Стробоскопическое измерительное устройство

 

Изобретение может быть использовано в средствах измерения энергии импульсного оптического излучения. Стробоскопическое измерительное устройство (ССИУ) содержит блок 2 выборки , входную -шину, синхронизатор 3, генератор 4 пилообразного напряженин , компараторы 5, 8, 25, генераторы 6, 9, 20 ступенчатого напряжения , делитель 18 числа сигналов, формирователь . 7 стробирующего импульса, ключи 16, 17, генератор 19 счетных импульсов, элементы И 10-12, 21, 28- 30, элементы ИЛIi 13, 14, 26, 27, - триггеры 15, 24, элемент НЕ 31, сумматор 22,-шины 32 и 33 сигнала конца измерения и сигнала сброса соответственно , измерительный вход 1, резистивный делитель 23. ССИУ имеет расширенные функциональные возможности за счет измерения энергии сигналов, причем с их накоплением и усре днением, что позволяет уменьшить случайную погрешность измерений. 1 ил. с с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 G 01 R 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)q j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4133341/24-21 (22).14.10.86 (46) .30 ° 06.88. Бюл. N 24 (72) С.Г.Алексеев, M.M.Гельман и С.В.Тихомиров (53) 621.142.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

 658479, кл. 4 G 01 В 13/02, 1979, (54) СТРОБОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть использовано в средствах измерения энергии импульсного оптического излучения, Стробоскопическое измерительное устройство (ССИУ) содержит блок 2 выборки, входную -шину, синхронизатор

3, генератор 4 пилообразного напряжения, компараторы 5, 8, 25, генераторы 6, 9, 20 ступенчатого напряжения, делитель 18 числа сигналов, формирователь 7 стробирующего импульса, ключи 16, 17, генератор 19 счетных импульсов, элементы И 10-12, 21, 2830, элементы ИЛИ 13, 14, 26, 27, триггеры 15, 24, элемент НЕ 31, сумматор 22„ шины 32 и 33 сигнала конца измерения и сигнала сброса соответственно, измерительный вход 1, резистивный делитель 23. ССИУ имеет расширенные функциональные воэможности за счет измерения энергии сигналов, причем с их накоплением и усреднением, что позволяет уменьшить случайную погрешность измерений. 1 ил.

1406490

Изобретение относится к технике

Измерений импульсных сигналов и может быть использовано в средствах

-Измерения энергии в частности имt 5

Ьульсного оптического излучения.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, 1

Устройство содержит измерительный ход 1, блок 2 выборки, синхронизаор 3, генератор 4 пилообразного; апряжения (ГПН), первый компаратор 15 первый генератор 6 ступенчатого апряжения (СН), формирователь 7 тробирующего импульса, второй ком.— аратор 8, второй генератор 9 стуенчатого напряжения (ГСН), первый 20 10,второй 11 и третий 12 элементы И,перый 13 и второй 14 элементы ИЛИ, первый риггер 15, первый 16 и второй 17 ючи, делитель 18 числа сигналов, генератор 19 счетных импульсов (ГСИ),25 третий генератор 20 ступенчатого напряжения (ГСН), четвертый элемент

И 21; сумматор 22 (суммирующий счетчик), резистивный делитель 23, второй триггер 24, третий компаратор

2, третий 26 и четвертый 27 элемент ИЛИ, пятый 28, шестой 29 и седьмой

3 элементы И, элемент НЕ 31, шину 32 с гнала конца измерения и шину 33 с гнала сброса.

К входу блока выборки подсоединена

35 в одная шина и вход синхронизатора,, в гход которого через ГПН подсоединен к первому входу первого компаратора, к другому Входу которОГО подключен 40 выход первого ГСН, к входу которого подсоединен делитель числа сигналов, а выход первого компаратора через фОрмирователь стробирующего импульса соединен с входом стробирования бло- 45 ка выборки, выход которого подключен к входу второго компаратора, другим входом соединенного с выходом второго

ГСН, вход которого через первый ключ сОединен с генератором счетных импульсов, вход сброса сумматора соеди56 н@н с шиной сигнала сброса, с которой. соединены также соответствующими входами первый ГСН, а через четвертый и первый элементы ИЛИ вЂ” первый триггЕр, выходом через второй элемент

ИДИ соединенный с входами сброса второго ГСН и первого ключа, и непосредственно — с входом делителя числа сигналов, к шине сброса соответствующими входами подключен через третий элемент ИЛИ второй триггер, через четвертый элемент ИЛИ вЂ” делитель числа сигналов и третий ГСН, входом запуска через второй ключ соединенный с выходом первого ключа, с которым соединен также один из входов четвертого элемента И, второй вход которого соединен параллельно с выходами второго элемента ИЛИ и второго триггера, а выход — с входом сумматора, третий компаратор одним из входов подключен к выходу второго ГСН, вторым входом — к выходу резистивного делителя, а выходом соединен с одним из входов пятого, шестого и седьмого элементов И, выход второго компаратора через первый элемент И и первый элемент ИЛИ,подключен к соответствующему входу первого триггера, один из входов второго элемента И соединен с выходом первого компаратора, второй вход — с вторым входом первого элемента И, вторым входом второго ключа и выходом второго триггера, третий вход — с выходом первого триггера и входом третьего элемента И, а выход — с соответствующим входом первого триггера, второй вход третьего элемента И соединен с выходом делителя числа сигналов, а выход — с вторым входом второго триггера и че- . рез шестой элемент И вЂ” с входом четвертого элемента ИЛИ, сигнальный выход первого ГСН соединен с вторым входом пятого элемента И, а через элемент НŠ— с вторым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к шине сигнала конца измерения.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 3, ГПН 4, кбмпаратор 5 и ГСН 6 образуют узел регулируемой временной задержки, а совместно с блоком 2 выборки они образуют известный стробоскопический измерительный преобразователь временного масштаба повторяющихся сигналов.

Синхронизатор представляет собой пороговый элемент, например компаратор, с опорным уровнем, соответствующим началу изменения измеряемого сигнала, С появлением повторяющихся измеряемых сигналоВ НаЧинаЕтСЯ накопление первого из мгновенных значений этих сигналов с шагом по времени от их начала, обусловленным уровнем дис1406490 криминации синхронизатора 3, установленной ступенью напряжения ГСН 6 и крутизной напряжения ГПН 4. При этом известным образом по сигналам компаратора 5 формирователем 7 формируются стробирующие импульсы, котьрые в блоке 2 выборки "считывают" соответствующее мгновенное значение сигнала, Одновременно сигналом компаратора 5, переданным через элемент И 11, переключается триггер 15. Появившийся при этом единичный сигнал на одном из выходов этого триггера и переданный через элемент ИЛИ 14 деблокирует ГСН 9 и ключ 16, а нулевой сигнал с другого выхода триггера блокирует элемент И 11 ° ГСН 9 и ключ

16 совместно с ГСН 19 и компаратором

8 образуют известный преобразователь выходного напряжения блока выборки в последовательное число импульсов— код (ПНК). По мере поступления импульсов ГСИ через ключ 16 формируется изменяющееся единичными ступенями (уменьшающееся от максимального значения, либо возрастающее от нулево-. го) напряжение на выходе ГСН 9. В момент уравновешивания напряжений блок выборки и ГСН 9 компаратор 8 формирует сигнал, которым вновь переключается триггер 15, При этом триггер 15 соответствующими сигналами деблокирует элемент И 11, блокирует ключ 16 и переключает ГСН 9 в исходное состояние. С появлением очередного сигнала на измерительном выходе устройства описанный процесс стробирования одного и того же мгновенного значения этого сигнала и кодирование этого значения эквивалентным числом импульсов повторяется.

Числа импульсов выделяются на выходе ключа 16 между моментами начала кодирования и конца уравновешивания. Эти импульсы через деблокированный ключ

17 поступают на вход ГСН 20 в соответствии с количеством и циклов кодирования одного и того же дискретного значения входного сигнала (при одной и той же ступени выходного напряжения ГСН 6), накапливаются в счетчике

ГСН 20 и их сумма преобразуется в эквивалентное напряжение, которое резистивным делителем 23 делится в

1 и раз (n — целое число) ° Число и задают делителем 18, который в и раз уменьшает число сигналов на его входе, поступающих с триггера 15, т.е.

55 задает число и циклов кодирсв= ия одного и то же мгновенного значения входных сигналов. Резистивный делитель 23 выдает среднее значение накопленных в ГСН 20 и мгновенных значений входного сигнала. Такое накопление и усреднение уменьшает случайную погрешность измерений. Естественно, что емкость счетчика ГСН 20 и его диапазон выходного. напряжения не менее, чем в и раз, должны превышать аналогичные параметры ГСН 9, С поступлением на вход делителя

18 и-го сигнала сигнал на его выходе изменяется на единичный, что вызывает переключение ГСН 6 и увеличение

его выходного напряжения на одну ступень. Тем самым устройство подготавливается к кодированию и накоплению очередного текущего мгновенного значения входного измеряемого сигнала..

Одновременно появившимся единичным, I сигналом на выходе делителя 18 дебло. кируется элемент И 12 °

С завершением кодирования и-го отсчета данного мгновенного значения измеряемого сигнала переключается триггер 15 и с появлением на его втором выходе единичноro сигнала этот сигнал передается через предварительно деблокированный элемент И 12 и переключает триггер 24. Изменившимся на нулевой сигналом с первого выхода этого триггера блокируются элементы И 10 и И 11 и ключ 17, а единичным.сигналом со второго выхода, переданным через элемент ИЛИ 14,де-. блокируются ГСН 9 (по входу сброса), ключ 16 и элемент И 21.

Единичным сигналом элемента И 12 одновременно деблокируется по соответствующему входу элемент И 29.

С деблокированием ГСН 9 и ключа

16 начинается кодирование выходного напряжения резистивного делителя 23, т.e„ средней величины мгновенного значения сигнала. Импульсы ГСИ 19 в этом случае с выхода ключа 16 передаются не в ГСН 20, а через деблокированный элемент И 21 в сумматор 22 °

Момент уравновешивания выходных напряжений делителя 23 и ГСН 9 фиксирует компаратор 25, выходной сигнал которого через деблокированные элементы И 29 и И 28 передается на вход сброса ГСН 20 и вход триггера 24 соответственно. Передача выходного сигнала компаратора 8 и компаратора

1406490

15

5 через элементы И 10 и И ll в этом цикле кодирования средней величины мгновенного значения измеряемого сигнала блокирована, Триггер 24, переключаясь в момент уравновешивания по сигналу компаратора 25 в исходное состояние, своими ,соответствующйми сигналами вновь деблокирует элементы И 10 и И 11 и ключ 17 и блокирует элемент И 21 и, ключ 16, переключая при этом ГСН 9 в ,исходное состояние. Одновременно сигналом компаратора 25 в исходные сос тояния переключаются делитель 18 и ГСН 20 и подтверждается исходное сос тояние триггера 15. С блокированием ! элемента И 21 в сумматоре оказывает ся записанным код средней величины екущего мгновенного значения измеяемого сигнала.

Таким образом, устройство оказаось подготовленным к очередному цику работы — считыванию, кодированию, акоплению и усреднению с последуюей записью полученного кода в суматоре 22 очередного текущего мгноенного значения измеряемого сигнала.

Далее устройство работает анало.,ично.

Благодаря блокированию элемента

Ц 11 с началом каждого цикла кодирования реализуется асинхронный режим работы устройства, что делает независимым быстродействие кодирующей и регистрирующей частей устройства от ча стоты входных сигналов.

Параллельно с кодированием осущеествляется накопление мгновенных значений входного сигнала в блоке в1 борки, что дополнительно снижает сЛучайную погрешность измерений.

Сдвиг по времени между стробирующнми импульсами, формируемыми узлом рЕгулируемой временной задержки на выходе компаратора 5, т.е. шаг gt дискретизации измеряемого сигнала пО времени, является равномерным, Поэтому сумма кодов всех мгновенных значений Х; измеряемого сигнала эхвивалентна интегралу функции, описы-. вающей этот сигнал, т.е. в частном случае энергии Е этого сигнала:

Е = .Е Х..д1.

1-. 1

Число m суммируемых мгновенных значений задают емкостью счетчика

ГС11 6. С появлением последней m-й ступени напряжения на аналоговом выходе I CH 6, на другом его выходе, под ключенном к элементам И 28 и HE 31, исходный единичный сигнал изменяется на нулевой и тем самым блокируется элемент И 28 и деблокируется элемент

И 30. Это происходит в первом из и циклов определения последнего мгно-. венного значения измеряемого сигнала.

С появлением в и-ом цикле сигнала компаратора 25 этот сигнал будет передан через элемент И 30 на шину 32 устройства в качестве признака окончания измерения текущего значения энергии. По единичному сигналу на шине 32 выполняется считывание кода из сумматора 22 во внешнюю память, после чего устройство может быть подготовлено к новому измерению очередным внешним сигналом сброса.

Таким образом, функции стробоскопического измерительного устройства расширены за счет определения интегралов сигналов, причем с их накоплением и усреднением, что уменьшает случайную погрешность измерений. формула изобретения

Стробоскопическое измерительное устройство, содержащее блок выборки, к входу которого подсоединены входная шина и вход синхронизатора, выход которого через генератор пилообразного напряжения подсоединен к первому входу первого компаратора, к другому входу которого подключен выход первого генератора ступенчатого напряжения, к входу которого подсое-. динен делитель числа сигналов, а выход первого компаратора через формирователь стробирующего импульса соединен с входом стробирования блока выборки, выход которого подключен к входу второго компаратора, другим входом соединенного с выходом второго генератора ступенчатого напряжения, вход которого через первый ключ соединен с генератором счетных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введены семь элементов И, четыре элемента ИЛИ, два триггера, третий компаратор, второй ключ, третий генератор ступенчатого напряжения с выходным резистивным делителем, элемент НЕ и сумматор, входом сброса соединенный с шиной сигнала сброса, 90

Составитель В.Григорьевский

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Редактор А.Ревин

Заказ 3186/39 Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

7 14064 с которой соединены также соответствующими входами первый генератор ступенчатого напряжения, через четвертый и первый элементы ИЛИ вЂ” первый

5 триггер, выходом через второй элемент ИЛИ, соединенный с входами сброса второго генератрра ступенчатого напряжения и первого ключа и непосредственно — с входом делителя числа сигналов, к шине сброса соответствующими входами подключены через тре" тий элемент ИЛИ второй триггер, через четвертый элемент ИЛИ вЂ” делитель

-числа сигналов и третий генератор 15 ступенчатого напряжения, входом запуска через второй ключ соединенный с выходом первого ключа, с которым соединен также один из входов четвертого элемента И, второй вход которо- 2р

ro соединен параллельно с выходами второго элемента ИЛИ и второго триггера, а выход — с входом сумматора, третий компаратор одним из входов подключен к выходу второго генерато- 25 ра ступенчатого напряжения, вторым входом - к выходу резистивного делителя, а выходом соединен с одними из входов пятого, шестого и седьмого элементов И, выход второго компаратора через первый элемент И и первый элемент ИЛИ подключен к соответствующему входу первого триггера, один из входов второго элемента И соединен с выходом первого компаратора, второй вход — с вторым входом первого элемента И, вторым входом второго ключа и выходом второго триггера, третий вход - с выходом первого триггера и входом третьего элемента И, а выход - с соответствующим входом первого триггера, второй вход третьего элемента И соединен с выходом делителя числа сигналов, а выход - с вторым входом второго триггера и через шестой элемент И - с входом четвертого элемента ИЛИ, сигнальный выход первого генератора ступенчатого напряжения соединен с вторым входом пятого элемента И, а через элемент

НŠ— с вторым входом седьмого элемента. И, выход которого подключен к шине сигнала конца измерения.