Стробированный измеритель слабых импульсных сигналов Советский патент 1979 года по МПК G01R19/04 

(54) СТРОБИРОВАННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СЛАВЬК ИМПУЛЬСНЫХ

СИГНАЛОВ . меряемого и образцового сигналов. Широкополосный тракт имеет плохую помехозащищенность и высокий уровейь собственных шумов, что влияет, на погрешность измерения. Блок измерения полярности ограничивает возможности применения устройства. Если схема изменения полярности выполнена н,а механических контактах, то ограничивается частота следования .измерительных импульсов. Если она выполнена на бесконтактных элементах, бприсутствует погрешность 6т неоднозначности пропускания импульсов разной полярности. Блок изменения полярности независимо от еговыполне ния создает коммутационный шум, кото рый уменьшает точность устройства. С целью повышения точности в стро бированном измерителе импульсных сигналов, содержащем индикатор, источники измеряемого и образцового Сигналов,выходами соединенные с входом стробированного приемника, а вхо дами - с блоком управления, один из выходов которого связан с управляющим входом стробированного приемника меящу стробированным приемником и йндйкаТорЬмвведены последовательно соединенные избирательный усилитель и фазовый детектор, опорный вход которого связан с блоком управления На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма напряжений в различных точках устройства, получаемых при его работе. .Устройство срстоит из источника 1 и источника 2 сигналов, связанных с входом стробированного приемника 3, и последовательно соединенных и.збирателъного усилителя 4, фазового детектора 5 и индикатора 6. Блок управления 7 связан с ;входами управления источников 1 и 2 сигналов, стробироЪанного приёмника и опорйым входом фазового детектора. Устройство работает следующим образом. . ,. -. Источники 1 и 2 измеряемого 8 (см.фиг.2) и образцового.9 сигналоб периодически и попеременно запуска10ТСЯ блоком управления 7. Последовательность измеряемого и образцового сигналов 10 поступает на Вход стро©ированного приемника 3, который открывается блоком управления на время действия сигналов 19. Усиленны йз1йерйемый и образцовый сигналы 11 поступают на вход избирательного уси лителя 4. Избирательный усилитель,, резонансная частота которого равна частоте следования импульсов, выделяет огибающую сигнала, амплитуда которого пропорциональна разности вольт-секундных площадей измеряемог и образцового сигналов, а фаза опре деляет, какая из площадей больше. Любой сложный периодический сигнал может быть представлен в виде суммы элементарных гармонических сигналов. Пусть заданы в интервале t функция fg(t) , описывающая измеряемый сигнал, и функция ig(t в интервалеТ/2 + tg,описывающая образцовый сигнал. Эти периодически повторяются с частотой Si.-2iilT , где Т - период повторения. Сдвинуты сигналы относительно друг друга наТ/2. Подобные функции могут быть представлены рядом Фурье f(t)4 + 2: (а coSnat + bnSinn Hi), u n 1 где ао/2 - постоянная состав.ляющая (среднее значение), Ь амплитуды косинусоидальных и синусоидальных члейов разложения ; f (t) . Эти величины определяются виражениямй (t).cft (tV cosnnt-iit ; (9) 2 b (b -$innQ.idi (4) ; Согласно теореме о преобразовании суммы колебаний легко записать сигнал, воздействующий на вход стро-, бированного приемника 3. . at)fgCt)+f5(t)4 2--H2(a.co§BQtf .2 b -sinaflt)+ fl.+ Z (a -c6snat + 2 b Sinnnt) Стробированный приемник усиливает поступивший на его вход сигнал . H,,lt), где к - коэффициент усиления приемника, Избирательным усилителем 4 из всех составляющихспектра усиливаются только Составляющие, имеющие частоту, равную частоте повторения измерительного или образцового сигнала. Поэтому выходной сигнал 12 избирательного у;силителя (см.фиг.2) может быть записан f(2(t)K- -соз nt +b|- smat+a|cosnt-f + b - innt;),. . (t) где К - коэффициент передачи усилителя на частоте Si . Таким образом, выходное напряжение избирательного усилителя определяется амплитудами косинусоидальньк и синусоидальных членов разложения fgXt) И fg (t) на частоте St , т.е. при n«1. Воспользовавшись выражения ми (3) и (4), определяют коэффициен ты Igitl-cogat-dt ; (8) bJ |r/Vg(t)-SinAt-dt ; 19) 92 7 а /9()-co$nt-dt, со) , 7Г2 9 ., 1 Г/ Vt) (и) Если длительность импульсов мень ше периода повторения, т.е. t выражения (9) и (11) обращаются в нуль, а коэффициенты при косинусоидальных членах разложения могут быть записаны ) г rf- I 4 9 ) Л Таким образом, эти коэффициенты пропорциональны вольт-секундной площ ди импульсов измерительного и образцового сигналов. Подставляя их значения по формулам (12) и (13) в уравнение (7), получают окончательный результат; . .Т .4(t)K-K: . 4 (t).dt-/ fg (t}-dt ) cosat - о -С)Из выражения (14) видно, что амплитуда напряжения частоты на вьЬсоде избирательного усилителя пропорци.рнальна разности вольт-секунДнызг пШщадей измерительнЬго и образцового сигналов, а фаза определяет, какая из.площадей больше.. , Синусоидальный сигнал поступает . на фазовый детектор 5, который преобразует его в пропорциональное напряжение, поступающее на йзМёрйтельный прибор 6. Изменением величины образцового сигнала по нулевому показанию измерительного прибора устанавливают равенство образцового сигнала измеряемому. Тем самым добиваются равенства вольт-секундных площадей этих сигналов. Блок управления 7 вырабатывает импульсы запуска источников 1 и 2, импульсы, стробирующие приемник 3, и опорный сигнал для фазового детек- тора ) 5. Таким образом,точность измерения устройства повышается благодаря тоМу/ что избирательный усилитель, имея узкую полоску пропускания по часто- ., те , уменьшает уровень шумов по сравнению с известной схемой. Избирательный усилитель усиливает только разность сигналов, а не весь сигнал, усилитель не перегружаё тся, требует ся меньший динамический диапазон. При этом уменьшаются нелинейные искаже.ния. Устраняется схема изменения полярности, что уменьшает уровень шумов и снижает ограничения по частоте следования импульсзов, т.е. увеличивается быстродействие схемы. Формула изобретения Стробированный измеритель, слабых импульсных сигналов, содержащий индикатор; источники измеряемого и об:разцового сигналов,выходами соёдйненпые с входом стробированного приемника, а входами - с блоком управления, один из вь1ходов которого связан с управляющим входом стробированного приемника, от ли чаю щи и с я тем, что/ с целью пойьвиенйя точности и быстродействия, между стробированным прИ(ЭМнйкШ и инДикатсэром введенй п6|Слёйо ауёЛ ЬШсЬедйнён избирательньгй усилитель и фазовый детектор, опорйыййход которого сзвязан с блоком управления. Источники информации, принятые во внимание при экспёртизё 1. Козлов о.п. и др. Лабораторная установка и приборы для измерения Магнитный потоков и времени переагничивани малогабаритных сердечников. Труды метрологических институтов СССР, вып.133, 1971, С.234. 2. Авторское свидетельство №513320, кл. (5 0117 19/04, 1975.