управления блока выбора адреса, выход которого подключен к одному из входов запоминающего устройства, причем генератор опорной частоты, счетчик импульсов, преобразователь код-напряжение и нуль-орган соединены последовательно, кроме того, преобразователь код-напряжение связан с коммутатором и запоминающим устройством, счетчик импульсов также соединен с запоминающим устройством.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения и регистрации амплитуды знакопеременного импульсного напряжения содержит нуль-орган 1, преобразователь 2 код-напряжение, счетчик 3 импульсов, генератор 4 опорной частоты, запоминающее устройство 5, блок 6 выбора адреса, регистр 7, триггере знака, схему совпадения9, коммутатор 10, триггер 11 управления, двухвходовые схемы совпадения «И 12 и 13, триггер 14 управления, одновибраторы 15 и 16, двухвходовую схему «ИЛИ 17.

Преобразователь код-напряжение в устройстве может быть выполнен по методу счета квантов: с уравновешиванием измеряемого напряжения ступенчатой пилой, линейно изменяющимся компенсирующим напряжением, интегрирующего типа с преобразователем в интервал времени и методу поразрядного уравновешивания.

Работу предлагаемого устройства рассмотрим на примере аналого-цифрового преобразователя, выполненного по методу счета квантов с уравновеш-иванием измеряемого напряжения ступенчатой нилой. Работа устройства с другими указанными выше типами аналогоцифровых преобразователей полностью аналогична рассматриваемому случаю.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход нуль-органа 1 поступает измеряемое нанряжение, представляющее собой знакопеременный импульсный процесс. На второй вход нуль-органа 1 ноступает компенсирующее напряжение, имеющее вид ступенчатой пилы. В момент начала измерения триггер 8 ставится в позицию, соответствующую полярности действующего на входе устройства измеряемого сигнала. В соответствии с полярностью входного сигнала триггер 8 управляет коммутатором 10, подключая одновременно входы коммутатора ко входам триггера И управления следующим образом: при положительной полярности входного напрял ;ения вход коммутатора «установка в О соединен со входом триггера 11 «установка в «О, а вход коммутатора 10, соединенный с выходом схемы совпадения 9, нодключен к входу «установка в 1 триггера И. При отрицательной полярности измеряемого сигнала коммутатор осуществляет нротивоположное подключение входных сигналов ко входам управления триггера И. В момент равенства входных напряжений срабатывает нуль-орган 1. Выходной HIMпульс нуль-органа проходит через одну из выбранных триггером 11 управления двухвходовых схем совпадения 12 или 13 на один из входов второго триггера 14 управления. Пришедший импульс на вход триггера i4

управления изменяет его состояние в том слу-. чае, если триггер 14 к моменту прихода импульса находится в состоянии, не соответствующем приходящему импульсу. Изменение состояния второго триггера 14 управления происходит только в тот момент, когда меняется характер монотонности измеряемого процесса. При этом своим выходным сигналом по одному из выходов триггер 14 запускает одновибратор 15 или 16, выходной импульс которого проходит двухвходовую схему «ИЛИ 17 и поступает на вход блока 6 выбора адреса. По пришедшему импульсу блок 6 выбора адреса подает на оперативное запоминающее устройство 5 управляющий сигнал на выбор адреса и запись по выбранному адресу кода результата измерения и кода времени точки процесса, соответствующей изменению монотонности процесса. По задапному фронту выходного импульса нуль-органа 1 происходит перепись кода полученного результата измерения в регистр 7.

Как указано выше, регистрация результатов в запоминающем устройстве 5 будет происходить только в тот момент, когда процесс изменит характер монотонности. Предположим, что входной сигнал монотонно возрастает, значения его положительны. В этом случае, импульс с выхода преобразователя 2 «установка в О проходит через коммутатор 10 на вход «установка в О триггера 11 управления, в результате чего триггер И дает сигнал запрета на схему совпадения 13 и разрешение на схему совпадения 12. В процессе набора кода в преобразователе 2 будет сформирован код, равный зарегистрированному в регистре 7 и соответствующий предыдущему результату измерения. Поскольку процесс монотонно возрастающий, то срабатывание нуль-органа 1 произойдет позже момента совпадения кодов преобразователя 2 и регистра 7. В момент совпадения кодов с выхода схемы совпадения 9 через коммутатор 10 на вход «установка в I триггер 11 проходит импульс, устанавливающий триггер 11 в единичное состояние, при котором с него снимается разрешение на схему совпадения 13 и затрат на схему совпадения 12. Импульс с выхода нуль-органа 1 в момент сравнения измеряемого и компенсирующего нанряжений проходит через схему совпадения 13 на вход второго триггера 14 управления. Если последний установлен в состояние, соответствующее выходному импульсу схемы совпадения 13, то это свидетельствует о том, что нет изменения монотонности процесса, установленной на предыдущих циклах измерения, процесс остается монотонно возрастающим. Если выходной импульс схемы совпадения 13 изменяет состояние триггера 14 управления, то это свидетельствует об изменении монотонности процесса, и выходным импульсом но одному из своих выходов триггер 14 запускает одновибратор 15 или 16. Через схему «ИЛИ 17 импульс одновибратора проходит на вход блока 6 выбора адреса.

По пришедшему импульсу блок б выбора адреса формирует сигнал выбора адреса, по которому осуществляется запись кода результата измерения и кода момента времени, соответствующих точке изменения монотонности процесса.

Одновременно с этим, по заднему фронту выходного импульса нуль-органа 1 производится перепись в регистр 7 кода полученного результата измерения.

Таким образом, на следующем цикле измерения предлагаемое устройство будет производить анализ монотонности процесса, осуществляя сравнение с кодом, нолученным на данном цикле измерения.

При монотонно возрастающем процессе триггер 11 угфавления всегда будет переводиться в единичное состояние импульсом с выхода схемы совпадения 9 раньше, чем срабатывает нуль-орган 1, т. е. импульс с выхода нуль-органа 1 при монотонно возрастающем процессе всегда будет поступать на одии и тот же вход второго триггера 14 управления, поддерживая его в одном и том же устойчивом состоянии. При монотонно убывающем процессе импульс с выхода нуль-органа 1 поступит на двухвходовые схемы совнадения 12 и 13 раньше, чем импульсом с выхода схемы совпадения 9 перебросится в единичное состояние триггер 11 управления. При монотонно убывающем процессе, следовательно, выходноГ импульс схемы «И 12 будет поступать на другой вход триггера 14, также поддерживая последний в устойчиво:. состоянии, соответствующем убываиию нроцесса. Переход триггера 14 из одного устойчивого состояния в другое нроисходит только в моменты измеиения монотонности процесса. Для того, чтобы состояние триггера 14 управления не изменялось при изменении полярности измеряемой величины, а определялось лишь характером монотонности процесса (убывание или возрастание) сигналы с выхода схемы совпадения 9 и с выхода «устаиовка в О преобразователя 2 подключается к другим входам триггера 11 с помощью коммутатора 10, управляемого триггером 8 знака. Работа устройства нри этом остается полностью аналогичной рассмотренной выше, и состояние второго триггера 14 уиравления не будет зависеть от полярности входного сигиала.

Как следует из рассмотрения работы устройства, оно позволяет осуществить сжатое представление исследуемого процесса, измерение и регистрацию только особых точек нроцесса: его чередующихся наибольших и наименьших значений и моментов времени нх наступления. При нодобном представлении исследуемого процесса не происходит потери ииформации о тонкой структуре процесса, что озволяет использовать предлагаемое устройство в отличие от известных для измерения и регистрации знакопеременных импульсных нроцессов, содержащнх значительные герметнческие компоненты. Такое представление исследуемого процесса позволяет уменьшить до минимума объем избыточной информации, требуемую емкость памяти оперативного запоминающего устройства при сохранении информации о структуре измеряемого процесса.

Введенные блоки позволяют осуществить регистрацию особых точек знакопеременного импульсного процесса при применении аналогоцифровых преобразователей с уравновешиванием пилообразным компенсирующим напряжением, интегрирующего типа с преобразованием измеряемой величины в интервал времени. В этих случаях коды результатов измерений снимаются с выходов счетчика импульсов,

осуществляющего измерение интервала времени, пропорционального измеряемой величине. Кроме этого, решение быть применено в преобразователях поразрядного уравновешивания, схема сравнения кодов для которых

должна выполняться не по признаку равенства кодов, а по признаку определения соотношения кодов «больше-меньше. Работа устройства при этом полиостью аналогична рассмотренному выше случаю построения аналого-цифрового преобразователя.

Предмет изобретения

Устройство для измерения и регистрации

амплитуды знакопеременного импульсного напряжения, содержащее нуль-орган, преобразователь код-нанряжение, регистр с триггером знака, блок выбора адреса, генератор образцовой частоты, счетчик импульсов и запомииающее устройство, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены схема совпадення, коммутатор, два триггера управления, две двухвходовые схемы совиадения

«П, двухвходовая схема «ИЛП и два одновибратора, причем входы схемы совпадения соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами триггеров преобразователя код-напряжения и регистра, выход схемы

совпадения связаи с одним входом коммутатора, на второй вход которого подключен выход преобразователя код-напряжение, вход коммутатора соедииен с выходом триггера знака, а два выхода коммутатора соединены с в.ходами

триггера унравления, выход которого связан с одним входом двухвходовой схемы совпадения «И, вторые входы которых объединены и соединены с выходом нуль-органа и одним из в.ходов регистра, выходы схем регистра совпадения «П подключены к соотвегствующим в.ходам второго триггера управления, к выходу которого подключен одновибратор, а выходы одиовибраторов через двухвходовую схему «ИЛП соединены со входом управления блока выбора адреса, выход которого подключен к одному из входов запоминающего устройства, причем генератор опорной частоты, счетчик импульсов, преобразователь код-напрял ение и нуль-орган соединены последовательно, кроме того, преобразователь код-напряжение связан с коммутатором и запоминающим устройством, счетчик импуль-. сов также соединен с запоминающим устройством,

11

п