Измерительный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01R19/02 

(54) ИЗ/ ШРИТЕЛШЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано для преобразования и измерения переменного напряжения в различных радиотехнических устройствах, например в многофункциональных вольтметрах. Известно устройство дпя измерения переменного напряжения произвольной фо1 мы, содержащее трансформатор, втортчная обмотка которого через выпрямители соединена со входами сумматора, при этом индикатор подключен к выходу сумматора, а средняя точка вторичной обмотки трансформатора соединена с выходом генератора треугольного напряжения. Для осуществления си1ерации квадрирования применяются время-импульсные квадрируюшие устройства с использованием линейно измеряющегося напряжения 13. К недостаткам данного устройства относится необходимость обеспечения высокой стабильности амплитуды треугольного напр Ёкения, поскольку ее нестабильность в основном определяет погрешность из мерения и квадратичный характер функоин преобразования. Известно также устройство для измерения дейст юшей величины электрического а1Гнапа, содержащее выпрямитель, к выходу которого подключены поспедо ватеЛьно соеданенные пе1шый пороговый блок, блок управления, кшоч, кнтеграруюший усяпягепь и второй пороговый блок, причем шлход последнего соединен со вторым входом блока управления, а к выхо ду интегри{ юшего усилителя подключен генератор треугольного напряжения, вы- ход которого соединен со вторыми входами ключа и обоих пороговых блоке 2 , Недостатки данного устройства состоят в необходимости наличия выпрямителя, что уменьшает частотный диапазон в области высоких частот, а также значительном влиянии дрейфа нуля интегрирующего усилителя, шлпрямителя и пороговых блоков. Наиболее близким к предлагаемому является измерительный преобразователь Переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения, содержащий последовательно соединенные блок управления, ключ и интегрирующий усилитель, подключенный к выходу устройства, а также генератор треугольного напряжения, выход которого соединен со входами первого и второго пороговых бло ков и через инвертор - Со входом третье го порогового блока. Вторые входы перво го и третьего пороговых блоков объеди|нены и подключены ко входу устройства 1и через пикошлй детектор - ко входу ген ратора треугольного напряжения J. Основным недостатком устройства является наличие погрешности преобразования, за счет влияния дрейфа нуля дифференциальных усилителей, на,основе которых выполнены пороговые блоки. При этом влияние дрейфа нарастает пропораионапьно уменьшению напряжения на входе преобразователя. Цель изобретения - повышение точное- га преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквад- ратического значения. Поставленная цепь достигается тем, что в измеритешаный пр юбразователь, со держащий посдедоввтеш но соеданенш е блок уп|завпенйя, ключ и интегри1уюший усилитель, подкякзченный к выходу устрой ства, а также геиератор тр гояьного напряжения, выход которюго соединен со входами первого и второго пороговых бло ков и череэ инвертор. - со входом третье го порогового бтжа, при этом вторые входы первого и третьего пороговых блоков объедивены и подключены ко входу преобраасжатепя и через пикоылй детектор - ко входу генератора треугольного напря с ния, введены четыре управляемых инвертора, генератор, модулятор и четвертый пороговый блок, пёршлй вход которого подключен к выходу инвертора, а второй вход к выходу модулятора н второму входу второго порогового блока, прк этом управляемые инверторяа включены между выходами пороговых бжжов и соот ветствующими входами блока управления, вторые входы управляемых инверторов подключены к выходу генератора и второму входу генератора треугольного напряжения, второй выход которого соединен ОС входом ключа, а третий выход со входом модулятора, второй вход которого подключен к выходу интегрирующего усилителя. На чертеже представлена блок схема измерительного преобразователя. Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 управления, ключ 2 и интегрирующий усил1:тель 3, а также генератор 4 треугольного напряжения, первый пороговый блок 5, второй пороговый блок 6, инвертор 7, третий пороговый блок 8, пиковый детектор 9, четыре управляемых инвертора 1О-13, генератор 14, модулятор 15 и четвертый пороговый блок 16. Одни входы первого порогового блока 5 и третьего порогового блока 6 через пикоиый детектор 9 соединены со входом генератора 4 треугольного напряжения, выход которого соеданен со вторыми входами первого 5 и второго 6 пороговых блоков и через инвертор 7 - со входами третьего 8 и четвертого 16 пороговых блоков, вторые входы которых подключены к выходу модулятора 15. Выходы пороговых блоков 5, 6, 8 и 16 через управляемые инверторы Ю, 11, 12 и 13 подключены к соответствующим входам блока 1 управления, выход которого через последовательно соединенные ключ 2 и интегрирующий уойлителъ 3 подключен к входу модулятора 15, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора 4 треугольного напряжения, второй вход которого подключен ко второму входу ключа 2. Вход пикового детектора 9 является входом устройства, а выход интегрирующего усилителя 3 - выходом. Преобразователь работает следующим образом. На третьем выходе генератора 4 треугольного напряжения формируется двухполярное напряжение треугольной формы с амплитудой, равной напряжению на выходе пикового детектора 9, который определяет максимальное значение входного переменного сигнала вне зависимости от знака последнего. Напряжение на перъсм выходе генератора 4 треугольного напряжения такое же по форме и амплитуде, как и напряжение на третьем выходе, но фаза его изменяется скачкообразно от нуля до 180 относительно последнего в заш1симости от сигнала управления с выхода генератора 14. Модулятор 15формирует двухполярный сигнал типа меандр с амплитудой, равной напряжению на выходе интегрирующего усилителя 3. Управление модулятором осуществляется со второго выхода генератора 4 треугольного напряжения с частотой, в два раза меньшей частоты напряжения треугольной фор мы. Пороговые блоки 5, 6, 8 и 16 посредством блока 1 управления управляют работой ключа 2, который формирует на входе интегрирующего усилителя 3 положительные треугольные импульсы с амплитудой, равной мгновенному значению входного сигнала вне зависимости от знака последнего, и отрсоательные с ам плитудой, равной мгновенному значению напряжения с выхода модулятора 15. Уп равляемые инверторы 10-13 представля ют собой логические устройства, которые передают сигнал с инверсией няи без .нее в зависимости от управляющего на пряжения на шлходе генератора 14. Генератор 14 формирует сигнал типа мейндр с частотой, значительно меньшей частоты треугольного напряжения. Первую половину периода напряжения с выхода генератора 14 квадрирование входного переменного напряжения, имеющего положительный знак, осуществляется посредством первого порогового блока 5, а имеющего отрицательный знак - посредством третьего порогового блока 8. Во вторую половину периода напряжения с выхода генератора 14 квадрирование по ложительного входного напряжения осушествлйется посредством третьего порогового блока 8, а отрицательного - посредством первого псфогового блока 5. Аналогично происходит квадрирование напряжения с выхода модулятора 15, среднеквадратическое значение которого равно напряжению на выходе интегрирующего усилителя 3, пря этом используются второй пороговый блок 6 и четвертый пороговый блок 16. В установившемся режиме следящая обратная связь, осушествтшемая посредством интегрирующего усили- теля 3, обеспечивает равенство квадра- та среднеквадратического значения входного переменного напряжения квадрату среднеквадратического значения напряжения с выхода модулятора 15, т.е. равенство напряжения на выходе преобразователя среднеквадратическому значению входного напряжения. Сравнительные испытания предлагаемо . го преобразователя с известным показал вают, что при сигнале типа меандр на пределе измерения 1 В, изменякшемся от 0,1 до 1 Б, выигрыш в точности преобразования составляет от 2О до 20О раз. Формула изобретения Измерительный преобразователь, содержащий последовательно соединенюле блок згправления, ключ и интегрирующий уси1штель, подключенный к выходу устрсЛства, а также генерат ф треугольного напря жения, выход которого соединен со вхоав-р ми перзого и второго пороговых бавяов и через инвертор - со входом третьего порогового блока, при этом вторые вхо ды первого и третьего пороговых блоков объединены и подключены ко входу преоб разователя и через пиковый детектор ко входу генератс оа треугольного напря,ж0кия отличающийся тем, что, с целью повышения точности npeo iaaoванна, в него введены четыре управляемых инвертора, генератсф, модулятор и четвертый пороговый блок, первый вход котсфого подключен к выходу инвертора а вторЫ( ВХОД - к выходу модулятора н ъторому входу второго порогового блока, лри этом управляемые инверторы вялюче ны между выходами пороговых блсжов а соответствующими входами блока у1фа&ления, входы управляемых инвери торов подключены к выходу генератора в вторсллу входу генератора треугольного напряжения, второй выход которого соедао нен со вторым входом ключа, а третий ход - со входом модулятора, второй вход которого подключен к выходу интег{жрующего усилителя. Источники информации, л| нятые во шшмание при экспертизе 1.Патент США № ЗО64192, кл. 324-118, стублвк. 1962. 2.Заяшса Франоин № 2298111, кл. Q О1 R 19/О2, 1976. 3.Авторское сш1детельство СССР по заявке № 2663931/21, кл. в 01 R 19/О2, 1979 (прототип).