Формирователь опорного сигнала Советский патент 1981 года по МПК H03K5/00 

1. ;.

Изобретение относится к электроизмерительной технике диапазонов звуковшс и инфразвуковых частот и может найти применение в качестве опорво1х сигнгша в измерительных устройствах, используемых для изучения перехсщшк характеристик четырехполюсников, а также в устройствах для геоэлектроразведки методами нестационарных полей.

Известны формирователи опорного сигнала в электроразведочных станциях , состоящие из источника опорного напряжения в реле, которме применяются для обеспечения гальванической развязки между генераторным и измернтел1 ным устройствами, а также для обеспечения синхронной работы измерительного устройства относительно импульсного разнополярного тока в питающей линии. Для этой iteли опорное прямоугольное напряжение, вырабатыв.аемое в генераторнрм устройстве, подается на обмотку реле, обеспечивгиощего гальваническую развязку и синхронизацию узлов измерительного устройства }. . Недостаток этих формирователей состоит в том, что йребёзг контактов реле не позволяет осуществлять сн«хронизацию на высоких частотгис, а также ограничивает временной диапазон ; изучаемых переходных характесшстик; синхронизация работы узлов измерительного устройства относительно тока в питающей линии осуществляется с точностьюдо фазы) передача опорного сигнёша требует кабельной связи между геиератсн и1А и измерителы«о«

10 устройствами.

Наиболее б.лизким по своей сущнос-, ти к изобретению является формирователь опорного сигнала, ргЛотающий следующим образом. По питающему ка15белю, проходящему внутри кольцевых катушек, протекает ток в виде разнополярных импульсов с паузамн. Ток вокруг кабеля создает переменное магнитное поле. В кольцевых катушках

20 наводятся короткие положительные импульсы. Отрицательные импульсы, наведенные в кольцевых катушках , а акже колебательные процессы в них устраняются диодами, включенныкш парал25лельно кольцевым катушкги. Кольцевые катушки расположены соосно на расстоянин.не менее одного радиуса катушек с целью устранения нх взаимного маг- . нитного влияния. Временное положение

30 выходных импульсов первой кольцевой катушки соответствует моментам положительных перепадов тока, а для второй кольцевой катушки - моментам отрицательных перепадов тока (2J. Основным достоинством этого устройства является возможность формирования неискаженного опорного сигна ла в широком диапазоне частот. Недостаток устройства заключается в том, что выбросы в токе, которые возникают в моменты включения тока при работе от источника с высоким внутренним сопротивлением на низкое сопротивление питающей линии, вызывают возникновение дополнительных коротких импульсов в кольцевых катуш ках, которые вызывают ложное срабатывание первого триггера с раздельными входами не в моменты выключения а в моменты включения тока. Второй триггер с раздельньми входами срабатывает не в моменты включения, а в моменты выключения тока. В результате импульсы опорного сигнала на-выходе формирователя равны по длительности величине паузы тока, и их временное положение соответствует временному положению паузы. Цель изобретення - устранение фо мирования ложного опорного сигнала, т.е. повышение помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем что в формирователь опорного сигнала содержащий питающий кабель, расположенный внутри двух расположенных соосно кольцевых катушек, обмотки кото рых включены последовательно, два диода, каждый из которых включен параллельно обмотке соответствующей кольцевой катушки, два элемента И, установленные между выходами формиро вателя прямоугольных напряжений и входами элемента вычитания, введены элемент ИЛИ, элемент задержки, фор.мирователь коротких.импульсоб и два дополнительных элемента И, входы ко тор ях подсоединены к обмоткам кольцевых катушек и выходу формировател коротких импульсов, а выходы - ко входам формирователя прямоугольных напряжений, причем элемент ИЛИ вход подключен к обмоткам кольцевых кату шек, а выходом через элемент задерж ки - ко входу формирователя коротки импульсов. На чертеже изображена структурна схема предлагаемого устройства. Устройство содержит питающий кабёль i, кольцевые катушки 2 и 3 с обмотками, диоды 4 И 5, элемент ИЛИ элемент задержки 7, формирователь коротких импульсов 8, дополнительные элементы И 9 и 10, формировател прямоугольных напряжений 11, состоя щий их триггера 12, элементов задер ки 13 и 14, элементов И 15 и 16 и триггера 17, элементы И 18 и 19, элемент вычитания 20, выходную шину 21. Внутри кольцевых катушек 2 и 3, состоящих из соединяющихся частей и расположенных соосно на расстоянии не мейее одного радиуса катушек, проходит питающий кабель 1. Параллельно кольцевым катушкам подключены диоды 4 и 5. Элемент ИЛИ 6 входами подключен к кольцевым катушкам 2 и 3, а выходом через элемент задержки 7 и формирователь коротких импульсов 8 - ко входам элементов И 9 и 10, вторые входыкоторых,подсоединены к кольцевым катушкам 2 и 3. 1юрмирователь прямоугольных напряжений 11 входами подключен к выходам элементов И 9 и 10, а выходами - ко входам элементов И 18 и 19, выходы которых соединены с входами схемы вычитания 20, выход которой подключен к выходной шине 21. Устройство работает следующим образом. По питающему кабелю 1 протекает ток в виде разнополярных импульсов с паузами. Ток создает вокруг кабеля 1 переменное магнитное поле. Так как скорость изменения магнитного поля велика в моменты резкого изменения тока в питающей линии, то в кольцевых катушках 2 и 3 наводятся короткие положительные импульсы. Диоды 4 и 5 устраняют колебателыя 1е процессы, а также отрицательные короткие импульсы в кольцевых катушках 2 и 3. Кольцевые катушки расположены соосно на расстоянии не менее одного радиуса катушек с целью устранения их взаимного магнитного влияния. Временное положение выходной кольцевой катушки 2 соответствует моментам положительных перепадов тока, а для катушки 3 - моментгии отрицательных перепадов тока. Для моментов выключения тока как в кольцевой катушке 2, так и в кольцевой катушке 3 наводятся короткие импульсы, но сдвинутые по времени на величину длительности выброса, тока. Выходные импульсы кольцевых катушек 2 и 3 поступают на входы элемента ИЛИ 6, с выхода его их запускают в элемент задержки 7, котоуалй вырабатывает положительные импульсы, длительность которых значительно превышает длительность выброса тока. Следовательно, элемент задержки срабатывает только на первый импульс момента включения тока и не срабатывает на импульсы, временное положение которых соответствует заднему фронту выброса тока. Выходные импульсы элемента задержки 7 поступают на формирователь коротких импульсов 8, с выхода которого на входы элементов И 9 и 10 подаются положительные импульсы, временное положение KOTOIMJX соответствует моменту включения импульса тока. На вторые входы элемёи.тов И 9 чИ 10 подаются импульсы с кольцевых катушек 2 и 3.При совпадении коротких импульсов на входах э хементов И 9 и 10 на выходах элементов возникают которкие импульсы.В выходных импульсных последовательностях элементо И 9 и 10 о-сутствуют импульсы, временные положения которых соответствуют задним фронтам выбросоь- тока. Выходные импульсы элементов И 9 и 10 поступгиот на входы схемы формирования прямоугольных напряжений 11 и запускают триггер 12, моменты пере броса которого соответствуют момеитам выключения импульсов тока. Длительность импульса выходного прямоугольного напряжения триггера 12 рав на половине периода тока. Перепадами выходного напряжения триггера 12 с раздельными входами запускаются элементы задержки 13 и 14, которые формируют короткие отрицательные прямоугольцые импульсы. На входы элементо И 15 и 16 поступают выходные напряже ния с элементов И 9 и 10, триггера 1 с раздельными входами, элементов задержки 13 и 14. В результате элементами И 15 и 16 выделяются последовательности коротких импульсов, которы подаются на входы триггера 17. Таким образом,триггере 17 формируется второе прямоугольное напряжение, длительность импульса которого равна половине периода тока, но сдвинутого I по времени относительно Первого прямоугольного напряжения на длительнос паузы тока. Выходные напряжения с пр мах выходов триггеров 12 и 17 подаются на входы элемента И 18, а с ин- . версных выходов - на входы элемента И 19. В результате логического умножения, выполняемого элементами И 18 и 19, формируются прямоугольные импульсы, временные положения которых соответствуют импульсам тока. Для формирования разнополярных импульсов выходные напряжения элементов И 18 и 19 подгиотся на элемент вычитания 20. Выходное напряжение элемента вычитания 20 поступает на выходную шину 21. Таким образом, в предлагаемом устройстве устранена возможность формирования ложного опорного сигнала. Формула изобретения Формирователь опорного сигнгша, содержащий питающий кабель, расположенный внутри двух расположенных соосно кольцевых катушек, об1мотки которых включены последовательно, два диода, каждый из которых включен парсшлельно обмотке соответствующей кольцевой катушки, два И, установленные между выходами формиро-. вателя прямоугольных напряжений и входами элемента вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены элемент ИЛИ, элемент задержки, формирователь коротких импульсов и два дополнительных элемента И, входы которых подсоединены к обмоткам кольцевых катушек и выходу формирователя коротких импульсов, а Ш:2ходы - ко входам формирователя ррямоугольных напряжений, причем элемент ИЛИ входгши подключен к обмоткам кольцевых кату- . шек, а выходом через элемент задержки - ко входу формирователя коротких импульсов. Источники информации, принятые во вни 4aмиё при экспертизе 1. Комаров В.А. Электрсфазведка методом вызванной поляризгщии. Л., 1972, с. 195, Недра 2. Авторское .свидетельство СССР по заявке 2695094/18-21, 11.12.78.