Устройство для измерения ударных импульсов с защитой от помех Советский патент 1979 года по МПК G01R13/02 

Изобретение относится к цифровым измерительным системам, а именно к устройствам для измерения параметров ударных импульсов с защитой от помех, в частности пикового значения ударных импульсов и его площади. Известно устройство для измерения ударных импульсов, содержащее последовательно соединенные усилитель, фильтр, анализатор и измеритель параметров импульса с индикатором 1. В этом устройстве для уменьщения уровня помех используется фильтр, который вносит фазовые и амплитудные искажения в полезный сигнал. В результате такого выполнения устройства снижается точность измерения пикового значения ударного импульса. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения ударных импульсов с защитой от помех, содержащее интегратор, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения - с одним входом второго нуль-органа, выходы нуль-органов подключены к входам блока логических элементов, выходы которого соединены соответственно с первыми входами счетных декад младщего и старщего разрядов, выходы которых соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с другими входами нуль-органов, к вторым входам счетных декад младшего и старшего разрядов подключена шина сброса, шина перезаписи и индикатор 2. Недостаток этого устройства состоит в сравнительно высокой относительной погрешности при измерении пикового значения ударного импульса при наличии помех, предшествующих ударному импульсу, и во время самого ударного процесса. Цель изобретения состоит в уменьшении относительной погрешности измерения. Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство для измерения ударных импульсов с защитой от помех, содержащее интегратор, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения - с одним входом второго нуль-органа, выходы нуль-органов подключены к входам блока логических элементов, выходы которого соединены соответственно с первыми входами счетных декад младшего и старщего разрядов, выходы которых соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с другими входами нуль-органов, к

вторым входам счетных декад младшего и старшего разрядов подключена шина сброса, шину перезаписи и индикатор, введены дополнительная счетная декада, регистр памяти, коммутатор, два элемента И и триггер, один вход дополнительной счетной декады соединен с выходом счетной декады старшего разряда, а другой вход - с шиной сброса, управляющие выходы дополнительной счетной декады через коммутатор соединены с первым элементом И, выход которого соединен с единичным входом триггера, с нулевым входом которого соединена шина сброса, к выходу триггера подключен один вход второго элемента И, к другому входу которого подключена шина перезаписи, выход второго элемента И подключен к регистру памяти, вход которого соединен с информационным выходом дополнительной счетной декады, а выход - с индикатором.

Такое выполнение позволило осуш,ествить защиту от помех на различных уровнях, не искажая полезного сигнала ударного импульса, и тем самым уменьшить относительную погрешность устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схемаустройства для измерения ударных импульсов с защитой от помех; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу предложенного устройства.

Устройство для измерения ударных импульсов содержит интегратор /, нуль-органы 2 и 3, делитель 4 напряжения, блок 5 логических элементов, цифро-аналоговый преобразователь 6, счетные декады 7 и 5 старшего и младшего разрядов, дополнительную счетную декаду Я регистр 10 памяти, индикатор //, коммутатор 12, элементы И 13 и 14, триггер 15. Кроме того, имеются шина 16 сброса и шина 17 перезаписи и управляющий вход 18 интегратора 1.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент импульсом, приходящим на шину 16 сброса, счетные декады 7-9 устанавливаются в нулевое состояние.

При поступлении на вход устройства напряжения ударного импульса при отсутствии на управляющем входе 18 интегратора 1 напряжения интегратор / работает в режиме усиления и нормирования входного сигнала. Сигнал с выхода интегратора / подается на первые входы двух нуль-органов 2 и 5, на вторые входы которых поступает напряжение с выхода цифро-аналогового преобразователя 6. На выходах нуль-органов 2 и 5 образуется положительный перепад напряжения, если входное напряжение превышает нулевой уровень. Эти перепады напряжения преобразуются в блоке 5 логических элементов в электрический сигнал, который управляет работой счетных декад 7 и 8 старшего и

младшего разрядов. В процессе измерения пикового значения ударного импульса напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 6 будет повышаться до тех пор, пока не сравняется с измеряемым

входным напряжением.

В этом случае блок 5 логических элементов перестает управлять работой счетных декад 7 и S старшего и младшего разрядов и процесс измерения заканчивается.

При последующем увеличении измеряемого входного напряжения в счетные декады 8 и 7 младшего и старшего разрядов вновь будут поступать импульсы до выравнивания напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 6 с измеряемым входным напряжением.

При наличии помех процесс измерения пикового значения ударного импульса происходит следующим образом.

С выхода декады 7 старшего разряда

на вход дополнительной счетной декады 9 последовательно поступают пачки импульсов (фиг. 2а). Количество импульсов в пачках соответствует амплитуде каждого измеряемого импульса, в том числе и импульсов помех. Далее информация переписывается с дополнительной счетной декады 9 в регистр 10 памяти и поступает на индикатор //. С целью исключения индикации импульсов помех в данном устройстве разрешение на перезапись поступает только в том случае, если количество импульсов, поступивших на вход дополнительной счетной декады 9, превысит заранее выбранное значение, устанавливаемое относительно

счетной декады 7 старшего разряда.

В устройстве можно установить семь значений уровней защиты.

Дополнительная счетная декада 9 работает в коде «1-2-4-8.

Выходы дополнительной счетной декады 9 представляют собой инвертированные выходы триггеров, на которых выполнена счетная декада 9, при этом нумерация выходов производится согласно весовому значению разряда.

В зависимости от того, какие входы 19-

21 коммутатора 12 замкнуты, на элемент

И 13 подаются сигналы с любого из трех

выходов дополнительной счетной декады 9

(фиг. 2 б, в, г).

Значения уровней зашиты в зависимости от включенных входов 19--21 коммутатора 12 приведены в таблице (Р-разомкиуты, 3 - замкнуты).

Сигналы с выхода элемента И 7 в зависимости от установленного с помощью коммутатора 12 значения уровня защиты имеют вид импульсных напряжений (фиг. 2 д, е, ж, 3, и, к, л). Как видно из приведенных временных графиков, импульс иа выходе элемента И 13 появляется только после прохождения входного импульса, соответствующего установленному значению уровня защиты. Сигнал с выхода элемента И }3 поступает на единичный вход триггера 15, на выходе которого появляется положительный потенциал (фиг. 2о). Этот потенциал, поступающий на один из входов элемента И J4, разрешает прохождение импульса перезаписи (фиг. 2м) с щины 17 перезаписи на выход элемента И 14. С выхода элемента И 14 импульс (фиг. 2«) поступает на регистр 10 памяти.

После перезаписи информации о пиковом значении входного ударного импульса в регистр W памяти импульсов сброса (фиг. 2н) сбрасывается потенциал на выходе триггера 15 (фиг. 2о) и по шине 16 сброса импульсом сброса обнуляются счетные декады 7 и старшего и младшего разрядов и дополнительная счетная декада 9.

Таким образом, все импульсы помех, значения которых лежат ниже установленного уровня защиты, на регистр 10 памяти не поступают и индикатором 7/ не фиксируются.

При подаче на управляющий вход 18 интегратора 1 напряжения управления от блока выбора режима работы (не показан) интегратор работает в режиме интегрирования входного ударного импульса и в этом случае устройство измеряет не пиковое значение ударного импульса, а площадь под кривой ударного процесса, пропорциональную изменению скорости соударения двух тел. При этом защита от помех осуществляется также, как и при измерении пикового значения ударного импульса.

Данное устройство значительно уменьшает относительную погрешность измерения за счет исключения измерения импульсов помех и повышает качество проводимых испытаний.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения ориентировочно составляет 50 тыс. руб.

Формула изобретения

Устройство для измерения ударных импульсов с зашитой от помех, содержаш.ее интегратор, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения - с одним входом второго нуль-органа, выходы нуль-органов

подключены к входам блока логических элементов, выходы которого соединены соответственно с первыми входами счетных декад младшего и старшего разрядов, выходы которых соединены с входами цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя соединен с другими входами нуль-органов, к вторым входам счетных декад младшего и старшего разрядов подключена шина сброса, шину перезаписи и индикатор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, в него введены дополнительная счетная декада, регистр памяти, коммутатор, два элемента И и триггер, один вход дополнительной счетной декады соединен с выходом счетной декады старшего разряда, а другой вход - с шиной сброса, управляющие выходы дополнительной счетной декады через коммутатор

соединены с первым элементом И, выход которого соединен с единичным входом триггера, с нулевым входом которого соединена шина сброса, к выходу триггера подключен один вход второго элемента И, к другому входу которого подключена шина перезаписи, выход второго элемента И подключен к регистру памяти, вход которого соединен с информационным выходом дополнительной счетной декады, а выход -

с индикатором.

1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент Австрии ,№ 3i3606, кл. 42 К, 2, 1971.

2.Патент США N 3286253, кл. 340-347, 1966.

пппппппппп