Способ измерения амплитуды переменного напряжения инфразвуковой частоты и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области электроизмерений. Может быть использовано в приборах для измерения амплитуды напряжения инфразвуковой частоты . Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается уменьшением влияния соотношения между уровнями опорного и измеряемого напряжений на точность преобразования . Согласно данному способу с полуволной измеряемого напряжения сравнивают переменное опорное напряжение (ОН) высокой частоты, определяют измерение интервала времени, в течение которого ОН в двух соседних периодах превышает измеряемое. Определяют период измеряемого напряжения и умножают упомянутое изменение интервала времени на период измеряемого напряжения и на постоянный коэффициент , равный половине произведения амплитуды ОН на квадрат его частоты. Работа устройства, реализующего способ, поясняется по функциональной схеме устройства и временным диаграммам в описании изобретения. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (594 СО1 R190

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3739441/24-21 (22) 14.05.84 (46) 30.04.86. Бюл. Ы 16 (72) О.Н. Гравии, С.А. Кравченко, В.И. Асмус и А.А. Анепир (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1045142, кл. G 01 R 19/04, 1982.

Стащук В.Д., Панчул В.А. Прибор для измерения фаз и амплитуд гармонических колебаний в диапазоне инфранизких частот.-Измерительная техника, 1976, 11 ll с. 75, рис. 2. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИНФРАЗВУКОВОЙ

ЧАСТОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электроизмерений. Может быть использовано в приборах для измерения амплитуды напряжения инфразвуковой частоты. Цель изобретения — повышение

„„SU„, 1228025 А 1 точности измерения — достигается уменьшением влияния соотношения между уровнями опорного и измеряемого напряжений иа точность преобразования. Согласно данному способу с полуволной измеряемого напряжения сравнивают переменное опорное напряжение (ОН) высокой частоты, определяют измерение интервала времени, в течение которого ОН в двух соседних периодах превышает измеряемое. Определяют период измеряемого напряжения и умножают упомянутое иэМенение интервала времени на период измеряемого напряжения и на постоянный коэффициент, равный половине произведения амплитуды ОН на квадрат его частоты. Работа устройства, реализующего способ, поясняется по функциональной схеме устройства и временным диаграммам в описании изобретения.

2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1228025 2 ратора 1 соединен с входом ждущего о мультивибратора 12, выход которого подключен к входу триггера 13 и первыми входами первого 14 и второго

15 логических элементов 2И. Выход усилителя-ограничителя 3 соединен с вторым входом первого логического элемента 2И 14, выход которого подключен к входу ячейки 11 безвентильного счет10 чика по модулю.на три.. Выход второго а комнаратора 2 соединен с вторым входом второго логического элемента 2И я 15, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа .6. Вы15 ход триггера 13 подключен к управляющему входу второго ключа 7.

Сущность способа измерения амплитуды переменного напряжения инфранизкой частоты заключается в том, что

10 сравнивают измеряемое напряжение

U sinkt с опорным переменным напряжением U< sinét высокой частоты (1Ю) .

Сравнение производят для полуволны измеряемого напряжения вблизи его

25 нулевого значения (фиг. 1а). Поскольку измеряемое напряжение близко к . постоянному (фиг. 1б) на интервале, равном полупериоду опорного напряжения, то интервалы времени

К" К К K vr

Изменение интервалов времени, в течение которых соседние полуволны опорного напряжения превьппают измеряемое, cos —, (2ГК+ — ) 2

С учетом того, что < 1 > 1-получают

cos — (211К+ -- ) =1:

Я 1IÃ Iю и> 2

sin — (2п K+ — ) c(1

2 следовательно, 4li U = — Р—,1 Б„„

° 2 П, l7

4g g.

11о

U Оп д 7 к 2 к

Т = - — - период измеряемого напря2% х Я жения.

Изобретение относится к электроиэмерениям и может быть использован в приборах для измерения амплитуды напряжения инфраэвуковой частоты.

Цель изобретения — повышение точ ности путем уменьшения влияния соот ношения между уровнем опорного напряжения и величиной измеряемого напряжения.

На фиг. 1 приведены временные ди аграммы, поясняющие сущность способ измерения амплитуды переменного напряжения; на. фиг. 2 — функциональна схема устройства для осуществления способа; на фиг. 3 — временные диаг раммы, иллюстрирующие работу устрой ства.

Способ измерения амплитуды переменного напряжения инфранизких частот заключается в том, что с полуво ной измеряемого напряжения сравнива переменное опорное напряжение высок частоты вблизи нулевого уровня изме ряемого напряжения, определяют изме нение интервала времени, в течение которого опорное напряжение в двух соседних периодах превьппает иэмеряе мое, определяют период измеряемого напряжения и умножают упомянутое иэ менение интервала времени .на период измеряемого напряжения и на постоянный коэффициент, равный половине произведения амплитуды опорного напряжения на квадрат его частоты.

Устройство для измерения амплитуды

35 переменного напряжения инфраниэкой частоты содержит первый компаратор 1, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй — с общей шиной, второй компаратор 2, первый вход которого подключен к входной шине, а второй — к входу усилителя — ограничителя 3 и выходу источника 4 переменного опорного напряжения высокой частоты генератор 5 тактовых импуль1

45 сов, выход которого соединен с входами первого 6 и второго 7 управляемых ключей счетчик 8 импульсов с инди1 отсюда катором. Вход счетчика 8 импульсов

"оединен с выходом умножителя 9 чис50 ло-импульсных кодов, один вход которого подключен к выходу второго ключа 7, а другой — к выходу реверсивного счетчика 10 импульсов, первый и второй управляющие входы которого

55 где f подключены к выходам ячейки 11 безвентильного счетчика по модулю на три, а управляющий вход — к выходу первого ключа 6.Выход первого компа— частота опорного напряжео ния;

1228025 оп

Произведение - представляет

2 собой постоянный заранее известный коэффициент, так как U u f изот вестны.

Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения инфранизкой частоты работает следующим образом.

Первый компаратор 1 формирует при переходе измеряемого напряжения через нуль импульс напряжения (фиг. Зв), длительность которого .равна длительности полупериода измеряемого напряжения (фиг. 3a). Одновременно на вы!

5 ходе ждущего мультивибратора 12 формируется импульс длительностью больше трех, но меньше четырех периодов опорного напряжения высокой частоты (фиг. Зб) формируемого источником 4

1 20 опорного напряжения. Под воздействием ждущего мультивибратора 12 триггер 13 формирует импульс с длительностью, равной периоду измеряемого напряжения, задержанный на длительность им25 пульса мультивибратора 12. Выходной импульс триггера 13 открывает управляемый ключ 7, который пропускает импульсы с выхода генератора 5 тактовых импульсов на второй вход умножителя

9 число-импульсных кодов. Таким об30 разом, число импульсов, поступающих на этот вход умножителя 9, соответствует длительности периода измеряемого напряжения Т . Выходной импульс х ждущего мультивибратора 12 поступает 35 также на первые входы логических элементов 2И 14 и 15, логический элеЭ мент 2И 15 формирует импульс управления ключом 6 при поступлении на

его второй вход сигнала от второго компаратора 2, возникающего при превьппении амплитуды опорного переменного напряжения над амплитудой .изме-. ряемого напряжения. Таким образом, ключ 6 пропускает на счетный вход реверсивного счетчика 10 импульсы от генератора тактовых импульсов 5 в интервалы времени, в которые амплитуда опорного напряжения превышает амплитуду измеряемого напряжения. 50

Усилитель-ограничитель 3 формирует прямоугольные импульсы, соответствующие полуволнам опорного напряжения, полярность которых совпадает с полярностью измеряемого напряжения при их 55 сравнении (фиг. Зд), а логический элемент 2И 14 пропускает с выхода усилителя-ограничителя 3 на вход ячейки !1 безвентильного счетчика по модулю на три импульса, совпадающие с выходным импульсом ждущего мультивибратора 12. Ячейка ll не пропускает на выход первый из входных импульсов. Второй импульс ячейка ll пропускает на первый выход и на первый управляющий вход реверсивного счетчика 10, а третий — на второй выход и на второй управляющий вход реверсивного счетчика 1ОПод воздействием импульса на первом управляющем входе реверсивный счетчик 10 суммирует импульсы на его счетном входе, а под воздействием импульса на втором управляющем входе — вычитает из суммы количество импульсов, поступающих в это время на счетный вход. Таким образом, число импульсов, определяющее выходной код реверсивного счетчика 10, соответствует изменению интервала времени, в течение которого амплитуда соседних полуволн опорного напряжения превышает амплитуду измеряемого напряжения.

В результате перемножения входных сигналов умножитель 9 число-импульсных кодов формирует сигнал, соответствующий произведению упомянутого изменения временных интервалов на период измеряемого напряжения, который измеряется счетчиком

8. IIocKольку величина измеряемого сигнала пропорциональна числу тактовых импульсов за период Т путем ка установки соответствующего значения периода тактовых импульсов можно обеспечить умножение результата на любой постоянный известный коэффициент, .в данном случае на половину произведения амплитуды опорного нан пряжения на квадрат его частоты.

Экспериментально установлено, что погрешность преобразования не превышает 0,6Х. Таким образом, снижается зависимость точности преобразования от соотношения уровней порогового и измеряемого напряжений и тем самым обеспечиваетсяповышение точности.Кроме того одноканальная структура устройства также способствует повышению точности.

Формула изобретения

1. Способ измерения амплитуды переменного напряжения инфразвуковой частоть;, заключающийся в сравнении опорного напряжения с полуволной из1228025 меряемого напряжения и измерении интервала времени по результатам сравнения, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности в качестве опорного напряжения используют переменное напряжение высокой частоты, сравнение осуществляют вблизи нулевого значения измеряемого напряжения, измеряют изменение времени превьппения опорным напряжением измеряемого в двух соседних периодах опорного напряжения, определяют период измеряемого напряжения, умножают упомянутое изменение времени на период измеряемого напряжения и на постоянный коэффициент, равный половине произведения амплитуды опорного напряжения на квадрат его частоты.

2. Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения инфразвуковой частоты, содержащее первый компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной, второй компаратор, усилитель-ограничитель, триг- д5

rep, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входами первого и второго управляемых ключей и счетчик импульсов с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности, в него дополнительно введены источник переменного опорного напряжения высокой частоты, ждущий мультивибратор, первый и второй логические элементы 2И,. ячейка безвентильного счетчика по модулю на три, реверсивный счетчик импульсов и умножитель число-импульсных кодов, при этом второй вход первого компаратора подключен к общей шине, a его выход — к.входу ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом триггера и первыми входами логических элементов 2И, пер. вый вход второго. компаратора подключен к входной шине, а второй вход— к выходу источника переменного опорного напряжения и входу усилителяограничителя, выход которого подключен к второму входу первого логического элемента 2И,выход второго компаратора подключен к второму входу второго логического элемента

2И, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, выход первого логического элемента 2И соединен с входом ячейки безвентильного счетчика по модулю на три, первый выход которой подключен к первому управляющему входу реверсивного счетчика импульсов, а второй выход — к его второму управляющему входу, выход реверсивного счетчика импульсов подключен к первому входу умножителя число-импульсных кодов, второй вход которого подключен к выходу второго ключа, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а выход умножителя число-импульсных кодов соединен с входом счетчика импульсов.

1228/25 фжд

Составитель А. Пучковский

Редактор Л. Пчелинская Техред В.Кадар Корр кторО. Луговая

Заказ 2283/45 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4