Измеритель временной задержки со стробоскопической индикацией сигнала

 

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ СО СТРОБОСКОПИЧЕСКОЙ ИНДИ КАЦИЕЙ СИГНАЛА, содержащий датчик напряжения масштаба, первый вход которого соединен с выходом датчика опорного напряжения, а выход с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора быстрого пилообразного напряжения, а выход - с вторым входом стробоскопического преобразователя, первый вход которого соединен с сигнальной линией, а выход - с входом канала вертикал ного отклонения блока осциллографи ческой индикации, вход канала гори зонтального отклонения которого по ключен к выходу генератора медленного пилообразного напряжения, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен источником эталонного напряжения, управляемым датчиком уровня медленного пилообразного напряжения, блоком цифровой индикации , двумя кнопочными выключател11ми и генератором управляющих импульсов, выход которого соединен с входом генератора быстрого пилообразного напряжения , вторыми входами управляемого датчика уровня медленного пилообразного напряжения и генератора медленного пилообразного напряжения , через первый кнопочный выключатель с ВТОРШ4И входами датчика опорного напряжения и блока цифровой индикации и через второй кнопочный выключатель с первым входом блока цифровой индикации и третьим входом датчика опорного напряжения, первый вход которого соединен с выходом-с источника эталонного напряжения, первым входом генератора медленного пилорбра ого напряжения и первым входом управляемого датчика уровня медленного пилообразного напряжения, выходом подключенного к второму входу датчика опорного напряжения.

09) 01) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

PECflVSËÈÍ

3(5п G 01 R 13/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР гО дел м изОБРетений и ОтнРытий! ф ь «ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13

2. Техническое описание измерителя неоднородностей Р5-11, СССР, 1981 (прототип).

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3486815/18-21 (22) 30.08.82 (46) 07.03.84. Бюл. В 9 (72) В.А. Половников, Н.A. Тарасов, . И.A. Голуб и В.М. Милованов (53) 621.317.755(088.8) (56) 1. Техническое описание измерителя неоднородностей Р5-8, СССР, 19 78. (54) (57) 1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННОЙ

ЗАДЕРЖКИ СО СТРОБОСКОПИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИЕЙ СИГНАЛА. содержащий датчик напряжения масштаба, первый вход которого соединен с выходом датчика опорного напряжения, а выход— с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора быстрого пилообразного напряжения, а выход — с вторым входом стробоскопического преобразователя, первый вход которого соединен с сигнальной линией, а выход — с входом канала вертикального отклонения блока осциллографической индикации, вход канала горизонтального отклонения которого подключен к выходу генератора медленного пилообразного напряжения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен источником эталонного напряжения, управляемым датчиком уровня медленного пилообразного напряжения, блоком цифровой иидикации, двумя кнопочными выключателюы и генератором управляющих импульсов, выход которого соединен с входом генератора быстрого пилообразного напряжения, вторыми входами управляемого датчика уровня медленного пилообразного напряжения и генератора медленного пилообразного напряжения, через первый кнопочный выключа-. Я тель с вторыми входами датчика опор ного напряжения и блока цифровой индикации и через второй кнопочный выключатель с первым входом блока цифровой индикации и третьим входом датчика опорного напряжения, первый Я вход которого соединен с выходом с источника эталонного напряжения, первым входом генератора медленного пилообразного напряжения и первым входом управляемого датчика уровня медленного пилообразного напряжения< выходом подключенного к второму входу датчика опорного напряжения.

1078341

2. Измеритель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что датчик опорного напряжения состоит иэ реверсивного двоичного счетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя, вход опорного напряжения которого связан с первым входом датчика опорного напряжения, выход — с выходом датчика опорного напряжения, а цифровой вход — с цифровым выходом реверсивного двоичного счетчика импульсов, входы сложения и вычитания которого соединены с вторым и третьим входами датчика опорного напряжения.

3. Измеритель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что управляемый датчик уровня медленного пилоИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке импульсных рефлекторов и стробоскопических измерителей.

Известен измеритель временной задержки со стробоскопической индикацией сигнала, содержащий генераторы быстрого и медленного пилообразных напряжений, блок сравнения, стробоскопический преобразователь и блок осциллографической индикации (1) .

Недостатком устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель временной задержки со стробоскопической индикацией сигнала, содержащий датчик напряжения масштаба, первый вход которого соединен с выходом датчика опорного напряжения, а выход — с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора быстрого пилообразного напряжения, а выход— с вторым входом стробоскопического преобразователя, первый вход которого соединен с сигнальной линией, а выход — с входом канала вертикального отклонения блока осциллографической индикации, вход канала горизонтального отклонения которого подключен к выходу генератора медленного пилообразного напряжения и второму входу датчика напряжения масштаба (2).

Недостатком известного устройства является низкая .точность измерения, обусловленная температурной и временной нестабильностью двух независимых источников опорного напряжения. образного напряжения состоиr иэ делителя частоты следования импульсов с переключаемым коэффициентом деления, двоичного очетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя, цифровым входом подключенного к цифровому выходу двоичного счетчика импульсов, цифровой вход которого связан с выходом делителя частоты следования импульсов с переключаемым коэффициентом деления, входом связанного с вторым входом управляемого датчика уровня медленного пилообразного напряжения, первый вход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, а выход — с выходом цифроаналогового преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что измеритель временной задержки со стро5 боскопической индикацией сигнала, содержащий датчик напряжения масшта. ба, первый вход которого соединен с выходом датчика опорного напряжения, а выход — с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора быстрого пилообразного напряжения, а выходс вторым входом стробоскопического преобразователя, первый вход которого соединен с сигнальной линией„ а выход — с входом канала вертикального отклонения блока осциллографической индикации, вход канала горизонтального отклонения которого под0 ключен к выходу генератора медленного пилообразного напряжения, снабжен источником эталонного напряжения, управляемым датчиком уровня медленного пилообразного напряжения, блоком цифровой индикации, двумя кнопочными выключателями и генератором управляющих импульсов, выход которого соединен с входом генератора быстрого пилообразного напряжения,.вторыми входами управляемого

30 датчика уровня медленного пилообразного напряжения и генератора мед,ленного пилообразного напряжения, через первый кнопочный выключатель с вторыми входами

35 датчика опорного напряжения и блока цифровой индикации и через второй кнопочный выключатель с первым входом блока цифровой индикации и третьим входом датчика опорного напряже40 ния, первый вход которого соединен

1078341

Устройство состоит из датчика 1 опорного напряжения (ДОН), генератора 2 медленного пилообразного напр ьжения (МПН), блока 3 осциллографической индикации, датчика 4 напряжения масщтаба (ДНМ), генератора 5 быстрого пилообразного напряжения (БПН), блока 6 сравнения, стробоскопического преобразователя 7, источника 8 эталонного напряжения, управляемого датчика 9 уровня медленного пилообразного напряжения (УДУ МПН), гене- 60 ратора 10 управляющих импульсов, блока 11 цифровой индикации и кнопочных выключателей (кнопок) 12 и 13.

ДОН 1 состоит иэ реверсивного двоичного счетчика 14 импульсов и 65 с выходом источника эталонного напряжения, первым входом генератора медленного пилообразного напряжения и первым входом управляемого датчика уровня медленного пилообразного . напряжения, выходом подключенного к второму входу датчика опорного напряжения, Причем датчик опорного напряжения состоит иэ реверсивного двоичного счетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя, вход опорного напряжения которого связан с первым входом датчика опорного напряжения, выход — с выходом датчика опорного напряжения, а цифровой вход — с циф- 15 ровым выходом реверсивного двоичного счетчика импульсов, входы сложения и вычитания которого соединены с вторым и третьим входами датчика опорного напряжения. 20

Кроме того, управляемый датчик уровня медленного пилообразного напряжения состоит иэ делителя частоты следования импульсов с переключаемым коэффициентом деления, двоичного счетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя, цифровым входом подключенного к цифровому выходу двоичного счетчика импульсов, цифровой вход которого связан с выходом делителя частоты следования импульсов с переключаемым коэффициентом деления, входом связанного с вторым входом управляемого датчика уровня медленного пилообразного напряжения, первый вход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналоГового преоб разователя, а выход — с выходом цифроаналогового преобразователя.

На фиг. 1 представлена структур- 40 ная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — структурная электрическая схема датчика опорного напряженияу на фиг. 3 — то же, управляемого датчика уровня медленного пило- 45 образного напряжения; на фиг. 4— временные диаграммы напряжений на выходах отдельных блоков. цифроаналогового преобразователя 15.

УДУ МПН состоит иэ делителя 16 частоты с переключаемым коэффициентом деления, двоичного счетчика 17 импульсов и цифроаналогового преобра- . зователя 18.

Первый вход ДНМ 4 соединен с выходом ДОН 1, а выход — с первым входом блока 6 сравнения, второй вход которого связан с выходом генератора 5 БПН, а выход — c вторым входом стробоскопического преобразователя 7, первый вход которого соединен с сигнальной линией, а выход— с входом канала вертикального отклонения блока 3 осциллографической индикации, вход канала гориэонтального отклонения которого подключен к выходу генератора 2 МПН. Выход генератора 10 управляющих импульсов связан с входом генератора 5 БПН, вторыми входами УДУ МПН 9 и генератора 2 МПН, через первый кнопочный выключатель 12 с вторыми входами ДОН

1 и блока 11 цифровой индикации и через второй кнопочный выключатель.

13 с первым входом блока 11 цифровой"индикации и третьим входом ДОН 1, первый вход которого соединен с выходом источника 8 эталонного напряжения, первым входом генератора 2

МПН и первым входом УДУ МПН 9, выходом подключенного к второму входу

ДОН 1.

Вход опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 15 связан с первым входом ДОН 1, выход " с выходом ДОН 1, а цифровой вход — с цифровым выходом реверсивного двоичного счетчика 14 импульсов, входы сложения и вычитания которого соединены с вторым и третьим входами

ДОН 1. Цифровой вход цифроаналогового преобразователя 18 подключен к цифровому выходу двоичного счетчика 17 импульсов, цифровой вход которого связан с выходом делителя 16 частоты следования импульсов с переключаемым коэффициентом деления, входом связанного с вторым входом

УДУ ИПН 9, первый вход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя

18, а выход — с выходом цифроаналогового преобразователя 18.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 10 управляющих импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы с периодом Тг (фиг. 4а) . Источник 8 эталонного напряжения выдает напряжение 0< „, которое является опорным одновременно для ДОН для УДУ МПН 9 и генератора 2 МПН.

Генератор 2 МПН вырабатывает напряжение развертки для блока 3 осциллографической индикации путем

1078341 подсчета импульсов генератора 10

Управляющих импульсов и преобразования их количества в соответствующее выходное напряжение.

Нарастание выходного напряжения генератора 2 МПН осуществляется .— ступенчато, по одной ступеньке эа такт. Тг. ДлитеЛьность ступенчатого МПН развертки определяется из выражения

T ù, =Тг-2", где N — число разря- 10 дов двоичного счетчика генератора

2 МПН.

Амплитуда ступенчатого МПН раз вертки равна 0

ДОН 1 выдает устанавливаемое one- 15 ратором калиброванное напряжение (фиг, 4б).

Ug--n, U ð„, диапазон установки которого лежит в пределах от 0 до

U>ù„ (ïðè изменении и от 0 до 1).

Изменение выходного напряжения

ДОН 1 осуществляется нажатием кнопок 12 и 13. Причем при нажатии кнопки 12 реверсивный счетчик 14 работает на сложение и выходное напряжение ДОН 1 увеличивается, а при нажатии кнопки 13 — уменьшается.

При этом выходное напряжение ДОН 1 можно выразить следующим образом

4 2И элард.где m — число импульсов, суммированных реверсивным двоичным счетчиком

14. УДУ ЯПН 9 вырабатывает ступенчатое MIIH сравнения (фиг. 4в), длительность которого равна Твд развертки. Отличие этого напряжения ат выходного напряжения генератора 2 заключается в том, что у первого амплитуда может быть изменена one- 40 ратором путем переключения коэффициента деления () делителя 16

1 частоты, а у второго амплитуда пос« тоянна. Амплитуда выходного напряжения УДУ МПН 9 определяется выра- 45 жением U< =Ue ag K.

Оператор, изменяя коэффициент деления делителя 16 частоты, меняет растяжку наблюдаемой рефлектограммы на экране блока 3. Так, при 50 к=1 (фиг. 4а) Uq — U Iaq, РастЯжка рефлектограммы минимальна, т.е. изображение максимально сжато.

ДНМ 4 суммирует постоянное напряжейие ДОН 1 со ступенчатым KIH 55 сравнения,УДУ МПН 9. Диаграмма выходного напряжения ДНМ 4 приведена на фиг. 4г.

Генератор БПН 5 запускается им-.пульсами генератора 10 управляющих 6О импульсов и вырабатывает импульсы линейного быстронарастающего пилообразного напряжения (фиг. 4д).

Блок 6 сравнения сравнивает БПН со ступенчатым МПН сравнения (фйг.4@65 и в моменты их равенства выдает импульсы (фиг. 4e), запускающие генератор стробимпульсов, входящий в состав стробоскопического преобразователя 7, на второй вход которого поступают сигналы из сигнальной линии.

Расширенные импульсы с выхода стробоскопичесэ ого преобразователя

7 поступают на вход канала вертикального отклонения блока 3 осциллографической индикации.

Блок 11 цифровой индикации, представляющий собой последовательное включение реверсивного двоично-десятичного счетчика, дешифратора и цифрового индикатора, подсчитывает число импульсов m, суммированных реверсивным двоичным счетчиком 14 датчика 1 опорного напряжения, и индицирует их количество.

Таким образом, меняя прецизионную калиброванную задержку путем изменения выходного напряжения дат ка 1 опорного напряжения, опер- р измеряет временную задержку, которая индицируется на цифровом индикаroре блока 11, в единицах времени.

Так как числа разрядов двоичных счетчиков ДОН 1, УДУ МПН 9 и генератор 2 МПН равны и опорные напряжения на соответствующих входаМ указанных блоков равны, то условие сопряжения — равенство напряжений, соответствующих предельным -.начениям времени калиброванной задержки и времени развертки, по экрану обеспечивается автоматически.

Калибровка осуществляется установкой величины эталонного напряжения U Ia источника эталонного напряжения по шкале индикатора при подаче на второй вход стробоскопического преобразователя калибровочных импульсов.

Предлагаемое устройство позволяет упростить процесс измерения, так как не требуется производить расчет измеряемой величины с учетом коэффициента шкалы отсчетного устройства и коэффициента шкалы индикатора.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения временной задержки путем использования одного эталонного напряжения .как для формирования калиброванного опорного напряжения, так и для формирования МПН, а также выполнением условия сопряжения. Причем условие сопряжения выполняется в любом случае, даже при воздействии дестабилизирующих факторов. Закон измене ния величины напряжения сравнения при воздействии дестабилизирующих факторов повторяет закон изменения эталонного напряжения. Эти изменения могут быть учтены для достижения высоКой точности измерения при воздействии дестабилизирующих факторов.

1078341

Фиг. 2

UE

ВНИИПИ Заказ 950/38

Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Уагород,ул.Проектная,4