Устройство для измерения непрерывных физических величин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическкх

Реслублнк

<1и875213

-Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) .за к алеко 07.02,80 (21 ) 2880927/18 — 21 (51 ) M. Кл.

G 01 0 5/244 с присоединением заявки №

1ооударственный комитет (28) Приоритет

Ilo делам изооретеннй н открытий

Опубликовано 23.10.81. Бктллетеиь № 39

Дата опубликования описания 23.10.81 (53) УД К621.317 (088.8) (72) Авторы . изобретения

Н. И. Подлевский и В. В. Гаевский

l

I у р т сЗ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ

ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к области техники измерения и преобразования видов информации.

Известно устройство для измерения непрерывных физических величин, содержащее генератор тактовых импульсов, элемент И, соеди5 ненный со счетчиком импульсов, реверсивный счетчик, блок сравнения, соединенный с дешифратором, накопитель импульсов, формирователи импульсов опроса и блок управления (1).

Однако известное устройство не обладает достаточно высоким быстродействием, так как измерение ведется путем последовательных приближений к истинному значению измеряемой физической величины. кроме того, в устройстве не предусматривается получение сигнала, про15 порционального нестабильности измеряемой физической величины.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства, расширение его функциональных возможностей за счет одновременности срабатывания всех разрядов блока записи кода эа счет получения сигнала, пропорционального нестабильности измеряемой физической величины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых чмпульсов, элемент И, соединенный со счетчиком импульсов, формирователь, линию задержки. блок сравнения, соединенный через дешифратор с блоком индикаторов, и входной триггер, выход которого подключен к элементу И, введены второй счетчик, регулируемая линия задержки, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выходной триггер и. о блок записи кода, содержащий инверторы, элементы И и триггеры, причем каждые два элемента И одними своими входами связаны с выходом соответствующего разряда первого счетчика, один непосредственно, друтой — через инвертор, а другими входами — с выходом линии задержки, выходы каждых двух элементов И соединены cî входами соответствующих триггеров, выходы которых через дешифратор соединены с блоком индикаторов, причем выходы триггеров, соответствую)цих младшим разрядам первого счетчика, дополнительно соединены со входами блока сравнения, другие входы которого полключены к разрядным

875213

20

30

55 выходам второго счетчика, при этом. импульсный выход переноса второго счетчика связан с первым логическим входом 3.1 выходного триггера, другие логические входы. и К которого подсоединены, соответственно, к инверсным и прямым выходам блока сравнения, а счетный вход выходного триггера соединен со счетным входом второго счетчика и выходо1и генератора тактовых импульсов, причем выход укаэанного генератора через делитель частоты. с переменным коэффициентом деления дополнительно соединен со вторым входом элемента И, первый вход входного триггера через регулируемую линию задержки соединен с источником стартового сигнала, а другой вход — с источником столового сигнала, который через линию задержки дополнительно соединен с первыми входами элементов И блока записи кода и через дополнительно формирователь — со входом установки в "0" первого счетчика импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства1 на фиг, 2 — временные диаграммы работы отдельных функциональных элементов.

Устройство состоит из входного триггера 1, линии задержки 2, источника стартового сигнала 3; источника столового сигнала 4, элемента И 5, делителя 6 частоты с переменным коэффициентом деления, генератора 7, первого счетчика импульсов 8, формирователя 9 и линии задержки 10, блока записи кода 11„содержащего элементы И 12-1=12 — n, инверторы

13 — 1=-13 — n и триггеры 14 — 1=14 — и, дешифра. тора 15, блока индикаторов 16, блока сравнения 17, второго счетчика 18, выходного триггера 19.

Физическая величина, преобразованная во временные интервалы между стартовыми 3 и стоповыми 4 импульсами, выделяется на триггере 1 и измеряется путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты . генератора 7, количество которых при каждом изменении подсчитывается счетчиком 8.

: При поступлении стартового импульса 3 через линию задержки 2 íà 1вход триггера 1, последний устанавливается в состояние логической единицы и разрешает прохождение тактовых импульсов генератора 7 через делитель 6 и элемент И 5 на счетчик 8. Такое состояние устройства соответствует режиму измерения.

При поступлении стопового импульса 4 на вход триггера 1, послецний устанавливается в логический ноль и запрещает прохождение таКтовых импульсов на вход счетчика 8. Одновременно столовый импульс через линию задержки 10 приходит на первые входы элемента И 12 блока записи кода 11 и разреп ает про. хождение сигнала. с каждого разряда счетчика,4

8 через инверторы 13 — 1=13 — и, элементы И

12 — 1-12 — n на триггеры 14 — 1=14 — n, которые устанавливаются в состояния, идентичные состояниям соответствующих разрядов счетчи-, ка 8. Стоповый импульс 4 своим задним фронтом запрещает прохождение сигМала на входы триггеров 14 — 1=14 — n и поступая через формирователь 9 на входы установки в ноль счетчика 8, устанавливает его в нулевое исходное состоянде. Это означает, что режим измерения закончен, информация о предыдущем измерении физической величины хранится в блоке записи кода и что процесс измерения можно начинать заново.

Частота измерений при этом ограничивается требуемой чувствительностью устройства и при значении ее 1 ° 10 может быть достигнута

-5

10 кГц.

Информация об измеряемой физической величине со счетчика 8 переписывается в блок записи кода 11 с частотой измерений и через дешифратор 15 поступает на блок иццикаторов

16. Если измеряемая физическая величина стабильна, то на блоке индикаторов 16 будет постоянно высвечиваться число, характеризующее данную величину.

Нестабильность же измеряемой физическрй величины вызовет изменение длительностей импульсов на выходе триггера 1 и соответственно числовых значений, подсчитываемых счетчи» ком 8, и может быть определена по выражению

X = I . 2-1ПС1Х-Zni„n где21 с11г. максимальное числовое значение; . zп1, — минимальное числовое значение.

ПИ 0

Ф

Учитывая то, что в этом случае изменять. свой числовой код будут лишь младшие разряды счетчика 8, для выделения кривой нестабильности измеряемой физической величины в устройство дополнительно введен второй счетчик, емкость которого значительно меньше емкости первого счетчика..Так, например, при

-5 чувствительности устройства 1 ° 10 емкость первого счетчика ̄— 100000, тогда как достаточная емкость второго счетчика М вЂ” 1000, Выделение кривой нестабильности осуществляется сдедующим образом.

Тактовые импульсы с частотой о и длительностью kg с выхода генератора 7 поступают на счетный вход счетчика 18 емкостью Й0. и синхронизирующий вход Т триггера.19. Срабатывание. счетчика 18 и триггера 19 происходит соответственно по передним и задним фронтам импульсов. В процессе счета на выходе переноса счетчика 18 образуется последовательность импульсов с периодом следования То- - и длительностью, равной длит

3о тельности тактовых импульсов. 4 g . При

875213 этом, появление импульса переноса соответствует установке счетчика 18 в нулевое исходное состояние и на входы блока сравнения

17 с разрядных выходов счетчика 18 поступает код числа "О". Если допустить, что с блока записи кода 11 на другие входы блока 17 поступает код числа Нх — О, то при переходе счетчика 18 блок 17 срабатывает и на ее прямом выходе В появляется сигнал "1", а на инверсном выходе S — сиг. нал 03

Допустим теперь, что с блока записи кода

11 на входы блока 17 поступает код числа

ОЛХ <М .При появлении импульса переноса на выходе счетчика 18 сигнал на входах,1,30 триггера 19 имеет значение "1", а на входе 1< — значение "О" и триггер задним фронтом тактового импульса, поступающего на синхронизируюший вход Т, устанавливается в состояние, соответствующее сигналу "1" на выходе устройства. В процессе счета через интервал времени Х= — в счетчике 18

Nx

1о устанавливает код числа МХ н блок 17 срабатывает, При этом по заднему фронту тактового импульса триггер 19 устанавливается в состояние, соответствующее сигналу "О" на выходе, поскольку на входах Я„, Л2 триггера 19 в данный момент времени сигнал имеет значение "0", а на входе К вЂ” значение

"1". При появлении следующего импульса переноса триггер 19 опять устанавливается в состояние, соответствующее сигналу "1" на выходе, а через интервал времени, равный > снова возрашается в исходное состояние.

10 !

35

Устройство для измерения непрерывных физических величин, содержашее генератор тактовых импульсов, элемент И, соединенный со счетчиком импульсов, фоомирователь, линию

40 задержки, блок сравнения, соединенный через дешифратор с блоком индикаторов и входной триггер, выход которого подключен к элементуИ, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия и расшире45 ния функциональных возможностей за счет. одновременности срабатывания всех разрядов блока записи кода и за счет получения сигнала, пропорционального нестабильности измеряемой физической величины, в устройство дополнительно введены второй счетчик, регули50 руемая линия задержки, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выходной триггер и блок записи кода, содержащий инверторы, элементы И и триггеры, причем каждые два элемента И одними своими входами

55 связаны с выходом. соответствующего разряда . первого счетчика, один непосредственно, другой через инвертор, а друтими входами — с ( выходом линии задержки, выходы каждых

В результате на аналоговом выходе образуется. периодическая последовательность импульсов с фиксированным периодом следования, равным го- — и длительностью, проповциоМ

Ео

Х нальной числу преобразуемого кода ЕХ- 1 йО т,е. сигнал, пропорциональный нестабильности измеряемой физической величины, который обрабатывается далее известными радиотехническими способами. Количественная оценка нестабильности в этом случае может быть произведена по выражению A1aX. 2.2 р

1 гдеЬА, ® максимальный размах амплитуды кривой нестабильности; +

К вЂ” коэффициент пересчета;

2с — среднее числовое значение (снимаетР ся визуально с блока ийдикаторов или получается расчетным путем, когда известна средняя составляющая измеряемой физической величины) .

Дополнительно введенная регулируемая линия задержки 2 позволяет изменять код числа КХ и приближать его среднее значение к наиболее удобному числуКХС = Ч Погрешность, вносимая в измерения, при этом будет незначительна, так при чувствительности устройства 1-.10, изменение кода числа г1Х с помощью регулируемой линии задержки 2 на 500 единиц, вызовет погрешность измерения не более l n.

Для более удобного представления информации об измеряемой физической величине в устройство дополнительно введен делитель частоты с переменным коэффициентом деления

6, с помошью которого регулируется чувствительность устройства. С увеличением коэффициента деления делителя чувствительность устройства уменьшается.

Дополнительное введение в устройство ре- гулируемой линии задержки 2 и делителя частоты с переменным коэффициентом деления 6 повышает универсальность устройства и дает возможность представления информации в более удобном виде.

Таким образом, предлагаемое устройство отличается повышенным быстродействием, надежностью, универсальностью и позволяет получать информацию о среднем и мгновенном значениях измеряемой физической величины, а также непрерывно производить как количественную, так и качественную оценку нестабильности ее мгновенных значений с диапазоном чувствительности от 10 до 10-э

Формула изобретения

875213 двух, элементов И соединены со входами соответствующих триггеров, выходы которых через дешифратор соединены с блоком индикаторов, причем выходы триггеров, соответствующих младшим разрядам первого счетчика дополнительно соединены со входами блока сравнения, друтие входы которого подключе-. ны к разрядным выходам второго счетчика, при этом импульсный выход переноса второго счетчика связан с первым логическим входом - 1. выходного триггера, другие логические входы «J и К, которого подсоединены, соответственно, к инверсным и прямым выхо. дам блока сравнения, а счетный вход выходного триггера соединен со счетным входом второго счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, причем выход указанного . генератора через делитель частоты с переменным коэффициентом деления дополнительно соединен со вторым входом элемента И, первый вход входного триггера через регулируемую линию задержки соединен с источником стартового сигнала, а другой вход — с источником стопового сигнала, который через линию задержки дополнительно соединен с первыми

10 входами элементов И блока записи кода и через формирователь со входом установки в

* 0" первого счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 437967, кл. G 01 RЗ/00,,1975.

875213 г

У

L г !

L г !

Г !

Г

L г

L ф. ,О ъ. ф

-с а

Ф) 0

tu д„-> сз

Сэ ср е % с

Мз

Е ь

Ъ

Ъ С Ol о с ъ 1: Ф, Ф 3. (Ъ

8. с и р

Ь ФЪ а о (ц ч ч о к

С3 к

qp ФЪ

<а фз Ч о т

Ъ

R д

Q. Ъ

ts 2

1..

Составитель А. Старостина

Техред М.Надь

Корректор У Пономаренко

Редактор В. Еремеева

Заказ 9319/бб

Филиал llllll Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4

Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035.. москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5