Устройство для измерения и регистрации однополярных однократных сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01R13/02 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано для исследования переходных режимов в различных системах. Наиболее близким к предлагаемому по технической с:.лдности является устройство для измерения и регистрации однополярных однократных сигналов, содержащее последовательно соединенные входной усилитель, аналогоцифровой преобразователь и блок памя ти, а также формирователь синхроимпульсов, генератор счетных импульсов выход которого соединен с входом делителя частоты следования импульсов и блок обработки и регистрации fl . Недостатком данного устройства является большое время обработки результатов измерения. Цель изобретения - уменьшение вре мени обработки результатов измерения Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения и регис трации однополярных однократных сигналов, содержащее входной усилитель, формирователь синхроимпульсов, генератор счетных импульсов, выход кото ррго соединен с входом делителя частоты следования импульсов, и блок обработки и регистрации, снабжено ин тегрирующим преобразователем напряжение-частота с импульсной обратной связью, триггером и двумя преобразователями длительности прямоугольных импульсов в код, кодовые выходы которых соединены поразрядно между совой и с основными входс1ми блока обработки и регистрации, дополнительнее входом подключенного к дополнительному выходу второго преобразователя длительности прямоугольных импульсов в код, сигнальный вход которого связан со вторым вьрсодом триггера, а счетный вход - с выходом делителя частоты следования импульсов и счетным входом первого преобразователя длительности прямоугольных импульсов в код, сигнальный вход которого соединен с первьм выходом триггера, входом подключенного к выходам формирователя синхроимпульсов и интегрирующего преобразователя напряжение-частота с импульсной обратной связью, вход которого связан с выходом входного усилителя. Преобразователь длите.)1ьности прямоугольных импульсов в код снабжен формирователем импульсов, элементом И-НЕ, усилителем-инвертором, переключателем, счетчиком импульсов и

блоком элементов И-НЕ, выходы которого соединены с кодовыми выходами преобразователя длительности, управляющие входы с выходом усилителяинвертора, а кодовые входы - с кодовыми выходами счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к: выходу элемента , а установочный вход - к подвижному контакту переключателя, первый неподвижный контакт которого связан с шиной положительного напряжения, а второй неподвижный контакт - с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, а вход - с вторым входом элемента И-НЕ, входом -усилителя-инвертора и сигнальным входом преобразователя длительности, счетный.вход которого подключен к третьему входу элемента И-НЕ, причем выход усилителя-инвертора второго. преобразователя длительности связан с дополнительным выходом второго преобразователя длительности прямоугольных импульсов в код.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство состоит из формирователя 1 синхроимпульсов, входного усилителя 2, интегрирующего преобразователя 3 напряжение-частота с импульсной обратной связью, триггера 4, генератора 5 счетных импульсов, делителя 6 частоты следования импульсов, первого и второго преобразователей 7 и 8 длительности прямоугольных импульсов в код, включающих формирователи 9-1 и 9-2 импульсов, элементы И-НЕ 10-1 и 10-2, усилители-инверторы 11-1 и 11-2, сдвоенный переключатель 12, счетчики 13-1 и 13-2 импульсов и блоки 14-1 и 14-2 элементов И-НЕ, и блока 15 обработки и регистрации.

Устройство работает следукядим образом.

Перед началом работы при отсутствии входного сигнала сдвоенный переключатель 12 устанавливается в положение, при котором на установочные входы счетчиков 13-1 и 13-2 подается положительный потенциал, благодаря чему они переводятся в исходное состяние, соответствующее нулевым уровням напряжения на выходах счетчиков. После этого переключатель 12 устанавливается в исходное рабочее положение..

Пусть в исходном рабочем состояни на первом выходе триггера 4 нулевой уровень напряжения, а на втором выходе - единичный уровень напряжения Эти уровни через инверторы 10-1 и 10-2 поступают на управляющие входы блоков 14-1 и 14-2.При этом все элементы И-НЕ блока 14-2 закрьггы и на всех его выходах уровни напряжения равны нулю. На выходах блока 14 урони напряжения также равны нулю, так как счетчик 13-1 находится в нулевом исходном состоянии.

С приходом сигнала на вход преобразователя 3, на его выходе появляются импульсы, разделенные между собой промежутками времени, равными

At. -i cp

где С - постоянная, характеризующая

коэффициент преобразования; i+ut

( вольтсекундная

площадь входного сигнала под кривой Ugy (t) на промежутке Д1ц(1 + дц ) -t.

Операция интегрирования в преобразователе 3 осуществляется непрерывно, вследствие чего он практически не имеет динамической погрешности.

С приходом первого импульса на вход триггера 4 напряжение на его первом выходе изменяется от нуля до единицы, ,в результате чего на втором выходе формирователя 9 возникает импульс, закрывающий элемент И-НЕ 10, а на первом выходе - импульс, устанавливающий счетчик 13-1 в исходное состояние. После окончания действия этих импульсов элемент И-НЕ 10 открывается и на счетный вход счетчика 13-1 поступает серия импульсов. Блок 14-1 при этом закрыт управляющим сигналом инвертора 11,.а с выходов блока 14-2 на входы регистратора 15 поступает предыдущий код счетчика 13-2, который при обработке информации не принимается во внимание. Момент начсша отсчета чисел отмечается изменением напряжения, поступагацего с выхода инвертора 10 на дополнительный вход регистратора 15, от нуля до единицы.

Первый импульс может поступить на вход триггера 4 с выхода формирователя синхроимпульсов исследуемого процесса.

С приходом второго, импульса на вход триггера 4 единичный уровень напряжения устанавливается на втором выходе триггера 4, блок 8 переходит в режим счета импульсов, заполняющих интервал времени между вторым и третьим выходными импульсами преобразователя 3, а преобразователь 7 - в режим регистрации кода, соответствующего промежутку времени между первым и вторым выходными импульсами преобразователя 3..

На входе блока 15 обработки и регистрации поступает в двоичном коде информация об интервалах времени между выходными импульсами rtpeo6paзователя 3 напряжение-частота. По этим интервсшам времени путем определения средних значений напряжения входного сигнала восстанавливается кривая-входного сигнала и временной 5 интеграл с точным измерением его на границах интервалор времени по соот ношениям II СР ut 3(t -t) где At - измеренный интервал време ни; k - порядковый номер кода. Устройство позволяет сократить п тери информации из-за измеряемости текущего значения сигнат-а и укюньши время обработки результатов измерения. формула изобретения 1. Устройство для измерения и ре гистрации однополярных однократных сигналов, содержсицее входной усилитель, формирователь синхроимпульсов генератор счетных импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты следования импульсов, и бло обработки и регистрации, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени обработки, результатов измерения, оно снабжено интегрирующим преобразователем напряжение-частота с импульсной обратной связью, триггером и двумя преобразователями длительности прямоугольных импульсов в код, кодовые выходы которых соединены поразрядно между собой и с основными входацкш блока обработки и регистрации, дополнительным входом подключенного к дополнительному выходу второго преобразователя длительности прямоугольных импульсов в код, сигнальный вход которого связан со вторым выходом триггера, а счетный вход - с выходом делителя частоты следования импульсов и счетным входом первого преобразова теля длительности прямоугольных импульсов в код, сигнальный вход которого соединен с первым йыходом триг-; гера, входом подключенного к выходам формирО1зателя синхроимпульсов и интегрирующего преобразователя напряжение-частота с импульсной обратной связью, вход которого связан с выходом входного усилителя. 2. Устройство для измерения и регистрации однополярных однократных сигналов по п.1, отличающееся тем, что преобразователь длительности прямоугольных импульсов в код снабжен формирователем импульсов, элементом И-НЕ, усилителем-инвертором, переключателем, счетчиком импульсов и блоком элементов И-НЕ, выходы которого соединены с кодовыми выходами преобразователя длительности, управляющие входы - с выходом усилителя-инвертора, а кодовые входЫ с кодовыми выходами счетчика импуль- сов, счетный вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, а установоч: ный вход - к подвижному- контакту переключателя, первый неподвижный контакт которого связан с шиной положительного Нсшряжения, а второй неподвижный контакт - с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, а вход - с вторым входом элемента И-НЕ, входом усилителя-инвертора и сигнальным входом преобразователя длительности, счетный вход которого подключен к третьему входу элемента И-НЕ, причем усилителя-инвертора второго преобразователя длительности связан с дополнительным выходом второго преобразователя длительности прямоугольных импульсов в код. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 67392, кл.а 01 R 13/02, 1979 (прототип).