Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения

 

Изобретение может быть использовано при измерении параметров импульсов пилообразного напряжения (ПН). Целью изобретения является повьше .СЙ-.с ние точности измерения нелинейности ПН. Для достижения цели в устройство введены компаратор 1, делители 7, 9 частоты импульсов, счетчик 8 импульсов , элемент 20 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Устройство также содержит источник 2 опорного напряжения, генератор 6 счетных импульсов, триггер 18, элементы И 5, 17, элемент ИЛИ 19, блок 10 управления реверсивный счетчик 14, дешифратор 15 и цифровой индикатор 16. Данное устройство позволяет с высокой степенью автоматизации и малой погрешностью производить измерения нелинейности ПН в широком диапазоне частот, в том числе со ступенчатой (Л и кусочно-линейной аппроксимацией ПН. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ö 4 С 01 К 19/25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

h =.y

Н ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ К) 3

CQ

ОО

К)

CbГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3927079/24-21 (22) 27.05.85 (46) 30.11.86. Бюл. 9 44 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.А. Бондарь, А.В. Топор и

Е.М.Кузнецов (53) 621.3 17.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 658488, кл. G 01 R 19/25, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано при измерении параметров импульсов пилообразного напряжения (ПН).

Целью изобретения является повыше„„SU„„1273826 А1 ние точности измерения нелинейности

ПН. Для достижения цели в устройство введены компаратор 1, делители 7, 9 частоты импульсов, счетчик 8 импульсов, элемент 20 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Устройство также содержит источник 2 опорного напряжения, генератор 6 счетных импульсов, триггер 18, элементы

И 5, 17, элемент ИЛИ 19, блок 10 управления,, реверсивный счетчик 14, дешифратор 15 и цифровой индикатор 16.

Данное устройство позволяет с высокой степенью автоматизации и малой погрешностью производить измерения нелинейности ПН в широком диапазоне частот, в том числе со ступенчатой и кусочно-линейной аппроксимацией

ПН. 2 s.ï. ф-лы, 1 ил.

Ф 1273826 2 блока 10. Информационные выходы счетчика 14 через дешифратор 15 подключены к индикатору 16, пятый вход блока 10 подключен к выходу компаратора 1, первый вход которого является входом устройства и соединен с вторым входом источника 2, выход которого подключен к второму входу компаратора 1. Источник 2 состоит из ампли1п тудного детектора 3, выход которого соединен с делителем напряжения 4, блок 10 управления состоит из элементов И-НЕ 11, 12 и триггера 13 первые входы элементов 11, 12 объединены и являются первым входом блока 10 управления, вторые входы 11, 12 объединены и являются вторыми входами блока

10, третьи входы объединены и являются пятым входом блока 10, инверсный выход триггера 13 соединен с четвертым.входом элемента 12, прямой выход

13 соединен с четвертым входом элемента 11, выход которого является первым выходом блока 10, выход элемента

12 является вторым выходом блока 10, счетный вход триггера 13 является четвертым входом блока 10, а вход установки в единицу является третьим входом блока 10.

Работа данного устройства основана на принципе амплитудно-временного. преобразования входного сигнала и сводится к измерению временных интервалов Т.„ (прямой ход) и дс;. Последний выделяется компаратором 1 при фиксированном пороге, равном nU, .

Коэффициент нелинейности определяет„ся по формуле, использующей обратные производные

<= <(du )- (du" ) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов пилообразного напряжения, а именно коэффициента нелинейности пилообразного линейно-изменяющегося напряжения.

Целью изобретения является повышение точности измерения нелинейности пилообразного напряжения.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства для измерения нелинейности пилообразного напряжения.

Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения содержит компаратор 1, источник 2 опорного напряжения, состоящий из амплитудного детектора 3 и делителя 4 напряжения, второй элемент И 5, генератор

6 счетных импульсов, делитель 7 частоты импульсов, счетчик импульсов 8, управляемый делитель 9 частоты импульсов, блок 10 управления, состоящий из элементов И-НЕ 11, 12 и триггера 13, реверсивный счетчик 14, дешифратор 15, цифровой индикатор 16, ° ° ервый элемент И 17, триггер 18, элеент ИЛИ 19, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

20.

Выход триггера 18 соединен с входом элемента 17, выход генератора 6 соединен со счетным входом делителя 7 и входом вычитания делителя 9, выход делителя 7 подключен к счетному входу счетчика 8, разрядные выходы которого соединены с входами делителя 9, выход которого подключен к входу установки делителя 9 и первому входу блока 10 управления, вход триггера

18 соединен с первым входом элемента

ИЛИ 19 и вторым входом первого элемен-4О та И 17, первыми входами второго элемента И 5 и элемента ИЛИ 20, инверсный выход триггера 18 соединен с вторыми входами элементов 19, 5, выход элемента 19 соединен с входом уста- 4 новки в нуль делителя 7 и вторым входом элемента 20, выход которого подключен к второму входу блока f0 управления, выход элемента 5 соединен с входом установки в нуль счетчика 8, эо третьим входом блока 10 управления и первым входом источника 2, выход элемента И 17 соединен с входом установки реверсивного счетчика 14, первый выход блока 10 подключен к входу Ээ вычитания, а второй выход вЂ, к входу сложения счетчика 14, выход переноса которого соединен с четвертым входом = /-v /v, dU dt де 1 (d< () — среднее значение скорости изменения входного пило» образного напряжения (ПН); и

7 = (ddаd" ) () — экстремаль ъ Д тв ДЦ 1ъ ное значение скорости изменения входного пилообразного напряжения,т.е. максимальная

12 или минимальная скорость ПН,для которой модуль разности

/V -V / имеср m ет наибольшее значение.

Тогда = max/1-V,Ð/V, /.

Значение V определяется из соотноср шения где Н вЂ” амплитуда входного ПН.

Значение Ч определяется из соотноФ шения

7382б или, приняв а = 2, 1007. = (100 — N. )X, 100 где N. — экстремальное число относи1

lm тельно N„ определяемое из условия max/N„ — N, /.

Таким образом, алгоритм работы измерителя, реализующего описанный принцип, состоит из следующих опера10 ций: измерение амплитуды N входного ПН; деление У на выбранйую величину и, т.е. получаем гЛ1 преобразование временного интер15 вала gt,. в цифровой код;

Мр= Е Т„ /10.п; о /д гдедБ выбирается из соотношения

Ы, = U /n, 20

=дУ /V;, 25 где n — - коэффициент деления делителя напряжения 4.

Поскольку U и дБ величины постоянные для конкретного измеряемого

ПН, то измерение V,ð и V; можно сводить к измерению соответствующнх интервалов времени Т„, и,д .. При заполнении этих интервалов счетными импульсами временной интервал Т преобразуется в цифровой код Н,соот-, ветствующий числу укладывающихся в

4 нем импульсов с частотой F f /10 и, временной интервал at, преобразуется в относительный цифровой код N.,ñîîòветствующий числу импульсов с частотой Р и /Н„р = F 10 n/N„ (а — константа). Тогда получаем а

Я ++F Тр и Т / 1 О п ф

Я, за F .at, = f . дс. /N

1 1 о !!Р 45 и соответственно

Ф

Vp- U /T„= U F /N„

= U f /10 n N

aU /at,. = U /п дй;

U F /n N; =U f /nN. N

Подставим выражения для Ч, и V; в формулу для определения коэффициента нелинейности (=i — =1 — — \ = !!

V N 10 — Н.

Ч 10 а 1оа выделение временного интервала

= aU /V,; преобразование временного интервала at; в относительный цифровой код N. = f - М;/N„ вычисление коэффициента нелинейности по выбранной величине а, т.е.

g- 10" (10 — N,)ж; индикация результата измерения.

В соответствии с изложенным алгоритмом у тройство работает следующим образом.

С приходом первого синхроимпульса и наличием единицы на инвертирующем выходе триггера 18 через элемент

И 5 происходит сброс в нуль счетчика

8 и амплитудного детектора 3, установка триггера 13 по входу S в единичное состояние по неинвертирующему выходу. По окончании синхроимпульса

СИ триггер 18 устанавливается в нуле,вое состояние, открывается через элемент,. ИЛИ 19 вход делителя 7 частоты, начинается счет его выходных импульсов счетчиком 8, амплитудный детектор

3 работает в режиме запоминания входного напряжения, элементы И-НЕ 11 и

12 закрыты по второму входу блока управления счетом нулевым напряжением с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, реверсивный счетчик 14 не считает, Делитель 7 частоты имеет коэффициент деления и 10, на его выходе формиа руется частота следования импульсов

F f /и 10, где f — частота генерации генератора 6. К концу прямого хода Т„ в счетчике 8 накапливается число Nр=(fo /n1 0) T!!ðАмплитуд ный детектор 3 запоминает амплитуду

U входного ПН, на втором входе компаратора i устанавливается пороговое

5 1273 напряжение aU . С приходом второго синхроимпульса СИ запирается вход делителя 7 частоты, прекращается счет в счетчике 8. На управляющем входе делителя частоты 9 фиксируется число N,,С этого момента он начиЙР нает делить входную частоту Й гене« ратора 6 на число N«. В результате на выходе получается последователь1 ность импульсов с частотой Р = 1p и /И„ = F:n 10 IN На инвертирующем выходе триггера 18 устанавливается логическая единица. Записывает ся код числа 10 по управляющему входу D реверсивного счетчика 14. По мере нарастания входного ПН на выходе компаратора 1 формируется единичный импульс длительностью a,t ьП-/N.

= П /n Н.. Во время действия этого импульса элемент И-НЕ 11 пропускает 2О счетные импульсы на вычитающий вход счетчика 14, поступающие с выхода делителя 9 частоты, поскольку на всех остальных его входах также установлены логические единицы. На выходе 25 реверсивного счетчика 14 формируется код разности между числом 10, предваа рительно занесенным по входу 9, и числом, поступающим на его вычитающий вход импульсов, т.е. формируется ЗО значение замеряемого коэффициента нелинейности = (10 — N;). Если число импульсов N1. укладывающихся в интервале at, оказалось больше

1 числа 10, записанного в счетчике 14, в момент равенства N; = 10" íà его выходе переноса " «(0" появляется импульс, опрокидывающий триггер !3. В ,результате происходит переключение элементов И-НЕ 11 и 12 таким образом, что теперь счетные импульсы поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14 через элемент И-.НЕ 12.

По окончании импульса длительностью

at; на выходе комйаратора 1 элементы 45

И-НЕ 11 и 12 запираются и на выходе реверсивного счетчика 14 фиксируется а: итоговая разность (10 — Ы ), которая затем с учетом выбранного целого значения константы "а" отображается в системе: дешифратор 15 и цифровой индикатор 16.

С приходом очередного (третьего) синхроимпульса меняется состояние триггера 18, на выходе элемента И 5 появляется импульс, осуществляющий сброс и установку счетчика 8,триггера 13, амплитудного детектора 3. На

826 б этом цикл измерения заканчиваетсн и начинается следующий.

Обычно выбирается а=2 или а=3, тогда (=(100-N, ) или (,=0,1(1000-N,.), Число и выбирается, исходя из требу! емой точности по оценке быстрых изменений (перепадов) скорости изменения ПН за Т„ . Обычно, если выбросов или изломов в ПН не ожидается, выбирается и = 10.

При нулевом начальном состоянии триггера 18 описанный цикл измерения начинается с приходом втор4го синхроимпульса СИ. С целью сокращения на один период ПН времени измерения, отсчитываемого от момента включения измерителя, необходимо осуществлять установку триггера 18 в единичное состояние в момент включения общего питания схемы измерителя (по известным схемам) °

Формула изобретения

1. Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее генератор счетных импульсов, блок управления, реверсивный счетчик, дешифратор, цифровой индикатор, триггер, первый и второй элементы И, источник опорного напряжения, элемент И, прямой выход триггера соединен с входом первого элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения-точности измерения, в него введены компаратор,делитель частоты импульсов, счетчик импульсов, управляемый делитель частоты импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем выход генератора счетных импульсов соединен со счетным входом делителя частоты импульсов и входом вычитания управляемого делителя частоты импульсов, выход делителя частоты импульсов соединен со счетным входом счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к информационным входам управляемого делителя частоты импульсов, выход которого подключен к входу установки управляемого делителя частоты импульсов и первому входу блока управления, синхровход триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, с вторым входом первого элемента И, первыми входами второго элемента И и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инверсный

1273826 выход триггера соединен с вторыми входами элементов ИЛИ и второго элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в "0" делителя частоты импульсов и вторым входом элемента ИСКЛЮЧА16ЦЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к второму входу блока управления, выкод второго элемента И соединен с входом установки в "0" счетчика импульсов, третьим входом 10 блока управления и.первым входом источника опорного напряжения, выход первого элемента И подключен к входу установки реверсивного счетчика, первый выход блока управления подключен 15 к вэфу вычитания,а второй выход— к входу сложения реверсивного счет чика, выход переноса которого соединен с четвертым входом блока управления, информационные выходы pesep- 20 сивного счетчика через дешифратор соединены с цифровым индикатором, пятый вход блока управления соединен с выходом компаратора, первый вход которого является входом устройства 25 и соединен с вторым входом источника опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора.

2. Устройство по п.1, о т л и — щ ч а ю щ е е с я тем, что источник

/ опорного напряжения содержит. последовательно включенные амплитудный детектор и делитель напряжения, выход которого является выходом источника, а первый и второй вход амплитудного детектора является соответственно первым и.вторым входом источника опорного напряжения.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что устройство управления содержит первый и второй элементы И-НЕ и триггер, причем выход первого элемента И-НЕ является первый выходом блока управления, а первые входы первого и второго элемента И-НЕ соединены и являются первым входом блока, вторые их входы объединены и являются вторым входом блока, третьи их входы обьединены и являются пятым входом блока, вход триггера установки в "1" является третьим входом блока управления, а прямой выход соединен с четвертым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход соединен с четвертым входом второго элемента И-НЕ, счетный вход триггера является четвертым входом блока управления, выход второго элемента И-НЕ является вторым выходом блока управления.

Составитель И. Мазуров

Редактор Н. Швыдкая Техред М.Ходаиич Корректор С. Шекмар

Заказ 6471/42 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIо делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предпри>."ие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4