Способ измерения мгновенных значений электрического сигнала

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(51) 01 R 19 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3411975/18-21 (22) 24.03.82 (46) 23.02 ° 84. Бюл. 9 7 (72) А.П.Земляков и Э.П.Маскевич (53) 621.317.7(088.8) (56) 1 ° Осциллограф С1-40. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 470752, кл. G 01 ((19/10, 1973. (54)(57(СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ

ЗНАЧЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, заключающийся в поочередной подаче на вход осциллографа контролируемого и опорного сигналов и визуальном совмещении на его экране уровня контролируемого сигнала в заданной точке с уровнем регулируемого опорйого постоянного сигнала, преобразованного в импульсы с длительностью, равной длительности импульсов контролируемого сигнала, и измерении уровня опорного сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения— точности измерений, формируют второй опорный сигнал нулевого уровня и преобразуют его путем стробирования в заданные моменты времени в импульсы. напряжения, устанавливают полярность первого опорного сигнала противоположной полярности контролируемого сигнала и формируют из контролируемого и первого опорного сигналов суммарный сигнал, который путем его стробирования в заданные моменты времени преобразуют в импульсы напряжения, осуществляют поочередную подачу импульсов напряжения равной длительности, соответствующих суммарному и второму опорному сигналам, щ на вход осциллографа и совмещают изображения полученных импульсов регулированием уровня первого опорного сигнала, причем уровень первого опорного сигнала измеряют и принимают измеренное значение в качестве меры измеряемой величины.

1075177

60 вход сумматора 4, на другой вход ко 5 тараго подают выходной сигнал

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, например, в приборостроении и автоматике при измерении значений электрического сигнала в заданные моменты времени.

Известен способ измерения амплитуд и мгновенных значений сигналов с помощью осциллографа и источника опорного напряжения, согласно которому на вход усилителя вертикального отклонения подают поочередно .контролируемый сигнал и сигнал постоянного напряжения, измеряемый точным прибором, или сигнал эталонного напряжения, формируемый с помощью калибратора, и регулируют последний до его совмещения на экране осцилло графа с заданной величиной контролируемого сигнала f1)

Однако точность измерений с по" мощью данного способа невысока и определяется погрешностью совмещения иэображений сигналов на экране, в частности, диаметром светового пятна луча электроннолучевой трубки.

Точность измерений ограничивается также погрешностью, связанной с неравномерностью амплитудно-частотной характеристики усилителя верти- кального отклонения осциллографа, поскольку контролируемый и опорный сигналы имеют разные формы (спектры}.

Наиболее близким техническим решением.к изобретению является способ измерения амплитуды. импульсов напряжения, заключающийся в том, что опорное постоянное напряжение преобразуют в импульсы, длительность которых равна длительности импульсов контролируемого сигнала, поочередно .подают на вход осциллографа полученные импульсы и импульсы контролируемого сигнала, визуально совмещают íà его экране вершины обоих импульсов и измеряют уровень опорного напряжения с помощью вольтмет.ра постоянного тока (2) .

Недостатком этого способа измерения является большая методическая погрешность, появляющаяся при неиден,тичности форм импульсов контролируе-. мого сигнала и импульсов преобразованного опорного напряжения.

Кроме того, способу также присуща погрешность измерения, обусловленная неточностью .совмещения иэображений сигналов на экране, причем ана не может быть. снижена использованием большего усиления тракта ос- циллографа из-за возникающей при этом

его перегрузке, приводящей к смешению изображения на экране.

Целью изобретения является увеличение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, чта согласно способу измерения мгновенных значений электрического сигнала, заключающемуся в поочередной подаче на вход осциллографа контролируемого и опорного сигналов в визуальном совмещении на его экране уровня контролируемого сигнала в заданной тачке с уровнем регулируемого опорного постоянного сигнала, преобразованного в импульсы с длительностью, равной длительности импульсов контролируемого сигнала, и измерении уровня опорного сигнала, формируют второй опорный сигнал нулевого уровня и преобразуют его путем стробирования в заданные моменты времени

15 в импульсы напряжения, устанавливают полярность первого опорного сигнала противоположной полярности контро-. лируемого сигнала и формируют из контролируемого и первого опорного

20 сигналов суммарный сигнал, который путем ега стробиравания в заданные моменты времени преобразуют в импуль сы напряжения, осуществляют поочередную подачу импульсов напряжения равной длительности, соответствующих суммарному и второму опорному сигна1 лам, на вход осциллографа и совмещают иэображения полученных импульсов регулированием уровня первого опорного сигнала, причем уровень пер. вага опорного сигнала измеряют и принимают измеренное значение в качестве меры измеряемой величины. у На фиг. 1 изображена блок-схема

ОднОгО из вОзмОжных ВариантОв устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — кривые, соответствующие сигналам в основных точках этого устройства.

Устройство содержит источник 1

40 измеряемого сигнала, источник 2 первого регулируемого опорного постоянного сигнала, выходное напря.жение которого измеряется блоком 3 отсчета, сумматор 4 указанных сиг45 налов, выход которого соединен с одним из входов блока 5 стробиравания, второй вход которого соединен с выходом блока б формирования второго опорного сигнала нулевого уров5и ня, осциллограф 7, вход которого соединен с выходом блока 5 страбирования, и блок 8 синхронизации, осуществляющий синхронизацию источника 1 измеряемого сигнала, блока раз55 вертки осциллографа 7, а также формирование стробирующих сигналов, необходимых для функционирования блока

5 стробирования.

Измерения мгновенных значений контролируемого сигнала по способу производят следующим образом.

Измеряемый сигнал (фиг.2а) источника 1 измеряемого сигнала подают на

1075177 (фиг. 26) источника 2 первого регулируемого опорного постоянного сигнала с полярностью, противоположной полярности сигнала в заданной точке

А. В момент времени, соответствующий точке A (фиг. 2а), с помощью блока 8 синхронизации формируют стробирующий сигнал (фиг. 2г) и подают его на коммутатор (стробирующий ключ, вентиль) первого канала блока 5 стробирования, который выделяет (стробирует) иэ суммарного сигнала (фиг.2в)

его участок в окрестности заданной точки (фиг. 2д). С помощью другого стробирующего сигнала (фиг ° 2е) блока 8 синхронизации коммутатором вто- 15 рого канала блока 5 стробирования выделяют (стробируют) сигнал нулевого уровня, формируемый блоком 6 формирования второго опорного сигнала нулевого уровня (фиг. 2ж). 20

Оба стробированных сигнала поочередно подают на вход осциллографа 7, на экране которого осуществляют визуальное совмещение изображений стробированных суммарного сигнала и .25 второго опорного сигнала нулевого уровня путем изменения уровня опорного сигнала источника 2. Затем блоком 3 отсчета, например вольтметром постоянного тока, измеряют ве- gp личину постоянного первого опорного ,напряжения и принимают измеренное значение в качестве меры мгновенного значения сигнала в данной точке.

Синхронизацию источника 1 измеряемого сигнала, блока развертки осцил35 лографа 7, а также формирование стробирукщих сигналов необходимых для функционирования блока 5 стробирования, осуществляют блоком 8 синхронизации.

Погрешность измерений предлагаемым способом зависит, как и в известном от неточности визуального совмещения иэображений сигналов на экране осциллографа. Однако в отличие от известного способа указанная погрешность может быть существенно уменьшена выбором большего усиления тракта осциллографа, т.е. повышением точности совмещения изображений, поскольку операции алгебраического суммирования контролируемого сигнала с первым опорным сигналом противоположной полярности и стробирования суммарного сигнала исключают возможность перегрузки тракта осциллографа большим входным сигналом.

Кроме того, снижение погрешности измерений предлагаемым способом по сравнению с известным определяется меньшим влиянием неидальности амплитудно-частотной характеристики осциллографа на точность совмещения изображений, так как сравниваемые сигналы имеют равные длительности и практически идентичные формы.

Таким образом, предложенный способ определения мгновенных значений электрического сигнала обеспечивает по сравнению с известными большую точность измерений за счет повышения точности операции сравнения контролируемого и опорного сигналов.

ВНИИПИ Заказ 492/38

Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4