Корредометрический цифровой измеритель действующего значения сигнала Советский патент 1978 года по МПК G06F17/18 G06G7/52 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к цифровым приборам для измерения действующего значения детерминированных и случайных сигналов, и может быть использовано в технике связи, в производстве и испытаниях различных радиоэлектронных приборов и систем, а также в процессе научных исследований.

Известен коррелометрический измеритель эффективного значения сигнала, построенный по автокомненсационной схеме с цифро-аналоговым преобразователем и источником опорного напряжения в обратной связи, содержащий формирователь опорного переменного напряжения, запоминающий элемент, масштабный преобразователь, устройство сравнения, устройство уравновешивания и измерительный орган. Подобные измерители также содержат множество аналоговых узлов, они конструктивно сложны, нестабильны, обладают относительно большой погрешностью измерения на инфранизких и радиочастотах 1.

Известный цифровой коррелометр, работающий в режиме измерения действующего значения сигнала, имеет двухканальную структуру и содержит два генератора вспомогательного сигнала. Это вызывает конструктивную слол ность прибора и отрицательно сказывается на стабильности метрологических характеристик.

Известен цифровой коррелометр, работающий в режиме измерения действующего значения сигнала, имеющий входной усилитель, генератор псевдослучайных чисел с коммутатором, два цифро-аналоговых преобразователя, два компаратора, генератор тактовых импульсов, умнол итсль, интегратор, схему считывания и регистрирующее устройство. Второй входной усилитель, сдвиговый регистр и остальные умножители и интеграторы при этом не используются, а выход первого усилителя соединен со входами обоих компараторов и схема считывання выполняет онерацию извлечения квадратного корня 2.

В этом цифровом коррелометре в режиме измерения действующего значения сигнала TaKHie сохраняется двухканальная структура, много аналоговых узлов и относительно большая нестабильность и погрешность результатов измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Для этого в известный цифровой коррелометр, работающий в режиме коррелометрического цифрового измерителя действующего значения сигнала, содержащий входной усилитель, подключенный к первым входам двух компараторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, генератор псевдослучайных чисел, подключенный через цнфро-аналоговый преобразователь к третьему входу второго компаратора, две группы двухвходовых вентилей, причем первые входы второй группы вентилей соединены с выходом второго компаратора, а выходы обеих групп вентилей подключены ко входам решающего блока, соединенного с регистрирующим устройством, введены аналоговый сумматор, логический инвертор и источник калиброванного напряжения, при этом выход источника калиброванного напряжения подключен к первому входу аналогового сумматора, вторым входом соединенного с выходом цифро-аналогового преобразователя, а выходом - с третьим входом первого компаратора, выходы прямого кода генератора псевдослучайных чисел подключены ко вторым входам второй группы вентилей, выходы дополнительного кода генератора псевдослучайных чисел соединены со вторыми входами первой группы вентилей, первые входы которой через логический инвертор соединены с выходом первого компаратора, а переключающий вход генератора псевдослучайных чисел подключен ко второму выходу генератора тактовых импульсов.

Таким образом, в предлагаемом устройстве используется имеющаяся цифровая информация о величине каждой реализации вспомогательного случайного процесса, что позволяет определить эффективное значение измеряемо-го сигнала путем относительно простой цифровой обработки этой информации совместно с цифровыми результатами квантования сигнала и получить при этом значительно меньшую погрешность измерения по сравнению с прототипом.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого коррелометрического цифрового измерителя действующего значения сигнала.

Коррелометрический цифровой измеритель действующего значения сигнала содержит входной усилитель 1, выход которого соединен с первыми входами компараторов 2 и 3, источник 4 постоянного напряжения, подключенный ко входу аналогового сумматора 5, выход которого соединен с другим входом компаратора 2, генератор 6 тактовых импульсов, первый выход которого соединен со входами тактовых импульсов компараторов 2 и 3, а другой выход - со входом переключения генератора 7 псевдослучайных чисел, выходы прямого кода которого соединены со входами цифро-аналогового преобразователя 8 и с одними входами группы вентилей 9, а выходы дополнительного кода - с одними входами другой группы вентилей 10, другие входы которой через логический инвертор 11 подключены к выходу компаратора 2, а другие входы группы вентилей 9 соединены с выходом компаратора 3. Выход цифро-аналогового преобразователя 8 соединен с другим входом аналогового сумматора бис другим входом компаратора 3, выходы группы вентилей 9 и 10 соединены со входами решающего блока 12,

выход которого соединен с регистрирующим устройством 13.

Измеряемый сигнал центрируется и приводится к требуемому масштабу во входном усилителе 1 и поступает на первые входы компараторов 2 и 3, на вторые входы которых поступают импульсы от выхода генератора 6 тактовых импульсов. С одних выходов генератора 7 псевдослучайных чисел параллельный

прямой код какого-либо числа поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 8 и на вторые входы второй группы вентилей 9, а дополнительный код этого же числа с других выходов генератора 7 поступает на вторые

входы первой группы вентилей 10. На выходе цифро-аналогового преобразователя 8 имеется положительный вспомогательный сигнал, соответствующий прямому коду псевдослучайного числа и поступающий на третий вход комнаратора 3 и на второй вход аналогового сумматора 5, на первый вход которого с выхода источника 4 калиброванного напряжения поступает отрицательное напряжение. Вспомогательный сигнал с выхода сумматора 5 ностунает на третий вход компаратора 2. В моменты поступления тактовых импульсов компараторы 2 и 3 производят сравнение величины измеряемого сигнала с величинами вспомогательных сигналов, при этом результат сравнения представляется на выходе этих компараторов в виде логических сигналов. С другого выхода генератора 6 тактовых импульсов импульсы, сдвинутые по времени по отношению к основным тактовым импульсам, поступают на переключающий вход генератора 7 псевдослучайных чисел. Таким образом, после каждого тактового импульса независимо от результата сравнения сигналов в компараторах 2 и 3 происходит смена псевдослучайного

числа и соответственно смена величин вспомогательных сигналов. Выходной сигнал компаратора 2 через логический инвертор И поступает на первые входы первой группы вентилей 10, а выходной сигнал компаратора 3 - на

первые входы второй группы вентилей 9. Сигналы с выходов обеих групп вентилей 9 и 10 поступают на решающий блок 12, выполняющий усреднение за время измерения, умножение на два и извлечение квадратного корня.

Нолученная оценка эффективного значения сигнала с выхода этого блока поступает па регистрирующее устройство 13.

Формула изобретения

Коррелометрический цифровой измеритель действующего значения сигнала, содержащий входной усилитель, подключенный к первым входам двух компараторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, генератор псевдослучайных чисел, подключенный через цифро-аналоговый преобразователь к третьему входу второго компаратора, две группы двухвходовых вентилей, причем первые входы второй группы вентилей соединены с выходом второго компаратора, а выходы обеих групп вентилей подключены ко входам решающего блока, соединенного с регистрирующим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены аналоговый сумматор, логический инвертор и источник калиброванного напряжения, при этом выход источника калиброванного напряжения подключен к первому входу аналогового сумматора, вторым входом соединенного с выходом цифро-аналогового преобразователя, а выходом - с третьим входом первого компаратора, выходы прямого кода генератора псевдослучайных чисел подключены ко вторым входам второй группы вентилей, выходы дополнительного кода генератора псевдослучайных чисел

соединены со вторыми входами первой группы вентилей, первые входы которой через логический инвертор соединены с выходом первого компаратора, а переключающий вход генератора псевдослучайных чисел подключен ко второму выходу генератора тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Клисторин И. Ф. Цифровые вольтметры переменного тока. - «Приборы п системы управления, 1973, АО 2, с. 31-35. 2. Авторское свидетельство СССР .0421011, кл. G 06F 15/34, 27.03.72.