Стохастический цифровой вольтметр

Стохастический цифровой вольтметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 >>

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

"" 488I47

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свпд-ва— (22) Заявлепо 22.08.73 (21) 1958086 26-21 (51) .Х1.Кл. С 01г 13!02 с присосди ил! исм за я вки— гасударственный иамитет

Свевта Министров СССР аа делам изабретений и аткрытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.10.75

Вюллсгепь Хе 38 (53) УДЫ 621.317. .7 (088.8) Дата опублпковаппя оппс аппп 02.06.76 (72) Авторы изобретения

В. Г. Косторниченко и А. П. Стахов

Таганрогский радиотехнический институт (71) З аявител ь (54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к обла сти измерительной техники и может быть использовано для измерения постоянных напряжений.

Извсстсп стохастический цифровой вольтметр, содержащий два счетчика импульсов, цифровое делительное устройство,,входы которого соединены с выходами счетчиков, цифровое отсчетное устройство, соединенное с выходом цифро1вого делительного устройства. В этом вольтметре значение измеряемой величины определяется методом статистических испытаний, путем подсчета количества импульсов, амплитуда которых не превышает значения измеряемого напряжения, и деления полученного числа на число испытаний. В том случае, если, время измерения продолжительное (статистическая закономерность импульсов проявляется в достаточной степени), погрешность известного статистического, вольтметра будет определяться точностью задания распределения вероятностей амплитуд импульсов, с которыми сравнивается имеряемое напряжение. Известные же методы генерирова ния случайных сигналов не позволяют строить ген=раторы импульсов со случайной paiaномерно распределенной амплитудой с точностью лучше чем 1 — 2о о, поэтому, известный тохастический вольтметр имеет низкую точность, что является его существенным недостатком.

Цель изобретения — повышение точности вольтметра.

Предлагаемый вольтметр снабжен последовательно соединенными генератором шума, пороговым устройством с блоком управления порогом срабатывания, управляемым источником эталонного напряжения, фильтром нижних частот, дифференциальньгм усилителем, а также генератором импульсо в и клю1р чом, причем, второй вход дифференциального усилителя соединен со входом вольтметра, выход — с блоком упра вления порогом срабатыван ия, выход которого соединен с ILopoговым устройством, генератор импульсов че15 рез ключ, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, связан с одним пз счетчиков и непосредственно со вторым счетчиком.

Структурная схема вочьтметра изображе20 на на чертеже.

На схеме показаны вход 1 вольтметра, дифференциальный усилитель 2, фильтр 3 нижних частот, счетчики 4 и 5, генератор 6 шума, пороговое устройство 7, блок 8 управления порогом срабатывания, управляемый источсчик 9 эталонного напряжения, ключ 10, генератор 11 импульсов, цифровое делительное устройство 12 и цифровое отсчетное устзц ройство 13.

488147

3

Принцип раооты вольтметра заключается в следугощем. Измеряемое напряжение U, со входа 1 вольтметра подается на один из входов дифференциального усилителя 2, на второй вход которого подается напряжение с выхода фильтра нижних частот. Счетчики 4 и 5 в исходном состоянии устанавливаготся па «пуль». Напряжение шума E (/) с генератора 6 поступает на вход порогового устройства 7, которое преобразует его в случайный сигнал и (i), принимающий два значения:

«нуль» и «единицу» соответственно, если

3 (г) (У и 5 (/) ) У, где У вЂ” напряжение, поступающее с выхода блока 8 управления порогом срабатыва ния. Сигнал и (г) управля ет источником 9 эталонного напряжения таким образом, что па его выход= поя вляется эталонное напряжение, равное максимальному зцачению измеряемого напри кения U„,, если и (f) = 1 и пулю B противном случае.

Фильтр нижних частот выделяет из этого сигнала .напряжение, равное его матегматическому ожидалиго пг,, и подает его на вход дифференциального усилителя. На выходе дифференциального усилителя поя вляется усиленная разность измеряемого напряжения и выходного напряжения фильтра ни иних частот. Усилвнная разность этих напряжений, проходя через блок управления порогом срабатывания порогового устройства, меняет порог срабатывания таким образом, чтобы напряжение на;выходе фильтра нижних частот стало равным измеряемому напряжению, т. и часть устройства, содержащая усилитель 2, фильтр 3, генератор 6, пороговое устройст.во 7, блок 8 и управляемый источник 9 эталонного напряжения, представляет собой нелинейную систему автоматического регулирования. Выходным сигналом этой системы является выходной сигнал P порого вого устройства 7, который принимает два значения

«пуль» и «единицу». Математическое ожидание этого сигнала определяегся выражением пг„— = P (1) U „, (1)

Учитывая, что в установившемся режим напряжение на выходе фильтра нижних ча стот (матема пическое ожидание т,,) равно измеряемому напряжению, получаем (l,. (1) = ц (2)

Для случая, когда U „, = 1, вероятность появления «единицы» на выходе порогового

30 уст|ройства 7 численно будет равна измеряемому напряжению. Выражение (2) будет выполняться тем точнее, чем больше коэффицис гт усиления дифференциального усилителя.

Выходной сигнал порогового устройства 7 управляет ключом 10, которьш разрешает прохождение импульсов с генератора 11 на выход счетчика 5, если сигнал на выходе порогового устзойства равен «единице», и запрещает в противном случае. Счетчик 4 подсчитывает общее число импу IhcoB на выходе генератора 11. Через время, которое выбирается исходя из заданной статистической погрешности, цифровое делительное устройство 12 производит деление показан ия счетчика 5 на показание счетчика 4. Полученное в результате деления число записыгается в цифровое отсчетнос устройство 13 и представляет собой значение вероятности nosreле1ния «единицы» в двоичном сигн*.ë å e пnа n вn ы х оoд е e пnоoрогового устройства или, что то же самое, значение измеряемого напряжения на входе 1 вольтметра.

Точность преобразования измеряемого напряжения в вероятггость появления «единицы» на выходе порогового устройства в основном определяется точностью задания напряжения ,на выходе источника эталон ного напряжения и может быть более 0,01О(о.

Формула изобретения

Стохастический цифровой вольтметр, содержащий два счетчика импульсов, цифровое дзлительное устройство, входы которого соединены с выходами счетчиков, цифровое отсчетное устройство, соединенное с выходом цифрового делительного устройства, отличаюигийся тем, что, с целью повышения точности, оп она1бжен,последовательно соединенными генератором шума, пороговым устройством с блоком управления порогом срабатывания, управлемым источником эталонного напряжения, фильтром нижних частот, дифференциальным усилителем, а также генератором импульсов и ключом, причем;второй вход дифференциального усилителя соединен со входом вольтметра, выход — с олоком управления порогом срабатывания, выход которого соединен с пороговым устройством, генератор импульсов через ключ, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, связан с одним из счетчиков и непосредственно со вторым счетчиком.

488147

Составитель В. Ермаков

Редактор Л. )Каворонкова Текред 3. Таранеико Корректор М. Лейзерман

Заказ 562 Изд, Хв 1907 Тираж 902 Поди испо

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

МОТ, Зггорский филиал