Преобразователь относительного отклонения сигналов

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения нестабильности постоянных и функционалов переменных электрических сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя. Преобразователь содержит источник 14 опорного напряжения, переключатели 1, 2, 3, множительное устройство 4, дифференциальный интегратор 5, устройство 6 выборки и хранения, тактовый генератор 8 и формирователь 7 импульсов. Введение в устройство переключателя 9 режимов работы, сумматора 13,пикового детектора 10, формирователя 11 модуля и квадратора 12 обеспечивает реализацию итерационной процедуры преобразования путем преобразования в постоянное напряжение относительных отклонений среднее амплитудных, средневыпрямленных и среднеквадратичных значений переменных сигналов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГЪ БЛИН (19) (1И (51) 5 Н 03 К 5/19, G О1 R f 9/10

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНОГО

ОТКЛОНЕНИЯ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к информа- . ционно-измерительной технике и предназначено для измерения нестабиль-.

°

ЪЮ

° °

Мфй

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4617457/24-21

{22) 07. 12.88

{46) 23.12.90. Бюп. Р 47 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова (72) Т.M.Àïèåâ, Д.И.Дамиров, Г.С.Исааков и Й.M.Êàìáàðîâà (53) 621.317. 7.082. 781 (088.8) ° ° ° ° °

f56) Рудницкий Б.П., Диденко Д.A.

Осиповский Л.Л. Измерители Hpстабильности напряжений. — М.: Советское радио, 1975, с. 23, рис. 1 ° 4б.

Авторское свидетельство СССР

9 1396074, кл. G 01 К 19/10, 1986.

2 ности постоянных и функционалов переменных электрических сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя. Преобразователь содержит источн1:к 14 опорного напряжения, переключатели 1, 2, 3, множительное устройство 4, диффер енциальный интегратор 5, устройство 6 выборки и хранения. тактовый генератор 8 и формирова-ель 7 импульсов. Ввецение в устройство переключателя 9 режимов рабо- ты, сумматора 13, пикового детектора

10, формирователя 11 модуля и квадратора 12 обеспечивает реализацию итерационной процудуры преобразования путем преобразования в постоянное Е напряжение относительных отклонений среднеамплитудных, средневьпрямленных и среднеквадратичных значений переменных сигналов. 1 ил.

161 5871

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения нестабильности постоянных и функционалов переменных сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем преобразования в постоянное напряжение функционалов относительного 10 отклонения для переменных сигналов.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразователь относительного отклонения сигналов содержит двухпо, зиционные переключатели 1-3, множительное устройство 4 дифференциальный интегратор 5, устройство 6., выборки и хранения, формирователь

7 импульсов, тактовый генератор 8,, :переключатель 9 режимов работы, пи. ковый детектор 10, формирователь 11 модуля, квадратор 12, сумматор 13 и . источник 14 опорного напряжения.

Два коммутируемых контакта пере кпючателя 1 соединены с входами преобразователя, а переключающий контакт — с первым входом множительного устройства 4, выходы второго переключателя 2 соединены с входом

30 дифференциального интегратора 5, выход которого — с входом устройства

6 выборки и хранения, выход которого — с первым входом третьего переключателя 3 и выходом преобразователя, выход тактового генератора 8 соединен с управляющими входами переключателей 1-3, а его второй выход— с входом формирователя 7 импульсов, выход которого соединен с управляю- 40 щим входом устройства 6 выборки и хранения, вход переключателя 9 режимов работы соединен с выходом множительного устройства 4, выходы соответственно с входами второго переключателя 2, пикового детектора 10, формирователя 11 модуля и квадратора

12, выходы блоков 10-12 объединены с входом второго переключателя 2, второй вход третьего переключателя 3

50 соединен с общей шиной устройства, а его выход — с входом сумматора 13, второй вход которого соединен с выходом ист оч ника 14 on ор ного напр яж ения, а выход - с вторым входом множительного устройства 4. 55

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь обеспечивает четыре режима измерения постоянных и функционалов переменных сигналов.

При измерении относительных отклонений постоянных и средних значений переменных сигналов переключатель 9 режимов работы устанавливается в положение, при котором выход множительного устройства 4 подключается к входу переключателя 2. В пер- . вом такте переключатель 1 подключается на вход множительного устройства

4 исследуемого напряжения U (e) .

Переключатель 3 установлен в положение, при котором на вход сумматора

13 подключается общая шина устройства. При этом произведение сигналов

U< () и Uo> источника 14 опорного напряжения через переключатель 2 поступает на вход ("+") дифференциального интегратора. Производится интегрирование полученного выше произведения в течение длительности импульса Т тактового генератора 8 и напряжение на выходе интегратора 5 становится равным

Т

Ugg = J п,ж е,„dt (1) где — постоянная времени инт егр атора 5.

По спаду тактового импульса схема формирователя 7 импульса выдает короткий импульс на управляющий вход устройства 6 выборки и хранения и производится запись напряжения U в память.

Во втором такте переключатель 1 подключает на вход множительного устройства 4 номинальное напряжение

U (e). На другой вход с помощью переключателя 3 через сумматор 13 подключается сумма "оо H напряжение "И» записанное в памяти устройства 6 выборки и хранения. Образующееся на множительном устройстве напряжение через переключатель 2 поступает на второй вход ("-") дифференциального интегратора 5. Производится интегрирование поступившего напряжения в течение времени Т, в результате чего выход напряжения дифференциального интегратора 5 в конце второго такта оказывается равным и„ = — J Vd(t)(u,„+ П„,)dt. (г) о

В третьем такте повторяются действия, осуществляемые в первом такте.

5 16

В результате на выходе дифференциального интегратора 5 появляется напряжение

Т

П д -1 (,); ус,л ) П(() ()п (1

1(()(„+ )dt. о

Далее описанная выше итерационная процедура может бы;. продолжена неогранич енно е число раз . При этом и-е выходное напряжение интегратора определяется из выражения т т

-„ U1(t)UОпdt = -., U„(t)(UΠ— (4) с — U(qp)dt p откуда, учитывая, что в каждом цикле интегрирования величины U u U nocQo u тонины, получим т

U0 j U < (t) dt — UQr U< (t) dt (5) и.„и (t)dt °

Умножая левую и правую части (5) на

Т вЂ” и решая его относительно U поИ ) ° лучим

Т

7 — U, (t) dt — — 1 и () dt

1 1 1 — 5 Uz(t)dt о

Из (6) следует, что если напряжения Ug(t) H Ur (t) постоянны, то (6) совпадает с (1), т,е., определение выражения нестабильности для постоянных сигналов. Если U< (t) и U<(t) гармонические сигналы с периодом следования Т, то согласно (6) является оценкой среднего значенйя относительного отклонения (нестабильности) переменных сигналов.

При этом так же, как в известном устройстве систематические погрешности используемых блоков корректируются, а точность предлагаемого преобразователя ограничивается лишь точностью в источнике 14 опорного напряжения. !

При измерении относительных отклонений амплитуд переменных сигналов переключатель 9 устанавливается в положение, при котором выход множительного устройства 4 подключается к входу пикового детектора 10.

В первом такте переключатель 1. подключается на вход множительного

15871

> устройства 4, исследуемое напряжсние

U (t) . Переключатель 3 установлен в положение, при котором на вход сумl матора 13 подключается общая шина

5 устройства, при этом произведение сигналов U„(t) и UQq источника 14 и опорного напряжения через пиковый детектор 10 и переключатель 2 постугает на вход ("+") дифференциального интегратора. Производится интегрирование полученного вьш(е произведения в течение длительности импульса Т тактового генератора 8 и напряжение

-:;а в (оде интегратора 5 становится бранным

"и — 2"щ - "и (9)

Выходное напряжение интегратора после и циклов определяется из гь)раже50 ниЯ

U< m — Uz)n ип o() ц 2 tn (10) При этом, если номинальное напряжение U = const то (10) определяет относительное отклонение амплитуды исследуемого напряжения от постоянной уставки, если П () — переменный сигнал, то согласно (10) результат

Т

У,, = — j;U,(t)U „) dt; (7) о

Индекс шах определяет процедуру максимизации сигнала, производимой пиковым детектором 10. В результате на выходе последнего образуется напряжение U соответствующее амплиту,::е сигчала U (t) .

Напряжение (7) по сигналу формирователя 7 импульсов переписывается в устройство 6 выборки и хранения.

Зо втором такте переключатель под,.-:ючает на вход множительного

ЗС устр ойст ва 4 напряжение U <(t) . На другой вход при этом поступает сумма напряжений П + U>< . Произведение

ОQ сигналов с вьиода множительного устройства 4 через пиковый детектор 10 и переключатель 2 поступает на вход

",-") дифференциального интегратора

5. К моменту окончания второго такта на выходе интегратора 5 образуется напряжение

40 т

Utt= J (Ut(t)(U,„+ iJ )J dt. (8) о

3 третьем такте аналогично описан-, ному выше на выходе интегратора 5 5 поя вля ется напр яже ни е

1б15871 преобразования определяет относитель- ное отклонение амплитуд исследуемого„ и номинального сигналов.

Отличие режима измерения относигельных отклонений средневыпрямленных значений сигналов от предыдущего состоит в том, что переключатель рода аботы предварительно устанавливаетя в положение, при котором выход 1О ножительного устройства 4 подключатся к формирователю 11 модуля. При том выражения для сигналов U<< и UM еет вид

u« - — J/v,

1 т

Ори этом величины U „и Б „выбираются 20 положительными. Выражение U> в данном режиме имеет вид т Т )и, (i) (с — — ) (v, (r) me

П0 < 1 " (1 3), 5 — $ )U<(e)ae

При измерении относительных отклонений среднеквадратических значений сигналов работа преобразователя аналогична описанной. Отличие режима состоит в том, что посредством пере,.ключателя 9 вместо формирователя 11 модуля вводится квадратор 12. Выраже:ние У „определяется иэ уравнения

J jtr, (с)и„1 ar.о

1 Г"/.<")(" "" ° )) обе части которого предварительно

1 умножаются на—

-- / и (e) we щп 0() (14) о

Очевидно, что во всех приведенных режимах работы, как и в известном устройстве, благодаря использованию итерационной коррекции систематическая погрешность блоков (исключая источник опорного напряжения) полностью корректируется, что обеспечивает высокую точность преобразования предлагаемого преобразователя.

Формула изобретения

Преобра зователь относительного отклонения сигналов, содержащий первый переключатель, два коммутируемых контакта которого соединены с входами преобразователя, а переключающий контакт — с первым входом множи« тельного устройства, выходы второго переключателя соединены с входом дифференциального интегратора, выход устройства выборки и хранения соединен с первым входом третьего переключателя и выходом преобразователя, тактовый генератор, первый выход которого соединен с управляющими входами переключателей, а его второй выход — с входом формирователя импульсов, и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем преобразования в постоянное напряжение функционалов относительного отклонения для переменных сигналов, в него введены сумматор, пиковый детектор, формирователь модуля, квадратор и переключатель режимов работы, вход которого соединен с выходом множительного устройства, выходы — соответственно с входами второго переключателя, пикового детектора, формирователя модуля и квадратора, выходы пикового детектора формирователя модуля и квадратора объединены с входом второго переключателя, второй вход третьего переключателя соединен с общей шиной преобразователя, а его выход — с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с вторым входом множительного устройства, выход дифференциального интегратора соединен с входом устройства выборки и хранения, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом устройства выборки и хранения.