Калибратор периодических сигналов

 

Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для формирования калиброванных по уровню среднеквадратического значения периодических колебаний с заданным спектрально-весовым составом в диапазоне частот до ультразвуковых Сущность изобретения: в устройство, содержащее блок 1 постоянной памяти, вычислитель 2, дисплей 3, блок 4 оперативной памяти,синтезатор 5 частот, основной цифроаналоговый преобразователь б, умножающий цифроаналоговый преобразователь 7, блок 8 усилителей , блок 9 делителей, компаратор 10, источник 11 образцового напряжения, дополнительные блок 12 оперативной памяти и цифроаналоговый преобразователь 13, введены интегратор 14 и регулятор масштаба 15. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 35/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4804593/21 (22) 20.03.90 (46) 15.02.93. Бюл, М 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Г.Г.Живилов и В.А.Прянишников (56) Капустян А.Н., Храмов А.В. Образцовый программируемый источник переменных напряжений инфразвуковых частот, В сб. "Метрологическое обеспечение ИИС и их компонентов", M., ВНИИФТРИ, 1978, с,84-92, Авторское свидетельство СССР

f4 1442952. кл. 6 01 R 35/00, 1987, (54) КАЛИБРАТОР ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и предназ„„Я „, 1795392 А1 начено для формирования калиброванных по уровню среднеквадратического значения периодических колебаний с заданным спектрально-весовым составом в диапазоне частот до ультразвуковых. Сущность изобретения: в устройство, содержащее блок 1 постоянной памяти, вычислитель 2, дисплей 3, блок 4 оперативной памяти, синтезатор 5 частот, основной цифроаналоговый преобразователь 6, умножающий цифроаналоговый преобразователь 7, блок 8 усилителей, блок 9 делителей, компаратор 10, источник 11 образцового напряжения, дополнительные блок 12 оперативной памяти и цифроаналоговый преобразователь 13, введены интегратор 14 и регулятор масштаба 15. 1 ил.

1795392

Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может использоваться для формирования калиброванных по уровню среднеквадратического значения периодических колебаний с заданным спектрально-весовым составом в широком диапазоне частот для аттестации вольтметров, спектроанализаторов и других приборов.

Известен калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот, содержащий постоянное запоминающее устройство, вычислитель, опЕративное запоминающее устройство, формирователь сетки частот, фильтр нижйих частот, выходной масштабный преобразователь, цифроаналоговый преобразователь и переключатель.

Недостатком этого калибратора является невысокая точность выходного напряжения, определяемая точностью цифроаналогоаого и масштабного преобразователей, Наиболее близким к заявляемому является калибратор периодических сигналов, содержащий блок постоянной памяти, алфавинто-цифровой блок постоянной памяти, алфаки оперативной памяти, цифроаналоговые 25 преобразователи, формирователь сетки частот, масштабный преобразователь, регистры памяти, вентили, аналоговый сумматор, умножающий цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, компаратор, 3О формирователь и источник образцового напряжения.

Калибратор формирует сигналы с заданным спектрально-весовым составом.

Недостатком калибратора-прототипа 35 является невысокая точность выходного напряжения и, как следствие, более узкая по сравнению с предложенным калибратором область применения, определяемая цепью подстройки выходного напряжения, состоя- 4О щей из умножающего цифроаналогового преобразователя, реверсивного счетчика, компаратора, источника образцового напряжения и формирователя, а также невысокой точностью выходного масштабного 45 преобразователя, в состав которого, кроме делителей, входят и усилители, выходные напряжения которых в прототипе не корректируются автоматически.

Целью изобретения является расшире- 5О ние области применения калибратора зэ счет повышения точности его выходного напряжения, Поставленная цель достигается тем, что в калибратор периодических сигналов, содержащий блок постоянной памяти, соединенный с первым входом вычислителя, второй вход которого подключен к алфавитно-цифровому дисплею, а первый выход соединен с первым входом блока оперативной памяти, второй выход вычислителя соединен с входом синтезатора частот, выход которого соединен с вторым входом блока оперативной памяти, выход которого соединен с первым входом основного цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом блока усилителей, первый выход которого соединен с первым входом блока делителей; а выход блока делителей соединен с выходом калибратора, компаратор и источник образцового напряжения, дополнительно введены регулятор масштаба, интегратор и дополнительные цифроаналоговый преобразователь и блок оперативной памяти, причем третий выход вычислителя соединен с первым входом дополнительного блока оперативной памяти, первый выход которого соединен с вторым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, второй выход соединен с вторым входом блока усилителей, третий выход соединен с вторым входом блока делителей, а четвертый выход соединен с первым входом дополнительного цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом источника образцового напря>кения, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока усилителей, выход компаратора через интегратор и регулятор масштаба соединен с вторым входом основного цифроаналогового преобразователя.

Функциональная схема калибратора периодических сигналов изображена на чертеже.

Калибратор содержит блок постоянной памяти 1, соединенный с первым входом вычислителя 2, второй вход которого подключен к алфавитно-цифровому дисплею 3, а первый выход соединен с первым входом блока оперативной памяти 4, второй выход вычислителя 2 соединен с входом синтезатора частот 5, выход которого соединен с вторым входом блока оперативной памяти

4, выход которого соединен с первым входом основного цифроаналогового преобразователя 6, выход которого соединен с первым входом умножающего цифроаналогового преобразователя 7, выход которого соединен с первым входом блока усилителей 8, первый выход которого соединен с первым входом блока делителей 9, выход которого соединен с выходом калибратора, компаратор 10 и источник образцового напряжения 1.1, третий выход вычислителя 2 соединен с первым входом дополнительного блока оперативной памяти 12, первый

1795392

30 чн

35 скэ выход которого соединен с вторым входом умножающего цифроаналогового преобразователя 7, второй выход соединен с вторым входом блока усилителей 8, третий выход соединен с вторым входом блока делителей

9, а четвертый выход соединен с первым входом дополнительного цифроаналогового преобразователя 13, второй вход которого соединен с выходом источника образцового напряжения 11, а выход соединен с первым входом компаратора 10, второй вход компаратора соединен с вторым выходом блока усилителей 8, выход компаратора 10 через интегратор 14 и регулятор масштаба 15 соединен с вторым входом основного цифроа, алогового преобразователя 6.

Калибратор периодических сигналов, представленный на фиг,1, работает следующим образом.

В блок постоянной памяти 1 записаны в цифре ординаты образцового синусоидального сигнала и программа работы калибратора.

Синтез ординат выходного сигнала осуществляется с помощью задаваемых оператором коэффициентов ряда Фурье по формуле

F(x) = A+S>slnx + Szsln2x+Sgsln3x+...

+C>cosx+Czcos2x+Czcos3x+..., где А — постоянная составляющая;

Si — амплитуда синусной составляющей

i-й гармоники;

Ci — амплитуда косинусной составляющей 1-й гармоники, Постоянная составляющая, номер гармоники и коэффициенты ряда Фурье со знаком вводятся в вычислитель 2 с алфавитно-цифрового дисплея 3. Вводимые данные и операция "ВВОД" индицируется на алфавитно-цифровом дисплее З.,После завершения операции "ВВОД" данных с апфавитно-цифрового дисплея 3 в вычислитель 2 вводится подпрограмма "Синтез" сложного сигнала. Операция "СИНТЕЗ" индицируется на дисплее 3.

При синтезе из блока 1 постоянной памяти выводятся образцовые синусные и косинусные ординаты, которые умножением на соответствующие введенные коэффициенты Si u Ci образуют гармоники сложного выходного сигнала. Далее происходит сложение (с учетом знака) ординат гармоник так, чтобы получился сложный сигнал, содержащий заданные в нем гармонические составляющие. После синтеза автоматически (без команд оператора) осуществляется

55 совместное нормирование по амплитуде (по экстремальному значению) ординат синтезированного сигнала таким образом, чтобы экстремальное значение синтезированного и нормированного по амплитуде сигнала не превышало динамического диапазон: пользуемого основного цифроаналогь;.:, .> преобразователя 6.

После нормирования сигнала по амплитуде осуществляется окр; гление кодов его ординат по разрядности основного цифроаналогового преобразователя E. В соответствии с этим округлением округляются амплитуды введенных гармоник сложного сигнала.

В результате операции синтеза сложного сигнала вычислитель 2 подсчитывает приближенное среднеквадратическое значение выходного сигнала 0 к на периоде по округленным амплитудам гармоник выходного сигнала по формуле

Uскз = Uо + Uf + Ul + U3 +... Uê где Uo — постоянная составляющая;

0ь..U„— амплитуды гармоник сложного выходного сигнала, Затем по значению U < вычислитель 2 рассчитывает приближенную номинальную величину кода Йн для умножающего цифроаналогового преобразователя 7 по формуле где 0вцх.н. — номинальное выходное среднеквадратическое значение напряжения преобразователя 7, которой при любой форме выходного сигнала и на любом диапазоне должно быть близким к постоянной величине, определяемой максимальным среднеквадратическим значением напряжения на выходе дополнительного цифроаналоговбго преобразователя 13; у- число разрядов двоичного кода преобразователя 7.

На этом операция "СИНТЕЗ" завершается, Оператор, получив на алфавитно-цифровом дисплее 3 информацию о завершении операции "СИНТЕЗ", вводит в вычислитель

2 с дисплея 3 команду "ВВОД ПАРАМ ЕТPOB" выходного сигнала (адрес старта подпрограммы ввода выходных параметров сложного сигнала, среднеквадратического значения выходного напряжения и частоты выходного сигнала) и вводит нужные параметры, которые индицируются на алфавитно-цифровом дисплее 3..

1795392

Мн Йкз скз

ОвЫхн

Индоп - скз

Na* в ——

Вычислитель 2 запоминает эту информацию и приводит ее к виду, удобному для подачи команд на блок усилителей 8, на блок делителей 9, на дополнительный цифроаналоговый преобразователь 13 и на синтезатор частот 5. Кроме того, в зависимости от заданного значения выходного напряжения калибратора U«> рассчитывается код

N«> по формуле где К вЂ” коэффициент больше единицы.

В зависимости от величины 0окз в вычислителе 2 рассчитывается код Ngon для дополнительного цифроаналогового преобразователя 13 по формуле где N до„— максимальное значение кода преобразователя 13;

UH — максимальное среднеквадратическое значение напряжения преобразователя 13, соответствующее значению кода

Йн доп.

По окончании операции "ВВОД ПАРАМЕТРОВ" на дисплее 3 индицируется готовность устройства для ввода команды

"ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМЫ" выходного сигнала, Для получения на выходе калибратора сигнала с введенными параметрами вводится команда "ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМЫ" выходного сигнала.

По этой команде стартует подпрограмма, которая выводит на индикацию выходное напряжение 14ы,, частоту выходного сигнала, а также выводит коды на синтезатор частот 5, в блок оперативной памяти 12, Дополнительный блок оперативной памяти 12 принимает информацию о среднеквадратическом значении выходного напряжения калибратора Оокз, а блок 4 о форме выходного сигнала. Следовательно, при изменении формы сигнала информация изменяется только в блоке 4, при изменении частоты сигнала информация изменяется только в блоке 5, а при изменении среднеквадратического значения выходного напряжения изменяется вся информация в блоке 12.

Иэ блока 12 получают информацию в коде блоки 7, 8, 9 и 13, При этом с первого выхода блока 8 следует приближенное, однако всегда завышенное, среднеквадратическое значение напряжения.

Пропорциональное выходному напряжению с первого выхода блока 8, следует напряжение с второго выхода этого блока, которое поступает на второй вход компаратора 10. На первый вход компаратора 10 поступает образцовое напряжение с выхода дополнительного цифроаналогового преобразователя 13.

В процессе работы петли поддержки выходного напряжения, состоящей из компаратора 10 с поданными на его входы напряжениями, интегратора 14 и регулятора масштаба 15 изменяется (уменьшается) выходное напряжение основного цифроаналогового преобразователя 6, который регулирует тем самым выходное напряжение блоков 7 и 8 до тех пор, пока на входах компаратора 10 напряжения не уравняются, В итоге петлей обратной связи, охвачен блок усилителей 8. Это позволяет увеличить точность выходного напряжения калибратора. Снятие команды "ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМЫ" блокирует выход калибратора от ошибочных напряжений, которые могут перегрузить вход испытуемого прибора.

Для изменения формы выходного сигнала требуется изменить информацию о seличинах А, SI, CI, поступившую ранее по команде "ВВОД ДАННЫХ", провести процедуру синтеза сигнала, пронормировать его по амплитуде и среднеквадратическому значению, ввести новые значения выходIIoго напряжения и частоты сигнала, BE>IBGGTH все полученные данные о сигнале во внешниеустройства. Коррекция среднеквадратического значения напряжения поддерживает систематическую погрешность калибратора во время его работы на постоянной величине.

Предложенное устройство позволяет сформировать и откалибровать с высокой точностью по среднеквадратическому значению напряжения выходные сигналы различных уровней с различным заданным спектрально-весовым составом в области звуковых и ультразвуковых частот. 3ти свойства необходимы для аттестации большой группы электроизмерительных приборов переменного напряжения, реагирующих на среднеквадратическое значение.

1795392

Составитель i .Живилов

Редактор В.Фельдман Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Н.Милюкова

Заказ 428 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4(5

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

Формула изобретения

Калибратор периодических сигналов, содержащий блок постоянной памяти, соединенный двунаправленной шиной с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен двунаправленной шиной с алфавитно-цифровым дисплеем, а первый выход — с первым входом блока оперативной памяти, второй выход вычислителя соединен с входом синтезатора частот, выход блока оперативной памяти соединен с первым входом основного цифроаналогового преобразователя. умножающий цифроаналоговый преобразователь, выход которого через последовательно соединенные блок усилителей и блок делителей соединен с выходом устройства, компаратор, источник образцового напряжения, последовательно соединенные дополнительные блок оперативной памяти и цифроаналоговый преобразователь, вход дополнительного блока оперативной памяти соединен с третьим выходом вычислителя, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения калибратора за счет повышения точности получения среднеквадратического значения его выходного напряжения, в него введены последовательно соединенные интегратор и регулятор масштаба, выход которого соединен с вторым входом основного цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с вторым выходом дополнительного блока оперативной памяти, вход дополнительного блока оперативной памяти соединен с третьим выходом вычислителя через двунаправленную шину, третий выход дополнительного блока оперативной памяти соединен с вторым входом блока усилителей, второй вход блока делителей соединен с четвертым выходом дополнительного блока оперативной памяти, выход источника образцового напряжения соединен с вторым входом дополнительного цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока усилителей, а выход — с входом интегратора; выход синтезатора частот соединен с вторым входом блока оперативной памяти, первый вход которого соединен с первым выходом вычислителя через двунаправленную шину, вход синтезатора частот соединен с вторым выходом вычислителя через двунаправленную шину.