Способ измерения сигналов низкого уровня

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель .изобретения - повьшение точности измерения. Устройство, реализующее способ,содержит ключи 1-3, интегратор 4,блок 5 управления,блок 6 сравнения и измеритель 7 интервалов времени. Многократное повторение операций интегрирования напряжения смещения и опорного напряжения на суммарном интервале времени, равном длительности заданного . и полученного информативного интервалов времени так, что время интегрирования напряжения смещения каждый раз задают меньше оставшейся части суммарного интервала на величину,пропорциональную отношению максимального значения напряжения смещения к значению опорного напряжения, компенсирует аддативную погрешность. В описании дан пример вьшолнения блока 5 управления и приведены временные диаграммы , поясняюпще способ. 3 ил. (Л 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1Щ (И) A@4 G01R19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3794500/24-21 .(22) 27.09.84 (46) 30.06.86. Бюл. В 24 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.Д.Михотин, А.Н.Мошнин, Э.К.Шахов, В.А.Юрманов и С.А.Слюсарев (53) 621.317.32(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 2214602, кл. (01 R 19/26, 04.09.75.

Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев.: Вища школа, 1973, с.435-437. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛОВ НИЗКОГО УРОВНЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения.

Устройство, реализующее способ,содержит ключи 1-3, интегратор 4,блок 5 управления, блок 6 сравнения и измеритель 7 интервалов времени. Многократное повторение операций интегрирования напряжения смещения и опорного напряжения на суммарном интервале времени, равном длительности заданного.и полученного информативного интервалов времени так, что время интегри.рования напряжения смещения каждый раз задают меньше .оставшейс . части суммарного интервала на величину,пропорциональную отношению максимального значения напряжения смещения к значению опорного напряжения, компенсирует аддативную погрешность. В описании дан пример выполнения блока 5 управления и приведены временные диаг. раммы, поясняющие способ. 3 ил.

1241131

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено .для создания измерительных приборов сигналов низкого уровня.

Цель изобретения — повышение- точности измерения за счет компенсации аддативной погрешности.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма, поясняющая, предлагаемый способ; на фиг. 2 — блок-схема уст-! ройства для его осуществления; на фиг. 3 — структурная схема блоКа управления.

Устройство содержит ключи 1,2 и

3, интегратор 4, блок 5 управления, блок 6 сравнения и измеритель 7 интервалов времени, причем выходы ключей 1,2 и 3 соединены с входом интегратора 4, а их входы — с источниками входного и опорного сигналов и земляной шиной соответственно, .выход интегратора 4 соединен с одним входом блока 6 сравнения, второй вход которого подключен к земляной шине, а выход — к входу блока 5 управления, выходы последнего соединены с управляющими входами ключей 1,2 и 3 и. входом измерителя .7 интервалов времени.

Блок 5 управления содержит генератор 8 тактовых импульсов, счетчики

9 и 10, дешифратор 11, умножитель 12 кода на постоянный коэффициент выполненный в виде постоянного запоминающего устройства с защитой таблицей кодов, триггеры 13 и 14, элемент И

15 и элемент ИЛИ 16. Выход блока 6 сравнения подключен к,первому входу триггера 13, входу управления записью счетчика 10 и входу сброса по фронту импульса триггера 14, прямой выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 16, инверсный выход — с управляющим, входом ключа 3, а установочный вход — с выходом переноса счетчика 10, вход записи которого через умножихель 12 подключен к выходу счетчика 9 и входу дешифрато- . ра 11, прямой выход которого соединен с управляющим входом ключа 1, а инверсный выход — с .вторым входом элемента ИЛИ 16. Выход элемента ИЛИ

16 подключен к управляющему входу ключа 2 и первому входу элемента И

15, выход которого соединен со счетным входом измерителя 7, а второй вход — с выходом генератора 8 и тактовыми входами счетчиков 9 и 10.Выход триггера 13 подключен к входу

1 управления направлением счета измерителя 7, а входы сброса измерителя 7, счетчиков 9 и 10, триггеров 13 и 14 соединены с входной шиной запуска.

Предлагаемый способ осуществляют . следующим образом.

В первом такте за фиксированное время Т, интегрируют измеряемое нап" ряжение Пх совместно с напряжением смещения. После этого осуществляют списывание до нуля накопленного интервала путем интегрирования опорного напряжения U Как .следует из временной диаграммы (фиг. 1), в течение интервала времени (t ; t, j процесс.описывается выражением

e(Tð + АТ ) + Пх Тр- Uo АТ 0 . (1)

Далее осуществляют поочередное интегрирование напряжения смещения е и опорного напряжения U, причем интервал Т, (i = 1,2,3...) интегриро-. вания найряжения смещения каждый раз

25 задают меньше оставшейся части Т суммарного интервала времени tz -йд

= Т + 4Т, - Т на величину k -(e,„,„/

Uo ) Torsi ° IIPH 1 1 Tocr s

t< = Т. В соответствии с этим длительность Тр, = (1- ) Т = (1-1 ) Т, длительность Т р = (1-к) Тр,х (1-k) r х(Т-Тр, -bT ) (на фиг. 2 показаны толь« ко два интервала) и т.д. до тех пор, пока интервал Т,. не станет пренеб35 режимо мальм.

Процесс в течение суммарного интервала времени ft ; t„) описывается соотношением и

40,е(То+ ыТ,) Uî ы Т; = О, (2)

i=2 где n — число интервалов интегрирования напряжения смещения.

Вычитая из выражения (1) выражение (2), получим функцию преобразования

ыт, — Q ыт = — "т (3) х

1=2

Выражение (3) показывает,что напряжение смещения е не оказывает влияния на точность измерения напряжения U Погрешность измерения опре деляется точностью выполнения равенства t „ - t< Т + 4Т,. Практически это равенство обеспечивается с точностью до периода квантующих импуль1241131 сов, с помощью которых формируются интервалы времени То и 5 Т, . Применение кварцевых генераторов частоты позволяет реально обеспечить погрешность Формирования интервала t> — t 5 не более (10 - 10 ) X., Для определения числа и повторений операций интегрирования,напряжения смещения можно записать следующие очевидные соотношения. Если ус- 0 ловно принять длительность суммарного интервала Т + 4Т, эа единицу, то после первой операции интегрирования напряжения смещения и описывания накопленного интеграла опорным 15 напряжением до нуля для оставшейся части единичного интервала будет

Тосг справедливо " ьЕ,после второй б

2 ° операции — (Т„, /Т) а. k ;после тре- 20

;тьей операции (Т с /Т) « k и в общем случае (Т, „/Т) k". Задавая допустимое значение погрешности Е (погрешности задания суммарного интервала времени), получаем уравнение 25 для достаточного количества числа операций интегрирования напряжения и смещения k = C,откуда n = (1рЕ/1gk), Реально k 10, тогда, например, -4

1 для E 10 получаем п и 2,т.е. практически число повторений операции интегрирования напряжения смещения не бывает большим двух.

Устройство для осуществления пРед-З5 лагаемого способа работает следующим образом.

В начальный момент времени импульсом запуска сбрасываются измеритель

7, счетчики 9 и 10 и триггеры 13 и i0

14.Затем дешифратор 11 открывает ключ

1 на фиксированный интервал времени

Т,. Одновременно счетчик 9 нодсчитывает время и по окончании интервала

T 1 дешифратор 11 закрывает ключ 1 и открывает ключ 2 до прихода импульса с блока 6 сравнения, который записывает в счетчик 10 код времени, соответствующий Т,, и взводит триггер 14, тем самым закрывая ключ 2 и открывая ключ 3. По истечении интервала Т, счетчик 10 импульсом переноса переводит триггер 14 в "1" открывая ключ 2 и закрывая ключ З.Это состояние продолжается до прихода очередного импульса с блока 6 сравнения, после чего цикл повторяется.

Счетчик 9 работает на вычитание, поэтому в моменты времени прихода импульса с блока. 6 сравнения значение кода в нем N,, соответствует оставшейся части Т„, суммарного интервала времени. Весь суммарный интервал времени определяется емкостью счетчика 9.

Измеритель 7 осуществляет измереп ние разности a.Т вЂ” с ьТ.,лропор3.=2 циональный входному напряжению.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с точностью до используемой меры времени устранить погрешность от дрейфа напряжения смещения, если значение последнего не изменяется за время одного измерения.

Формула изобретения

Способ измерения сигналов низкого уровня, основанный на интегрировании входного сигнала в течение заданного интервала времени и последующем интег-, рировании опорного напряжения до момента равенства нулю накопленного интервала, запоминании полученного информативного интервала времени, последующем интегрировании напряжения смещения и интегрировании опорного напряжения до момента равенства нулю накопленного интервала и определении разности между интервалами времени,в течение которых осуществлялось интегрирование опорного напряжения, о тл и ч а ю шийся тем,что, с целью повышения точности, операции интегрирования напряжения смещения и опорного напряжения повторяют многократно на суммарном интервале времени, равном длительности заданного и полученного информативного интервалов времени, причем время интегрирования напряжения смещения каждый раз задают меньше оставшейся части суммарного интервала на величину, пропорциональную отношению макси-. мального значения напряжения смещения к значению опорного напряжения.

1241131

Фиг,!

Юли 5 упра8лвноя иг. 3

Составитель С.Кабиков

Техред О.Сопко Корректор Т.Колб

Редактор А.Лежнина

8b

ЕС

Заказ 3483/39 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.1 13035,Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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