Вольтметр инфранизкой частоты

 

О П И С А Н И Е 2l3975

ИЗОБРЕТЕНИЯ (Сова Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 21.1Х.1966 (№ 1104144/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.lll.1968. Бюллетень № ll

Дата опубликования описания 11 VI.1968

Кл. 21е, 36/01

МПК 6 Оlг

УДК 621.317.725(088.8) йомитет ло делам изобретений и открытий лри Соевтв Министров

СССР

Автор изобретения

Л. И. Волгин

Заявитель

ВОЛЬТМЕТР ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Известные инфранизкочастотные вольтмет,ры, основанные на методе статических испытаний и содержащие линейный, детектор, устройство сравнения, два генератора случаиных процессов, выдающих две синхронные последовательности однополярных импульсов, ключ, управляемый от генератора временных ворот, счетчик импульсов и инди като р, работают в режиме, когда время усреднения намного . больше периода повторения измеряемого сигнала.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что, с целью расширения частотного диапазона в сторону низких частот, повышения точности и быстродействия, IB нем вход линейного детектора соединен с усилителем-ограничителем, выход которого через ,последовательно включенные дифференцирующую цепочку и IBeHтиль под ключен к пересчетной схеме, связанной через двухполюсный переключатель с ключом и контрольным счетчиком импульсов, вход которого соединен через генератор тактовых импульсов с генераторами случайных чисел, а выход — с,контрольным индикатором.

В предлагаемом устройстве абсолютная величина измеряемого сигнала многократно сравнивается в течение времени, равного только одному периоду измеряемого на п ряжения, с двумя:синхронными,последовательностями периодических импульсов, амплитуды которых имеют равномерный закон, распределения вероятностей. Количество сравнений (испытаний), в которых амплитуды обоих импульсов не превышают мгновенного значения сиг5 нала, пропорционально квадрату эффективного значения измеряемого напряжения произвольной формы кривой.

На чертеже приведена блок-схема описываемого вольтметра.

10 При измерении эффективного значения сигнал U подается на линейный безынерционный детектор 1. С:выхода детектора 1 выпрямленное напряжение (У) поступает на вход сравнивающего устройства 2 (схема сравнения) .

15 На сравнивающее устройство 2 также .поступают от генераторов 8 и 4.случайных чисел две синхронные периодические последовательности однополярных импульсов UI и U. Ам,плитуды им пульсов U< и U являются слу20 чайными величинами, независимы и имеют равномерный закон распределения вероятнсстей. Генераторы 8 и 4 случайных чисел состоят из,генераторов 5 и б случайных однополярных,процессов и ключей 7 и 8, управляе25 мых им пульсами, поступающими от генератора 9 тактовых импульсов. Импульсы с генераторов 9 открывают ключи 7, 8, а сигналы от генераторов 5, б соопветственно через ключи 7, 8 проходят на сравнивающее устройст30 во 2.

Сравнивающее устройство выполняет сле213975 дующие логические операции, Если в момент .сравнения t; амплитуды обоих импульсов

Uz(t;) и Uz(t;) не превосходят мгновенного значения (U(t,)) .выпрямленного;напряжения, то на выходе сравнивающего устройства 2 появляется импульс нормированной амплитуды, IB противном случае импульс на,выходе сравнивающего устройства 2 будет отсутствовать.

Далее им пульсы с выхода сравнивающего устройства 2 поступают на ключ 10, находящийся в о пк рытом состоянии IB течение времени А1, в продолжениями которого он:пропускает им(пульсы от оравнивающего устройства 2 !НВ счетчик 11 импульсов.

Количество им пульсов т,, прошедшее за время Л(на счетчик 11 импульсов, регистрирует индикатор 12 (цифровое табло, потенциальный выход или др.). Время, в течение которого ключ 10 находится в открытом состоянии, равно пер иоду повторения Т измеряемого сигнала (если сигнал U(t) является:периодической функцией) или должно на порядок превосходить самый длительный период Т апекпра сигнала (если измеряемый сигнал является случайной функцией,времени) . Ключ 10 упра вляется им пульсами, поступающими либо от пересчетной схемы 18 (левое положение переключателя 14 по рисунку), либо от генератора 15 временных ворот (правое по рисунку положение переключателя 14). При этом первый импульс, поступающий на ключ 10 от аересчетной схемы 18 либо от генератора 15 открывает его, а второй — закрывает. Генератор

15 временных ворот формирует, пары разнесен,ных друг от друга на время At импульсов.

При этом,в схеме генератора 15 предусмотрена ручная установка величины Л(. При известной величине периода Т измеряемого сигнала значение At устанавливается равным Т (правое положение переключателя

14) вручную. Если величина периода T ,не известна, то переключатель 14 устанавливают в левое .положение и управление ключом 10 производят от пересчетной схемы 18. Измеряемый сигнал U посту пает на усилитель-ограничитель 1б. На выходе 1б— напряжение близкое к прямоугольному с та ким же распределением нулей, как и у измеряемого сигнала. Это на пряжение дифференцируется цепочкой 17 (дифференцирующее устройство), и через вентиль 18 управляющие импульсы поступают Hà lllepecчетную схему 13.

Если измеряемое напряжение пересекает ось времени в промежутке r!l (t (zz + Т только где U„, максимально возможное значение а мплитуд случайных им пульсов

U> и U>, которое выбирается при .проектировании .прибора, исходя из заданной допустимой величины коэффициента амплитуды измеряемого сигнала; общее количество сравнений за время Л/ Т (показание индикато ра 21); количество импульсов на выходе сравнивающего устройства 2 за время At T (показание .индикатора 12).

50 пг

Для оведения методической погрешности б измерения к требуемому .минимому количесгво сравнений за время At Т должно быть

60 достаточно большим. Для выбора величины!V можно пользоваться соотношением N 4М (о выражена.в долях единицы).

Описываемое устройство позволяет измерять и средневыпрямленное значение инфра65 низкочастотных напряжений:произвольной четное число раз. Если красивая сигнала пересекает ось времени шесть раз в указанном ,промежутке времени, пересчетная схема переключается в режим деления на три (первый

5 поступающий импульс пропускает ся, а два!ïîследующих импульса не пропуакаются.), При пересечении кривой У® оси времени в промежутке то < t (то + T восемь раз, пересчетная схема 18 irlepe«лючается .в режим деления

10 на четыре (первый, поступающий на:пересчетную схему 18 импульс пропускается, три inoследующих не пролускаются) и т. д. Если количество пересечений за период неизвестно, то необходимо последовательно произвести ряд измерений в однократном, двукратном, прехк ратном и т..д. режимах деления до совпадения отсчетов в и — 1 и и-кратных режимах деления. При этом равенству отсчетов в и — 1 и и-кратных режимах деления соответствует истинная величина измеряемого напряжения, т. е. кривая U(t):ïåðåñåêàåò ось времени,в прогмежутке то < t < x!l + Т 2 (и — 1) раз. Практ ичеоки достаточно обеопечить работу схемы в однократном и двукратном режимах деления что,позволяет обеспечить измерения широкого ,класса функций .в ремени U(t). Для определения эффективного значения измеряемого напряжения необходимо знать общее количество сравнений за время МТ (общее количество импульсов от генератора 9, поступив.ших на ключи 7, 8 за время At = T). Для этого иMIIlóëüñû от генератора 9 поступают на контрольный счетчик 20 импульсов через ключ

19, выполняющий функции ключа 10. Общее количество сравнений Лг за время At регистрируется контрольным индикатором 21.

Эффективное значение измеряемого напряжения оп ределяют,по показан ням индикато,ров 12 и 21, исходя из соотношения

U= U Pm1Н

213975 - ср — - @ 1 Л °

Предмет изобретения

Составитель Н. H. Чижевская

Редактор С. И. Хейфиц Текрсд P. М, Новикова Корректоры: С. А. Башлыкова н И Л Кириллов i

Заказ 1400)18 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изооретснпй и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 формы. 1ля этого необходим положить

УтО, т. е. просто отключить один из ключей

7 или 8 от входа сравнивающего устройствами.

В этом случае средиевыпрямленное значение измеряемого пап ряхкения определяется из соотн-.,шен 1я.

Вольтметр иифранизкой частоты, содержащ ий линейный детектор, устройство сра вне:1ия, два генератора случайных процессов, выдающих две синхронные последовательности однополярных импульсов, ключ, управляемый от генератора временных всрот, счетчик импульсов и индикатор, отличаюи шкя тем, что, с целью расширения частотного диапазона в сторону:низких частот, повышения точности .и быстродействия, в нем вход линейного детектора соединен с усилителем-ограничителем, выход которого через последовательно,включенные дифференцирующую цепочку и вентиль подключен к пересчетной схеме, связан1О ной через двухполюсный переключатель с ключом и контрольным счетчиком импульсов, вход кото рого соединен черсз генератор тактовых импульсов с генсрагорами случайных чисел, а выход — с контрольным индикато15 ром.