Цифровой интегрирующий вольтметр

Цифровой интегрирующий вольтметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике, в частности к вольтметрам, обеспечивающим подавление помехи сети и собственных шумов элементов схемы, предназначенных для измерений малых уровней сигналов. С целью повышения точности измерения сигналов низкого уровня в него дополнительно введены масштабирующие блоки 7 и 9, усилитель 8 постоянного тока, интегрирующий преобразователь 5 напряжения в интервал времени и вычислительный блок 6. Блок 4 управления вырабатывает управляющий сигнал, под воздействием которого на выходе модулятора 1 вырабатывается сигнал, эквивалентный входному сигналу с наличием сигнала помехи в нем. Сигнал модулятора 1 поступает в преобразователь 2 и через блок 9-в преобразователь 5, выходные сигналы которых обрабатываются в вычислительном блоке 6 по приведенному в описании алгоритму, в результате которого цифровой отсчетный блок 3 индицирует скорректированный результат измерения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (I l) rsi>s G 01 R 19/25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

,,- ., q.È ×.Ã. 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706769/2.1 (22) 16.06.89 (46) 23.07.91, Бюл, М 27 (71) Пензенский завод-втуз (72) В.М.Фролов, Ю.А.Смагин и М.П.Шадрин (53) 621.317.7 (088.8) (56) Швецкий Б.И. Электронные измерительные приборы с цифровым отсчетом. Киев: Техника, 1970, с.37.

Авторское свидетельство СССР

N. 879772, кл. Н 03 М 1/52. 1975. (54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ

ВОЛЬТМЕТР (57) Изобретение относится к цифровой измерительной технике. в частности к вольтметрам, обеспечивающим подавление помехи сети и собственных шумов элементов схемы, предназначенных для иэмерений малых уровней сигналов. С целью повышение точности измерения сигналов низкого уровня в него дополнительно введены масштабирующие блоки 7 и 9, усилитель 8 постоянного тока, интегрирующий преобразователь 5 напряжения в интервал времени и вычислительный блок 6, Блок 4 управления вырабатывает управляющий сигнал, под воздействием которого на выходе модулятора 1 вырабатывается сигнал, эквивалентный входному сигналу с наличием сигнала помехи в нем. Сигнал модулятора 1 поступает в преобразователь 2 и через блок 9 в преобразователь 5, выходные сигналы которых обрабатываются в вычислительном блоке 6 по приведенному в описании алгоритму, в результате которого цифровой отсчетный блок 3 индицирует скорректированный результат измерения. 2 ил.

1665314

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, à именно к цифровым вольтметрам, обеспечивающим п<давле1 ьа помехи сети и собства 1ных шумовзлементов схемы интегрирующих преобраэовате- 5 лей, входящих в их состав, и может быть использаDBíо при точных измерениях малых сип1алов.

Цель изобретения — повышение точно: сти измерения сигналов низкого уровня. 10

На фиг,1 представлена функциональная ! схема цифрового интегриру|ащего вольт, метра; на фиг.2 — временные диаграммы, (на фиг. 2а — входной сигнал с помехой, на фиг.2б — сигнал на управляющем входе Мо- 15 дулятора, на фиг,2в — выходной сигнал модулятора).

Вольтметр содержит модулятор 1, ин, тегрирующий преобразователь 2 напряжения в интервал времени, цифровой 20 отсчетный блок 3, блок 4 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом модулятора 1, второй выход блока 4 управления соединен с управляющими входами интегрирующих преобраэо- 25 вателей 2 и 5 напряжения в интервал времени, а третий выход блока 4 управления соединен с управляющими входами цифрового отсчетнога блока 3 и вычисленного блока 6, масштабирующий блок 7, уси- 30 литель 8 постоянного тока, второй масштабирующий блок 9, вход масштабирующега блока 7 соединен с первым сигнальным входом модулятора 1, а выход — с вторым сигнальным входом модулятора 1, 35 выход которого через усилитель 8 постоянного тока соединен с входом интегрирующего преобразователя 2 напряжения в интервал времени и масштабирующего блока 9,выход которого через интегрирующий 40 преобразователь 5 напряжения в интервал времени соединен с вторым входом вычислительного вход которого о соединен с выходам интегрирующего преобразователя 2 напряжения в интервал spe- 45 мени, выход вычислительного блока 6 соединен с входом цифрового отсчетного блаха 3, а первый сигнальный вход модулятора 1 с входо л 10 вольтметра, Вольтметр работает следующим абра- 5 с зоил.

Процесс измерения заключается в следу ащем. В течение времени Т (см.фиг.2б— сип1ал на управляющем входе модулятора

1) входной сигнал, состоящий из полезнага 5 сигнала Vx, и помехи Un(t), U х(1) = Vx + Un(t), подключен модулятором 1 к входу усилителя 8 настоянного тока. коэффициент передачи которого равен К = const. На входе усилителя 8, кроме того, действует сигнал собственного шума Ош(1), спектр которого соответствует спектру фликкер-шума (1ф,ш, от 0 до 1-5 кГц).

Сигнал с выхода усилителя 8 поступает на вход преобразователя 2 напряжения в интервал времени и на вход масштабирующего блока 9, коэффициент передачи Kg которого является частотно-зависимым и определяется следующим выражением

-J1, при f < fq ш.

9((K2 = const < 1, при f=F гдето= Т, +҄— — 2T ф. — час отамоду1 1 ляции модулятора.

ТаК КаК ВХОДНОЙ I СИГНаЛ Ux = Vx+Un(t) промодулирован частотой F, а сигнал шума усилителя 8 постоянного тока — нет, то на выходе масштабирующего блока 9 получим сигнал, равный

K9(f) 0 = KK2V/х+KK2Un(t)+KUm(t).

В результате на входах преобразователей 2 и 5 напряжения в интервал времени в течение времени Т будут присутствовать сигналы, соответственно

U1= U. = KVx+KUn(t)+KU (t);

02 = K2(f)U1 = КК2 х+КК2 3п(С)+Ош(С), где U — сигнал на выходе усилителя 8.

Благодаря тому, что входной сигнал оказывается усиленным усилителем 8 постоянного тока в К раз, то влиянием собственных шумов преобразователей 2 и 5 напряжения в интервал времени на результат преобразования можно пренебречь. Поэтому в конце времени Т на выходах преобразователей

2 и 5 будут сформированы интервалы времени, равные

1 ТТ Ui, Т 11=- —

Т Т UJ

Г 12 = у —.у g, где Чд — образцовое напряжение.

В вычислительном блоке 6 сформируются коды N и Й 2 пропорциональные интер1 валам времени Т 11 и Т 12

N1 =NU1:

N2- N U2, где N — const, Далее в вычислительном блоке 6 вычисляется разность

N1 N 2 = NU1 МО 2 = NKVx +NKUn(t)+

NKUus(t)-NKK2Vx Й КК20п(т): — М КU N(t)

NK(Vx+ Un(t))(1 Ê2).

Разделив полученный код на число (1-Kg) которое. хранится в памяти вычислительного блока 6, получим код

N1 = NK{V„+U„(t)) = NKU1 (t) который далее сохранится в вычислительном блоке 6.

1665314

В течение времени T сигнал, который поступает на второй вход модулятора 1 с выхода масштабирующего блока 7, инвертируется и подается на вход усилителя 8 постоянного тока. Учитывая, что коэффици- 5 ент передачи Кт масштабирующего блока 7 является частотно зависимым и равен

) (1, приf

iК1= const < 1, при f=f где Fn«Fy.ш — частота помехи сети, то оче- 10 . видно, сигнал, поступающий на вход усилители 8, бУдет Равен U x(l) = Vx K1Un(t)

На входы интегрирующих преобразователей 2 и 5 напряжения в интервал времени будут поступать, соответственно. сигналы 15

U1 = -K(Vx+K1Un(t)+U.(t));

N112 = -KK2(Vx+K1Un(t)) + KUm(t).

В конце времени Т на выходах преобразователей 2 и 5 будут сформированы интервалы времени 20

11 Т T UI

21= у у ,11 T T, U и, а в вычислительном блоке 6 соответствующие этим интеовалам коды

2=NU 2, Затем будет получена разность 30

N 1 N 2 = NK(Vx+K1Un(t)-Um(t) - ЙКК2 (Vx+KiUn(t))+NKUug(t) = NK(Vx+K1Un(t))(1-K2). после деления которой на число (1-Kg) получим

N =. NK(Vx+K1Un(t)) = NKU х(т). 35

Поскольку частота модуляции F существенно выше частоты помехи 1„, то можно считать, что сигнал помехи за время периода модуляции 2Т не меняется. С учетом этого вычтя код N из ранее полученного кода

11

N и разделив результат на число (1-Кт), 1 которое постоянно хранится в памяти вычислительного блока 6, находят код, пропорциональный помехе

Nn - NKUn(t), f 45

Вычтя найденный код из кода N:, получим код, пропорциональный измеряемому сигналу Vx

Л1. = М -Л(= NK(Vx+Un(t)) - Л)КО (1)—

NKVx, который затем передаетса в цифровой отсчетный блок 3 для индикации

Формула изобретения

Цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий модулятор, первый интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, цифровой отсчетный блоК. блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом модулятора, второй выход блока управления соединен с управляющим входом первого интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени, а третий выход блока управления соединен с управляющим входом цифрового отсчетного блока, о т л ич а ю щ и.й с я тем. что, с целью повышения точности измерения сигналов низкого уровня, в него дополнительно введены вычислительный блок, первый масштабирующий блок, вход котороко соединен с первым сигнальным входом модулятора, являющимсятакже входом вольтметра, а выход первого масштабирующего блока соединен с дополнительно введенным вторым сигнальным входом модулятора, усилитель постоянного тока, вход которого соединен с выходом модулятора. а выход усилителя постоянного тока соединен с входами первого интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени и второго масштабирующего блока, выход которого соединен с входом второго интегрирующего преобразователя напряжения. в интервал времени, а его управляющий вход соединен с вторым входом блока управления, первый вход вычислительного блока соединен с выходом первого интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени, второй вход вычислительного блока соединен с выходом второго интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени, управляющий вход вычислительного блока соединен с третьим выходом блока управления, а выход вычислительного блока соединен с входом цифрового отсчетного блока.

1665314

u>H) _#_uë() Составитель В. Смирнов

Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Редактор В. Данко

Заказ 2390 Тираж 418 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