Способ измерения размаха периодического сигнала треугольной формы

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМАХА ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА ТРЕУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ, осиоваииый на сравнении измеряемого сигнала с двумя опорными сигнаЛами , измерении периода повторения измеряемого сигиала и времени его пребывания между опорными уровнями сигналов в течение периода с синхронизацией этого времени с измерением периода повторения измеренного сигнала и вычислением значения размаха измеряемого сигнала как произведения разиости уровней опорных сигналов на отношение периода повторения измеряемого сигнала к времени пре& шаш1я его между уровнями опорных сигналов, отличающийс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых значений и повышения точности измерения, опорные сигналы формируют из измеряемого периодического сигнала треугольной формы путем его преобразования в постоянное напряжение.

СООЭ С(ЮЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (1)) SU

15Ц46 01 R 19/04

9

1о

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPb!TMA (21) 3552202/24 — 21 (22) 15.02.83 (46) 23.10.85. Бюл. У 39

° (72) В. К. Попов (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 428290, кл. G 01 Я 19/04, 1969.

Авторское свидетельство СССР N 873139, кл. G 01 R 19/04, 1979. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМАХА

ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА ТРЕУГОЛЬ вЂ”.

НОЙ ФОРМЫ, основанный на сравнении измеряемого сигнала с двумя опорными сиг-. налами, измерении периода повторения измеря-. емого сигнала и времени его пребывания между опорными уровнями сигналов в течение периода с синхронизацией этого времени с измерением периода повторения измеренного сигнала н вычислением значения размаха измеряемого сигнала как произведения разности уровней опорных сигналов на отношение периода повторения измеряемого сигнала к времени пребывания его между уровнями опорных сигналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых значений и повышения точности измерения, опорные сигналы формируют из измеряемого периодического сигнала треугольной формы путем его преобразования в постояниоенапряжение, 1187088

25

35

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении величины сигнала треугольной формы.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона и повышение точности измерения размаха периодического сигнала треугольной формы.

На фиг. 1 показан сигнал треугольной формы со сформированными из него опорными уровнями; на фиг. 2 — структурная схема устройства, реализующего данный способ измерения; на фиг, 3 — временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство, реализующее данный способ измерения, содержит первый амплитудный селектор 1, линейный преобразователь ? измеряемого сигнала треугольной формы в постоянное напряжение, делитель 3, первый формирователь 4 импульсов, второй амплитудный селектор 5, второй формирователь

6 импульсов, временной вычитающий блок 7, вычитатель 8 напряжений, первый измеритель

9 временных интервалов; дифференцирующий элемент 10, третий формирователь 11 импульсов, блок 12 управления,, второй измеритель 13 временных интервалов, измеритель 14 отношения и перемножитель

15.

Вход 16 устройства соединен с сигнальными входами первого 1 и второго 5 амплитудных селекторов,. а также с входом линейного преобразователя 2 входного периодического сигнала треугольной формы в постоянное напряжение. Выход первого амплитудного селектора 1 соединен с входом первого формирователя 4 импульсов, а выход второго амплитудного селектора 5 — с входом второго формирователя 6 импульсов. Выходы формирователей 4 и 6 импульсов соединены с входами временного вычитающего блока 7, выход которого подключен к сигнальному входу первого измерителя 9 временных интервалов, выход которого .соединен с входом знаменателя измерителя 14 отношения. Выход второго формирователя 6 импульсов подключен также через дифференцирующий элемент 10 к входу третьего формирователя

11 импульсов, выход которого соединен с входом блока 12 управления и сигнальным входом второго измерителя 13 временных интервалов, выход которого подключен к входу числителя измерителя 14 отношения, Выход линейного преобразователя 2 соединен е с опорным входом первого амплитудного селектора 1, а также с входом делителя 3 и с одним из входов вычитателя 8 напряжений.

Выход делителя 3 подключен к опорному входу второго амплитудного селектора 5 и к второму входу вычитателя 8 напряжений. выход которого соединен с одним из сигнальных входов перемножителя 15. Второй вход последнего также сигнальный, связан с выходом измерителя 14 отношения. Выходы блока 12 управления подключены к синхронизирующему входу первого 9 и такому же входу второго 13 измерителей времен.ных интервалов, а также к синхронизирующим входам измерителя 14 отношения и перемножителю 15.

Принцип измерения размаха периодического сигнала треугольной формы следующий.

Периодический сигнал треугольной формы подается на вход 16 устройства (фиг.За), откуда он поступает на сигнальные входы амплитудных селекторов 1 и 5, а также на вход линейного преобразователя 2 сигнала в постоянное напряжение. На выходе . преобразователя 2 в результате преобразования выделяется постоянное напряжение, величина которого меньше максимального значения амплитуды входного сигнала и пропорциональна ему (фиг. 3б). Это напряжение подается на опорный вход амплитудного селектора 1, вследствие чего в момент превышения амплитуды входного сигнала опорного уровня первого амплитудного селектора 1 селектор срабатывает и выдает на первый формирователь 4 импульсов сигнал, которым формируется передний фронт импульса, задний фронт которого формируется в момент вторичного достижения амплитуды входного сигнала величины опорного сигнала при уменьшении амплитуды входного сигнала.

Таким образом на выходе формирователя 4 импульсов образуется импульс длительностью

1 —, С выхода линейного преобразователя 2 постоянное напряжение LI пропорциональное размаху входного периодического сигнала треугольной формы, поступает на делитель

3, с выхода которого снимается напряжение

LI2, которое является частью входного постоянного напряжения U делителя (фиг. З.л) и поступает на опорный вход воторого амплитудного селектора 5, где с ним также сравнивается входное напряжение и в момент сравнения выдается сигнал на формирование импульсов вторым формирователем 6 импульсов, длительность которых 4 < — < > (фигЗ д) .

Импульсы с выхода формирователей 4 и 6 импульсов подаются на входы временного вычитающего блока 7, на выходе которого в течение одного периода входного. сигнала . формируются два импульса, суммарная дли1 181()88

1 t, - - З ) + «4 времени нахождения измеряемого сигнала между уровнями напряжений U„è 0> (фиг.Зе).

Эти импульсы поступают на сигнальный вход первого измерителя 9 временных ин- 5 тервалов.

Импульсы с формирователя .6 гюступают также на дифференцируюший элемент 10, в котором выделяются передние фронты импульсов формирователя 6. От этих импуль- 10 сов в третьем формирователе 11 импульсов. формируются импульсы, длительность которых равна периоду повторения входного периодического сигнала Т(фиг. 3 ) и измеряется вторым измерителем 13 временных интервалов. Импульсы с выхода формирователя 11 через блок 12 управления сйнхронизируют работу измерителей 9 и 13 временных интервалов, измерителя 14 отношения и перемножителя 15. С выходов измерителей 9 и 13 временных интервалов сигналы подаются соответственно. на входы делителя и делимого измерителя 14 отношения, выходной сигнал которого пропорционален отношению периода входного сигнала к суммарной длительности времени нахождения сигнала между уровнями Ц„и 0>, т. е. отношению

Т/(„— 4з)+(— t ). Этот сигнал подается на один из входов перемножителя 15, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный разности напряжений U и

О„, который выделяется в вычитателе 8 напряжений, Перемножителем 15 в результате этого определяется размах U входного сигнапа треугольной формы в соответствии с

35 формулой

Т

"=Ф2 ") 51,н(, 4) () где (,0 — У„) — разность между уровнями опорных сигналов, сформиро- 40

4 ванных из измеряемого сигнала; (,- ь)+(1 -4 ) — суммарное время пребывания измеряемого сигнала между уровнями 0„и U>.

На фиг. 1 приведен случай увеличения вдвое размаха входного периодического сигнала треугольной формы при сохранении постоянства периода этого сигнала. В соответствии с изменившимся вдвое размахом периодического сигнала треугольной формы вдвое увеличиваются и постоянные напряжения U и (J сформированные иэ этого периодического сигнала, а следовательно, вдвое увеличивается их разность U — 0„.

Временные соотношения (фиг. 1), т. е. знаменатель формулы(1), остаются беэ изменений.

Следовательно, размах периодического сигнала остается без изменений, а размах периоди ческого сигнала треугольной формы, определенной по формуле (1), также увеличивается в

2 раза по сравнению с первоначальным значе нием ввиду увеличения величины — 1.

Таким образом, предложенный способ измерения размаха периодического сигнала треугольной формы не имеет ограничений по динамическому диапазону измеряемых значений размаха периодического сигнала, так как с увеличением величины размаха измеряемого сигнала синхронно во столько же раэ изменяются и величины опорных значений напряжения, с которыми сравнивается измеряемый сигнал. За счет того, что уровни опорных сигналов остаются на уровне экстремальных точек измеряемого периодического сигнала, повышается точность измерения.

1187088

Со в В. Савинов

Техред О.Неце

Редактор И. Николайчук

Корректор М. Демчик

Заказ 6544/50 Тираж 747

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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