Устройство для измерения изменяющихся во времени электрических величин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4791491/21 (22) 26.02.90 (46) 15.12.92. Бюл, М 46 (71) Центральный аэродинамический институт им. проф.Н.Е.Жуковского (72) Н.И.Евсеев и А,И.Кузьмин (56) Авторское свидетельство СССР

hb 189078, кл. G 01 8 35/00, 1966.

Авторское свидетельство СССР

O 983557, кл. G 01 R 19/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ В0 ВРЕМЕНИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения изменяющихся во времени повторяющихся электрических величин. Оно может быть использовано, например, в аэродинамических трубах кратковременного действия при измерениях давлений, температур, тепловых потоков и др., действующих на модели летательных annaратов.

Целью изобретения является повышение динамической точности измерения, На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения изменяющихся во времени электрических величин, содержит суммирующий усилитель 1, аналоговый регистратор 2, блок запуска 3, источник основного эталонного сигнала 4, аттенюатор 5, источник измеряемого напряжения 6, фильтр низких частот (ФНЧ) 7, аналого"цифровой преобразователь 8 (АЦП), „„Я2„„1781623 А1 (57) Сущность изобретения; устройство для измерения изменяющихся во времени электрических величин содержит суммирующий усилитель 1, аналоговый регистратор 2, блок запуска 3, источник основного эталонного сигнала 4, аттенюатор 5, источник измеряемого напряжения 6, фильтр низких частот 7, аналого-цифровой преобразователь 8, первый

9 и второй 10 запоминающие устройства, блок аппроксимации 11, цифроаналоговый преобразователь l2. счетчик адреса 13, первый 14 и второй 15 триггер и генератор импульсов 16 с соответствующими связями. 2 ил. первый 9 и второй 10 запоминающие устройства (ЗУ), блок аппроксимации 11, цифроаналоговый, преобразователь 12 (ЦАП), счетчик адреса }3, первый 14 и второй 15 триггер и генератор импульсов 16, выход аттенюатора 5 соединен с первым входом суммирующего усилителя 1, второй вход которого соединен с выходом источника измеряемого напряжения 6, третий вход суммирующего усилителя 1 соединен с выходом источника основного эталонного сигнала 4, управляющий вход источника основного эталонного сигнала 4 соединен с первым выходом блока запуска 3, второй выход которого соединен с управляющим входом источника измеряемого напряжения

6 и первым входом первого триггера 14, третий выход блока запуска 3 соединен с управляющим входом аналогового регистратора 2, вход аналогового регистратора 2 соединен с выходом ФНЧ 7, вход которого соединен с выходом суммирующего усили j 781623 теля 1 и аналоговым входом АЦП 8, информационный выход АЦП 8 соединен с информационным входом первого ЗУ 9, вход

"Выбор кристалла" которого соединен с выходом "Готов" АЦП 8, адресный выход счетчика адрес- 13 соединен с адресным входом первого 9 и второго 10 ЗУ, Информационный выход первого ЗУ 9 соединен с входом блока аппроксимации

11, выход которого соединен с информационйым входом второго ЗУ 10 информацион-. ный выход" второго ЗУ 10 соединен с информационным входом ЦАП 12, выход которого соединен с входом аттенюатора 5„ выход генератора импульсов 16 соединен с входом "Пуск" АЦП 8, счетным входом счетчика адреса 13 и входом "Выбор кристалла" второго ЗУ10, второй вход первого триггера

14 соединен с первым входом второго триггера 15 и выходом "Переполнение" счетчика адреса 13, первый выход первого трлггера

14 соединен с входом "Заплсь-чтенле" первого ЗУ 9 и вторым входом второго триггера

15, вход " Запись — чтение" второго ЗУ 10 соединен сЪервым выходом второго трлггера

15 вторай выход которого соединен с вторым выходом первого триггера 14 и входам

"Запуск" генера-.ора импульсов 16.

На фиг. 2 паказаньг моменты времени включения и выключения о дельных блоков устройства, а также форма электрических сигналов на их входах и вьгхадах, Здесь„ to — момент запуска триггера 14 и источника . измеряемого напряжения 6, 11 и t2 моменты начала и окончания измеряемого напря>кения, t3 — момент переключения ЗУ 9 из режима "Запись" в режим "Чтение", а ЗУ 10— из режима "Чтение" в режим "Запись, t4— момент окончания записи аппроксимированного сигнала в ЗУ 10, t5 — момент окончания первого цикла измерения, 17— измеряемый сигнал на выходе усилителя 1;

18, 19, 20 и 21 - сигналы на выходах "0" и "1" триггеров 14 и 15, 22 — сигналы на выходе генератора 16, 23 — сигналы на выходе "Готов" АЦП 8, 24 — цифровой код на выходе

АЦП 8, 25- цифровой код на выходе блока аппроксимации.11; 26, 28 — основной эталонный сигнал на входе и выходе ФНЧ 7, 27, 29 — разности измеряемого напряжения и дополнительного эталонного сигнала на входе и выходе ФНЧ 7, 30 — результат измерения.

Устройство работает в два цикла.

В первом цикле формируется дополнительнзя эталонная величина, а во втаром— регистрируется разность измеряемого напряжения M дополнительной эталонной величины. Первый цикл. По команде с блока запуска 3 триггер 14 изменяет свое состаяние, сигнал 18 включает генератор 16 и последовательность импульсов 22 с ега выхода поступает на блоки 8, 10 и 13, Импульсы, поступающие на вход "Пуск" АЦП 8, перево5 дят его в рабочее состояние — он начинает периодически с частотой генератора вырабатывать цифровой код 24, пропорциональный MlHQBGHHblM значениям измеряемого сигнала 17. Этот кад с измерительного выхода АЦП 8 поступает на информационный вход ЗУ 9, одновременно с выхода "Готов"

АЦП 8 на вход "Выбор кристалла" ЗУ 9 поступает электрические импульсы 23 сдвинутые во времени относительно импульсов 22.

Кроме того, с выхода ", триггера 14 на вход

"Чтение/запись" ЗУ 9 поступает высокий уровень сигнала 19, а на адресный вход— адресный код с выхода счетчика адреса 13.

В результате ЗУ 9, начиная с момента времени to,ðàáoòàåò в режиме записи цифрово- го кода 24, вь.рабатываемого АЦП 8. Запись кодов продолжается до момента времени, tg когда с выхода "Переполнение счетчика" блока 13 на вход 0 триггера 14 поступает электрический сигнал, изменяющий его састояние. Низкий уровень сигнала 19 переводит ЗУ 9 из режима "Запись" в режим

"Чтение" и информация с выхода ЗУ 9 начинает поступать в блок аппроксимации 11, откуда па мере обработки будет записываться в ЗУ 10. Сигнал 25 на выходе блока аппроксимации имеет форму кусочно-линейной или гладкой кривой, не отягощенной собственными шумами усилителя 1, Этот сигнал используется во втором цикле измерения в качестве дог.олнительной эталонной величины, ЗУ 10 в интервале времени

tg — tg под действием сигнала 20 работает в режиме "Чтение", так чта информация с его

4G выхода поступает на ЦАП 13, а затем через аттенюатор 5 с коэффициентом ослабления, равным коэффициенту усиления суммирующего усилителя — на первый вход последнеm, Ho, поскольку к началу первого цикла в

ЗУ 10 ничего не было записано, то аналоговый сигнал, поступающий на вход усилителя

1, оказывается равным нулю и не влияет на измеряемый сигнал. В момент времени tg c выхода "Переполнение счетчика" блока 13 поступает электрический сигнал, который изменяет состояние триггера 15. Высокий уровень сигнала 21 г еревадит генератор 16 в затормо>кенное состояние, в результате чего блоки 8, 10 и 13 выключаются. На этом первый цикл измерений заканчивается. В этом цикле блоки 7, 4 и 2 могут не включаться.

Во втором цикле измерения устройства работает аналогична известному, По команде с блока запуска 3 включается аналоговый

178 (623 регистратор 2, затем источник основного эталонного сигнала 4, а по окончании регистрации сигнала 26, 28 этого источника включается, как и в первом цикле, триггер

14 и источник измеряемого напряжения 6. С этого момента блоки 5, 7 — 12, 13-16 работают. также, как и в первом цикле, стой лишь разницей, что с выхода ЗУ 10 на вход АЦП

12 и далее на вход усилителя 1 поступает дополнительная эталонная величина, сформированная в первом цикле, которая вычитается из измеряемого сигнала. Полученная разнесть усиливается и через ФНЧ 7 поступает на регистратор 2, который может быть цифровым или аналоговым. В первом случае он может состоять из АЦП и запоминающего устройства. Тогда для получения результата измерения достаточно просуммировать коды, записанные в нем и ЗУ 10.

Во втором случае дополнительную эталонную величину можно брать с выхода АЦП 12.

Если второй цикл измерения является окончательным,.то перед его началом вход

АЦП 8 следует заблокировать и усиленную разность сигналов 27 не регистрировать с

ЗУ 9. Если же есть возможность проведения нескольких повторных циклов измерения, то в них эту разность можно регистрировать в ЗУ 9 и использовать для коррекции аппроксимированного сигнала, записанного в

ЗУ 10 в первом цикле. В результате этого динамическая точность измерений еще больше возрастет, поскольку она тем выше, чем меньшую долю составляет зарегистрированная разность 29 в общем значении измеряемого сигнала 30, Формула изобретения

Устройство для измерения изменяющихся во времени электрических величин, содер>кащее суммирующий усилитель, аналоговый регистратор, блок запуска, источник основного эталонного сигнала, аттенюатор M источник измеряемого напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической точности измерения, оно снабжено фильтром низких частот, АЦП, первым и вторым запоминаю15

30 ка аппроксимации соединен с информационным входом второго ЗУ, 35

5

10 щими устройствами {ЗУ), блоком аппроксимации, ЦАП, счетчиком адреса, первым и вторым триггерами и генератором импульсов. причем выход аттенюатора соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника измеряемого напряжения, третий вход суммируюшего усилителя соединен с выходом источника основного эталонного сигнала, управляющий вход источника основного эталонного сигнала соединен с первым выходом блока запуска, второй выход которого соединен с управляющим входом источника измеряемого напряжения и первым входом первого триггера, третий выход блока запуска соединен с управляющим входом аналогового регистратора, вход аналогового регистратора соединен с выходом фильтра низких частот, вход фильтра низких частот соединен с выходом суммирующего усилителя и аналоговым входом АЦП, информационный выход

АЦП соединен с информационным входом первого ЗУ, вход "Выбор кристалла" которого соединен с выходом "Готов" АЦП, адрес-, ный выход счетчика адреса соединен с адресным входом первого и второго ЗУ, информационный выход первого ЗУ соединен с входом блока аппроксимации, выход блоинформационный выход второго ЗУ соединен с информационным входом АЦП, выход

АЦП соединен с входом аттенюатора, выход генератора импульсов соединен с входом

"Пуск" АЦП, счетным входом счетчика адреса и входом "выбор кристалла" второго ЗУ, второй вход первого триггера соединен с первым входом второго триггера и выходом

"Переполнение" счетчика адреса, первый выход первого триггера соединен с входом

"Запись — чтение", первого.ЗУ и вторым входом второго триггера, вход "Запись-чтение" второго ЗУ соединен с первым выходом вто рого триггера, второй выход которого соеди- нен с вторым выходом первого триггера и входом "Запуск" генератора импульсов..

1781623

Ф

Wua. Г

Составитель В. Федотов

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Гунько

Заказ 4272 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета flO изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушскаа наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101