Измеритель напряжения произвольной формы Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 G01R19/25 

другой - с выходом блока магнитной записи, а выход - со счетным входом счетчика текущей нагрузки, и блок управления, осущесть. .юций синхрони зацию, элементов схемы С2.Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет измерять среднеквадратическое значени входного сигнала, а также наличие движущихся частей (лентопротяжного механизма), необходимость изменения расстояния между магнитными головками записи и считывания или измене ния длины ленты при необходимости и менения интервала усреднения, завис мость точности измерения от величин интервала усреднения. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является измеритель напряжения произвольной формы, содержащий линейный детектор выход; которого соединен с первым входом устройства сравнения, второй и третий входы которого подключены к выходам генераторов случайных последовательностей, .синхронизируемых генератором тактовых импульсов, ключ, счетчик/импульсов и индикатор 3j, .Недостатком этого вольтметра является то, что фактическое значение интегральной характеристики измеряемого сигнала определяется только в момент окончания интервала усреднения и на протяжении всего последующего интервала усреднения считается постоянным. При большом времени усреднения это приводит к тому, что нельзя непрерывно контролировать динамику изменения интегральной характеристики сигнала . Кроме того, непостоянство общего количества сравнений за интервал усреднения не Дозволяет зафиксировать отношение максимально возможного значения амплитуд случайных импульсов к общему количеству сравнений равным единице чтобы считывать средневыпрямленное значение сигнала непосредственно с одно го и нди к атор а. Цель изобретения - получение ско1льзящего среднеквадратического значения напряжения. Цель достигается тем, что в измерителе напряжения произвольной формл, содержащем линейный детектор выход которого соединен с первым входом устройства, сравнения, второй и третий входы которого подключены к выходам генераторов случайных последовательностей , синхронизируемых генератором тактовых импульсов, ключ счетчик импульсов и индикатор, между выходом устройства сравнения и первым входом ключа включено оперативное запоминающее устройство со счетчиком адреса, между выходом счетчика импульсов и входом индикатора включено вычислительное устройство, счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем суммирующий вход его соединен с выходом устройства сравнения, а вычитающий - с выходом ключа, прямой выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика адреса, вторым входом ключа, тактовым входом вычислительного устройства и входом разрешения чтения оперативного запоминающего устройства, а вход разрешения записи последнего подключен к инверсному выходу генератора тактовых импульсов. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит линейный детектор 1, устройство сравнения 2, оперативное запоминающее устройство 3, счетчик адреса 4, клю 5, счетчик импульсов 6, индикатор 7, генератор тактовых импульсов 8, генераторы случайных последовательностей Эй 10, в состав которых входят го нераторы случайных однополярных процессов 11 и 12 и ключи 13 и 14, вычислитеЯьное устройство 15. Входом устройства является вход линейного детектора 1, а выходом - индикатор 7. В устройстве абсолютная величина измеряемого напряжения /Uj(t)/ сравнивается с двумя синхронными после- . довательностями периодических импульсов N раз в течение интервала усреднения Т. Амплитуды импульсов имеют равномерный закон распре/1еления вероятностей. Количество срарнений т, в которых амплитуды обоих импульсов не превышают мгновенного значения измеряемого напряжения, пропорционально квадрату среднеквадратического значения измеряемого напряжения произвольной форма. Скользящее среднеквадратическое значение напряжения есть результат усреднения квадратов мгновенных значений измеряемого напряжения U(t) за достаточно большое время Т и определяется по b tw--V-f W)di-;Jj(4)Aj, tTо О где t- текущее время; Т - интервал усреднения. Применяя метод статистических испытаний для вычисления интегралов, запишем и rJi-r 24/-r .ijtTl,ii / t3.-nir ск Т L N V и MJ wV - - число импульсов, где т , т у поступивших с выхода устройства сравнения со.ответственно к текущему моменту времени и к моменту времени, отстоящему от те кущего на интервал усреднения Т к. Г-.,г- а:; 1--0 .о 1ц k&t - текущий отсчет времени; k N,N+1 ,N+...j номер текущего отсчета времени; At T/N - расстояние между отсчетами; а - результат сравне ния в i-oM отсче те (логический О или логаческая 1). Можно записать и и 7i№l3± м си wVи-U i 1 Таким образом, для измерения скользя щего среднеквадратичеСКОРО значения напряжения необходимо вычислять скользящее значение .mc.m-i - m .Г, ( -а,), которое получается из предыдущего jnatTeM прибавления результата очередjHoro k-rq сравнения а (логический О или логическая 1) и вычитания результата (k-N)-го сравнения, отсто ящего от очередного на интервал усреднения Т. Устройство работает следующим образом. При измерении скользящего среднеквс1дратического значения напряжение произвольной формы Ux(t) подается на линейный детектор 1. С выхода детектора 1 выпрямленное напряжение yu(t)/ поступает на вход устройства сравнения 2. На устройство сравнения также поступают от генераторов 9 и 10 случайных последовательностей две синхронные периодические последовательности однополярных импульсов Ц.и Uj,. Амплитуды импульсов и и Ua. являются случайными величинами, независимыми и имеют рав номерный закон распределения вероятностей . Генераторы 9 и 10 случайных последовательностей состоят из генераторов 1-1 и 12 случайных однополярных процессов и ключей 13 и 14, управляемлх импульсами, поступающими от инверсного выхода генератора тактовых импульсов 8. Импульсы с инверс ного выхода генератора тактовых импульсов 8 открывают ключи 13 и 14, а сигналы от генераторов 11 и 12 соответственно через ключи 13 и 14 про ходят на устройство сравнения 2. Устройство сравнения 2 выполняет следующие логические операции. Если в момент сравнения ампли тудыобоих импульсов и (t,-) и U(t ) не превосходят мгновенного значения /U)c()/ выпрямленного напряжения,то на выходе устройства сравнения 2 появляется импульс нормированной амплитуды (логическая 1), в противном случае импульс на выходе устройства СрчЧвнения 2 отсутствует (логический О). Далее импульс от устройства сравнения 2 поступает на суммирующий вход счетчика импульсов 6 и на информационный вход оперативного запоминаквдего устройства (ОЗУ) 3. Порядок работы устройства задается генератором тактовых импульсов 8, имеющим два выхода, прямой и инзерс.ный (это может быть двухфазный генератор). Прямой выход генератора соединен, с входом Чтение ОЗУ 3, управляющим входом ключа 5 и счетным входом счетчика адреса 4. Инверсный выход генератора соединен с входом Запись ОЗУ 3 м и управляющими входами ключей 13 и 14. Длительность такта работы устройства &t T-/N задается вручную в зависимости от необходимого интерва ла усреднения Т. Значение Т можно устанавливать в широких пределах, в том числе и равным периоду измерц.емого напряжения. Такт делится две части. В течение первой половины такта инициирован прямой выход генератора 8, при этом состояние счетчика адреса 4 увеличивается на единицу и выбирается очередная ячейка ОЗУ 3. Включается режим чтения- информации из очередной ячейки ОЗУ 3 и открывается ключ 5, пропускающий бит считанной информации на вычитающий вход счетчика импульсов 6. Во второй половине такта сигнал с инверсного выхода генератора 8 включает режим записи информации в ОЗУ 3 и открывает ключи 13 и 14, пропускающие сигналы с генераторов 11 и 12 на устройство сравнения 2. Результат сравнения поступает на суммирующий вход счетчика импульсов 6 .и одновременно записывается в ячейку ОЗУ 3 вместо ее содержимого, .считанного в первой половине такта. На этом такт заканчивается, а код их. , записанный в счетчике импульсов ь, поступает в вычислительное устрой.ство 15, которое вычисляет среднеквадратическое значение напряжения, а результат выводится на индикатор 7. Погрешность метода измерения (метода статистических испытаний) зависит от числа сравнений N за интервал усреднения Т и при увеличении N убывает пропорционально корню квадратному из N . Емкость ОЗУ 3, а значит и счетчика адреса 4, должна быть рав на N и задается при проектировании устройства. Скользящее среднеквадратическое значение измеряемого папряжения опре деляется в вычислительном устройстве 15 по формуле П Jmcn wlTl ос - VTT где и - максимально возможное значение амплитуд случайных процессов и и Uft , которое выбирается при проекти ровании устройства исходя из заданной допустимой величины амплитуды измеряемо го напряжения; N - общее количество сравнений за интервал усреднения Т; oVk значение суммы импульсов с .выхода схемы сравнения за скользящий интервал усреднения Т Xсодержимое счетчика импульсов 6). Для правильной работы устройства необходимо, чтобы перед началом изме рения (при включении устройства) во всех ячейках ОЗУ 3 были записаны нули, иначе первое значение тек получит ся неверным и эта сохранится в течение всего времени измерений 4 Вместо обнуления ОЗУ 3 можно закрывать ключ 5 на время первых N сравнений (испытаний). Период смены показаний индикатора определяется соотношением между длительностью такта At T/N и времене выполнения прог:рамм вычислений в вычислительном устройстве и равен большему из этих двух значений. Устройство позволяет измерят и скользящее средневыпрямленное значение напряжения произвольной формы. Дря этого необходимо положить U - О т.е. просто отключить один из ключей 13 или 14 от входа устройства сравне ния 2. В этом случае скользящее сред невыпрямленное значение измеряемого напряжения определяется в вычислительном устройстве 15 по формуле Поскольку значения U| и N постоянны при задании любого значения Т, то их отнсядение можно установить равным единице. Тогда «.7 т, т .е. резу тьтат измерения, можно считывать с индикатора 7, подключив его непосредственно к выходу счетчика импульсов 6, минуя вычислительное устройство 15. Формула изобретения Измеритель напряжения произвольной формы, содержащий линейный детектор, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, второй и третий входы которого подключены к выходам генераторов случайных последовательностей, синхронизируемых генератором тактовых импульсов, ключ, счетчик импульсов и индикатор, отличающийся тем, что, с целью получения Скользящего среднеквадратического значения напряжения, между выходом устройства сравнения и первым входом ключа включено оперативное запоминающее устройство со счетчиком адреса, между выходом счетчика импуЛьсов и входом индикатора включено вычислительное уЬтройство/ счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем суммирующий вход его соединен с выходом устройства сравнения, а вычитающий - с выходом . к/{юча, прямой выход генератора тактовых импульсов соерданен со счетным входом счетчика адреса, вторьйл входом ключа, тактовым входом вычислительного устройства и входом разрешения чтения оперативного запоминающего устройства, а вход разрешения записи последнего подключен к инверсному выходу генератора тактовых импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.AiBTopCKoe свидетельство СССР № 473114, кл.О 01 R 19/26, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 525026, кл. G 01 R 11/56, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР 213975, кл.С 01 R 19/26, 1968 (прототип).

10

y /rroMol o