Способ интегрирования электрических сигналов
Патент 465594
Авторы
Классы МПК
Способ интегрирования электрических сигналов
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е р 4á5594
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ боюа Советских
Социалистических
Ресвублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.11.73 (21) 1972582/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет
Опубликовано 30.03.75. Бюллетень № 12
Дата опубликования описания 19.06.75 (51) М. Кл. G 01г 11/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам иаооретений и открытий (53) УДК 621.317.31 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Л. H. Могилевский и В. А. Славный
Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (54) СПОСОБ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Изобретение относится к электронной измерительной технике и используется, в частности, в электрохимии (кулонометрии) .
Известны способы интегрирования электрических сигналов. Наиболее точные из них основаны на использовании решающих (операционных) усилителей в режиме интегрирования. К недостаткам интегрирующих решающих усилителей следует отнести влияние нестабильности сопротивления и емкости звена обратной связи и снижение точности при увеличении продолжительности интегрирования из-за утечки в конденсаторе RC-звена и конечного значения коэффициента усилия.
Цель изобретения — повышение точности интегрирования.
Это достигается тем, что по предлагаемому способу два интегрирующих решающих усилителя периодически включают попеременно на интегрирование измеряемого и компенсационного напряжений.. При этом в течение первого цикла интегрирования один усилитель интсгрирует измеряемое напряжение, а другой усилитель — компенсационное напряжение, в течение второго цикла усилители переключаются. Далее оба цикла периодически повторяют. Величину интеграла оценивают по суммарному времени уменьшения выходного сигнала усилителей до нуля при интегрировании компенсационного напряжения.
Применяя компенсационное интегрирование, устраняют влияние нестабильности сопротивления и емкости RC-звена обратной связи усилителя, а выбирая величину периода ин5 тегрирования уменьшают ошибки, связанные с наличием утечки в конденсаторе RC-звена и с конечным значением коэффициента усиления решающего усилителя.
На фиг. 1 показана схема интегрирующего
1р устройства; на фиг. 2, а-д приведены временные диаграммы работы устройства, где а— измеряемое напряжение; б — напряжение генератора импульсов периодического переключения интегрирующих усилителей; в — напря15 жение на выходе первого интегрирующего усилителя; г — напряжение на выходе второго интегрирующего усилителя; д — напряжение па входе хронометра.
Устройство содержит интегрирующие решающие усилители 1 и 2, на выходах которых включены электромагнитные реле 3 и 4 с нормально разомкнутыми контактами. Источник
5 измеряемого напряжения и источник 6 компенсационного напряжения подключаются к
25 входам интегрирующих усилителей через переключающие контакты электромагнитного реле 7. Реле 7 периодически включается импульсами генератора 8 импульсов переключения. Электронный хронометр 9 измеряет сумрр марное время уменьшения выходного сигнала усилителей до нуля при интегрировании ком= пенсационного напряжения.
Измеряемое напряжение (фиг. 2, а) в течение первого цикла интегрирования поступает на вход интегрирующего усилителя 1 и напряжение на его выходе увеличивается (фиг. 2, в), Во втором цикле интегрирования на вход усилителя 1 подается напряжение от источника б компенсационного напряжения.
Поскольку полярность компенсационного напряжения обратна полярности измеряемого напряжения, напряжение на выходе усилителя 1 уменьшается (фиг. 2, в). Когда напряжение на выходе усилителя становится равным нулю, источник компенсационного напряжения отключается от входа усилителя 1. Хронометр 9 измеряет время, в течение которого был включен источник компенсационного напряжения.
Интегрирующий усилитель 2 работает так же, как усилитель 1, но его циклы интегрирования сдвинуты относительно циклов интегрирования усилителя 1: он интегрирует измеряемое напряжение в том цикле, в котором усилитель 1 интегрирует компенсационное напряжение (фиг. 2, г).
Яалее все процессы периодически повторяются в соответствии с импульсами генератора импульсов переключения (фиг. 2, б).
Электронный хронометр 9 поочередно подключается к входам усилителей на время включения источника компенсационного напряжения (фиг. 2, д) и измеряет суммарное время включения источника компенсационного напряжения, т.е. суммарное время уменьшения выходного сигнала усилителей до нуля при интегрировании компенсационного напряжения. Величина интеграла определяется по произведению U »«@
Реле 3 и 4 отключают источник компенсационного напряжения от входа соответствующего усилителя в моменты, когда напряжение на выходе этого усилителя становится равным
Предмет изобретения
Способ интегрирования электрических сигналов, основанный на компенсационном методе измерения с использованием решающих усилителей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, два интегрирующих решающих усилителя периодически включают попеременно на интегрирование измеряемого и компенсационного напряжений и величину интеграла оценивают по суммарному времени уменьшения выходного сигнала до нуля при интегрировании компенсационного напряжения. — нулю. -Реле 3 и 4 позволяют, кроме того, на. чинать интегрирование каждому из усилителей (при первоначальном включении) с интегрирования измеряемого напряжения незави5 симо от того, в каком положении находятся контактные группы реле 7.
В устройстве, работающем по предлагаемому способу, целесообразно реле 3 и 4 подключать к выходам усилителей не непосред10 ственно, а через дополнительные усилительноформирующие каскады (триггер Шмитта), чтобы напряжения отпускания реле соответствовали нулевому напряжению на выходе решающих усилителей, 15 В зависимости от конкретных требований к точности в качестве реле 3, 4 и 7 могут использоваться, кроме электромагнитных реле и магнитоуправляемых контактов, транзисторные ключи и другие ключевые элементы. Про20 верка макета устройства показала, что погрешность интегрирования определяется практически только стабильностью компенсационного напряжения и погрешностью хронометра и составляет =0,005% (в качестве хрономет25 ра использовался элекгронный частотомер), Для ряда случаев может оказаться более целесообразным использование не постоянного периода интегрирования (постоянный период переключения интегрирующих усилитеЗ0 лей), а изменяющегося — меньшего для больших сигналов и большего — для малых сигналов. Такое изменение периода переключения можно осуществить, если управлять включением и выключением реле 7 не от отЗ5 дельного генератора импульсов переключения, а с выхода интегрирующих усилителей таким образом, чтобы переключающее реле включалось по достижении определенной величины напряжения на выходе интегрирующих усили40 тел ей.