Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса

 

<»> 67693l

ОЛ ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлно 14.06.74 (21) 2032108/18-21 с присоединением заявки ¹ 2087064/21 (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 01.08.79 (51) М К а 01 В 13!02

Государствеииый комитет

СССР (53) УДК 621,31I7.726 (088.8) ла делам извбретеиий и открытий (72) Авторы изобретения А. С, Якшин, О. Н. Новиков, Д. А. Гречинский, В. Г. Рыгалмн и В. А, Клочко (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ УДАРНОГО ИМПУЛЬСА

Изобретение относится к цифровым измерительным системам и может быть применено прн измерении параметров ударных импульсов, в ча стности пикового значения импульсов и площади нарастания и спада импульса произвольной формы.

Известны цифровые устройства для измерения напряжений, содержащие лороговые схемы, подключенные к счетньвм декадам, которые подключены к преобразователю код-,напряжение (1).

К недостаткам этих устройств относится невозможность измерения знакопеременных напряжений и малая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к пзобретеншо является устройство, содержащее интегратор с логическим управлением, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения — с одним входом второго нуль-органа, выходы нуль-органов соединены с формирователями сигнала, генератор опорной частоты, счетные декады младшего н старшего разрядов, выходы которых подключены к цифро-аналоговому лреобразователю, и источник опорного напряжения, соединенный с делителем напряжения (2).

К недоставкам этаго устройства относится сравнительно низкая точность измерения.

Целью изобретения является повыше5 ние точности измерения.

Поставленная цель достигается за счет того, что в цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса, содержащее интегратор с логическим управ10 левием, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения — с одним, входом второго нуль-органа, выходы нуль-органов сое,динены с формирователями сигнала, гене15 ратор опорной частоты, счетные декады младшего н старшего разрядов, выходы которых подключены к цифро-аналоговому преобразователю, и источник опорного напряжения, соединенный с делителем напря20 жения, введены три логических элемента, И вЂ” НЕ и инвертор, выходы формирователей сигнала подключены к одним входам первого и второго логичваких элементов

И вЂ” НЕ, другие входы которых соединены с

25 выходом генератора опорной частоты, выход первого лопического элемента И вЂ” НЕ соединен с входом счетной декады младшего разряда, выход второго .логического элемента И вЂ” НЕ подключен к одному входу

З0 третьего логического элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом счетной декады старшего разряда, выход счетной декады младшего разряда через инвертор соединен с другим входом третьего логического элвмента И -HE, а выход цифро-аналогового преобразователя подключен к другим входам нуль-органов.

Кроме того, в устройство дополнительно ,введены две счетные декады младшего разряда и две счетные декады старшего разряда, четыре лопичеоких элемента И и триггер улравления, пер:вый выход которого подключен к одним входам первого и

Второго логнчвских элементов И, второй выход триггера управления соединен с одними входами третьего и четвертого логических элементов И, другие входы перьвого и третьего логических элементов И подключены к выходу третьего логичеокого элемента И вЂ” HE, другие входы второго и четвертого логических элементов И соединены с выходом первого логического элемента И вЂ” HE, выходы первого и третьего логических элементов И подключены к входам соот ветствующлх дополнительных счетных декад старшего разряда, а выходы второго и четвертого логических элементов

И соединены с входами соответствующих дополнительных счетных декад младшего разряда.

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового устройства для измерения параметров ударного импульса; на фнг. 2 и 3 — эпюры, поясняющие работу устройства.

Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса содержит интегратор 1 с логическим управлением, нуль-органы 2 и 3, источник 4 опорного напряжения, соединенный с делителем 5 напряжения, формирователи б и 7 сигнала, логичеокие элементы И вЂ” НЕ 8, 9 и 10, ге,нератор 11 опорной частоты, инвертор 12, счетные декады 18 — 15 младшего разряда, счетные декады lб — 18 старшего разряда, цифро-аналоговый преобразователь 19, триггер управления 20 и логические элементы И 21 — 24.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент импульсом (фиг. 2 б), приходящим на шину «Сброс» (не показана), счетные декады 18 — 15 младшего разряда и счетные декады lб—

18 старшего раз ряда устанавливаются в положение «0», на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 образуется напряжение, равное нулю. Прп измерении пикового з,начения ударного импульса на упра вляющем входе 25 ичтегратора 1 с логическим управлением отсутствует управляющий сигнал. При этом интегратор 1 с логическим управлеяием работает в режиме усиления. Выход интегратора 1 с логическим управлением соединен нвпосредствечно с одним входом нуль-органа 2 и чер -.

25 зо

65 делитель 5 напряжения с одним входом нуль-органа 8. На другие входы нуль-орга,нов 2 и 3 поступает на пряжение с выхода цифро-аналогового преобразователя 19.

На выходе нуль-органов 2 и 8 образуется положительный перепад напряжения, если входное,на пряжение превышает нулевой уровень. Формирователи б и 7 сигнала nipeобразуют этот положительный перепад напряжения в сигнал, необходимый для управления логическими элементами И вЂ” HE

8, 9 и 10, логическая единица. Логические элементы И вЂ” НЕ 8, 9 и 10 пропускают на входы счетных декад 13 и lб младшего и старшего разрядов импульсы с выхода генератора 11 опорной частоты. Напряже,ние на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 повышается до тех пор, пока не сравняется с измеряемым входным напряжением (фиг. 2а). При этом нуль-органы 2 и 3 будут иметь на выходах отрицательное напряжение, на выходах формирователей б и 7 сигнала появляется напряжение, соответствующее логическому нулю, и импульсы счета с генератора 11 опорной частоты на входы счетных декад 13 и lб младшего и старейшего разрядов не поступают, так как логические элементы И вЂ” НЕ 8, 9 и 10 за крыты.

При увеличении измеряемого входного напряжения в счетные декады 13 и lб младшего и старшего разрядов вновь будут поступать импульсы до выравнивания напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 .с измеряемым входным напряжением.

При уменьшении измеряемого .входного напряжения импульсы счета с генератора

11 опорной частоты в счетные декады 18 н

lб младшего и стар щего разрядов не поступают,,и напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 остается на прежнем уров не до тех пор, пока на шину сброса не поступит импульс сброса или входное измеряемое напряжение вновь не начнет увеличиваться и не превысит ранее измеренный уровень напряжения. Для повышения быстродействия устройства и для обеспечения возможности измерения импульсов малой длительности в устройстве используется принцип параллельного поступления счетных импульсов на входы счетных декад 18 и lб младшего и старшего разрядов.

Измеряемый входной сигнал поступает непосредственно на вход нуль-органа 2. выходное напряжение которого управляет поступлением счетных импульсов на счетную декаду 18 младшего разряда. На вход нуль-органа 8, управляющего счетной декадой lб старшего разряда, измеряемое напряжение поступает с коэффициентом передачи 0,85 — 0,9. Значение резисторов делителя 5 напряжения подобраны таким образом, что по окончании поступления счет676931 ных импульсов,в счетную декаду 1б старшего разряда (фиг. 2в) на вход счетной декады 18 младшего разряда до момента сравнения напряжений поступит еще 10—

15 импульсов (фиг. 2г).

Таким образом, нуль-орган 8 сработает раБьше, чем нуль-орган 2, и на вход счетной декады 1б старшего разряда импульсы могут поступать только с выхода счетной декады 18 младшего разряда через логический элемент И вЂ” НЕ 10 и инвертор 12.

В момент сра внеыия измеряемого входного напряжения с выхода цифро-аналогового преобразователя 19 счетные импульсы перестают поступать и на вход счетной декады 18 младшего разряда.

При работе устройства в режиме измерения площади нарастания и спада имаульса Бапряжения измеряемый импульс ударного ускорения, имеющий один 3КсТремум (фиг. 3a), поступает на вход интегратора 1 с логическим управлением, на управляющий вход которого ад но временно подается прямоугольный импульс (фиг. Зб) длительностью, ра вной длительности измеряемого импульса на нулевом уровне. При этом разрывается цепь обратной связи интегратора 1 с логическим управлением, который из режима усиления переходит в режим интегратора. На выходе интегратора I с логическим упра|влением появляется напряжение, пропорциональное площади измеряемого импульса (фиг. Зв}.

Сигнал с выхода интегратора 1 с логическим управлением измеряется аналогично измерению пикового значения импульса, oIIIHcBIHного ранее (фиг. 3 г, д, е).

До момента прохождения максимума измеряемого импульса напряжения триггер управления 20 находится в нулевом состоянии, при этом положительный уровень напряжения (фиг. Зж) с инвертированного выхода триггера управления 20 подается на одни входы логических элементов И 21 и 22, на другие входы которых поступают импульсы высокой частоты с выходов логических элементов И вЂ” НЕ 8 и 10.

С выходо в логических элеметов И 21 и

22 информация о площади нарастания импульсного напряжения в последовательнопараллельном коде подается в счетные декады 14 и 17 (фиг. 3 з, и). При прохождении максимума измеряемого напряжения на установочный, вход триггера управления

20 приходит импульс (фиг. Зк), который опрокидывает триггер управления 20, на входах логических элементов И 28 и 24 образуется положительный потенциал (фиг. Зл), а на входах логических элементов И 21 и 22 — нулевой потенциал (фиг. Зяс). В результате этого импульсы высокой частоты начинают поступать с выходов логических элементов И вЂ” НЕ 8 и ,10 через логические элементы И 28 и 24 на входы счетных декад 1Б m .18, которые и

<о

65 фиксируют величину площади спада импульсного напряжения (фиг. 3 лт, и).

По окончании измерения импульса на управляющий вход интегратора 1 с логическим управлением подается нулевой потенциал, и интегратор 1 с логическим упра влеиием разряжается до нулевого уров.ня.

В результате цикла измерения в трех счетных декадах младшего,и старшего разря дов за пишется информация о всей площади измеряемого импульсного напряжения (счетные декады 18 и 16), площади нарастания (счетные декады 14 и 17) и площади спада (счетные декады 15 и 18) импульсного,напряжения.

Параллельная работа счетных декад младшего и старшего разрядов обеспечивает повышение быстродействия работы всего устройства в 3 — 4 раза.

Время одного измерения составляет

30 — 40 лксек при частоте следования импульсов с генератора опорной частоты

1 мГц.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения устройства в народном хозяйстве составляет ориентировочно 300 тыс. руб.

Формула изобретения

1. Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса, содержащее интегратор с логическим управлением, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения — с одним входом второго нуль-органа, выходы .нуль-органов соединены с формирователем сигнала, генератор опорной частоты, счетные декады младшего и ,старшего разрядов, выходы которых подключены к ц ифро-аналоговому преобразователю, и источник опорного напряжения, соединенный с делителем напряжения, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три логических элемента И вЂ” НЕ и инвертор, выходы формирователей сигнала подключены к одним входам первого и второго логических элементов И†HE, другие входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты, .выход первого логического элемента И вЂ” HE соединен с входом счетной декады младшего разряда, выход второго логического элемента И вЂ” НЕ подключен к одному входу третьего логического элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом счетной декады старшего разряда, выход счетной декады младшего разряда через инвертор соединен с другим входом третьего логического элемента,И вЂ” НЕ, а выход цифро-аналогового прсобразователя подключен к другим входам нуль-органов.

2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что в него дополнительно введены две счетные декады младшего разряда и две счетные декады старшего разряда, четыре логических элемента И и триггер управления, первый выход, которого подключен к одним входам первого и второго логических элементов И, второй выход триггера управления соединен с одними входами третьего и четвертого логических элементов И, другие входы первого и третьего логических элементов И подключены к выходу третьего логического элемента И вЂ” НЕ, другие входы второго и четвертого логических элементов И соединены с выходом первого логического элемента И вЂ” НЕ, выходы первого и третьего логических элементов И подключены и входам соответствующих дополнительных счетных декад старшего разряда, а выходы второго и четвертого логических элементов И соединены с входами соответствующих дополнительных счетных декад младшего разряда, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред, В. М. Шляндина. М., «Энергия», 1972, с. 255, 2. Патент С ША № 3286253, кл. 340-347, 1966.

Редактор Н. Суханова

Составитель T. Веремеикина

Техред Е. )Каворонкова Корректор И. Симкина

Заказ 696/939 Изд. № 445 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»