Opublikowano: 5.1.1966 M % 50398 . -Sic, 86/10'- KI MKP G 01 r 4i/M UKD BIBLIOTEKA Urzedu Patentowego ?)MI(| liewiwpuliln l''!1"'' T Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Stanislaw Siekierski, mgr inz.Edward Stolarski Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Podstawowych Pro¬ blemów Techniki), Warszawa (Polska) Sposób pomiaru i odczytu sygnalów elektrycznych o dowolnych ksztaltach, lezacych ponizej poziomu szumów, oraz urzadzenia rejestrujace i odczytujace do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru i odczytu zapisu mierzonych sygnalów elektrycz¬ nych o dowolnych ksztaltach i bardzo malych amplitudach (mniejszych od szumów wlasnych przecietnych urzadzen pomiarowych), mieszcza¬ cych sie w pewnym zakresie czestotliwosci, oraz urzadzenie rejestrujace i fotoelektryczne urzadze¬ nie odczytujace do stosowania tego sposobu.Sposób i urzadzenia wedlug wynalazku moga byc stosowane we wszystkich pomiarach labora¬ toryjnych, w których wymagany jest pomiar bar¬ dzo malych sygnalów.Dotychczas pomiary sygnalów elektrycznych o amplitudach lezacych w poblizu lub ponizej szumów wlasnych urzadzen pomiarowych prze¬ prowadza sie np. metoda elektrolitycznej akumu¬ lacji, wzgl. stosuje sie do tych pomiarów urza¬ dzenie z detektorem homodynowym.Metoda elektrolitycznej akumulacji polega na doprowadzeniu okresowo szumu i szumu z sygna¬ lem do dwóch naczyn np. z azotanem srebra.Wskutek przeplywu pradów elektrycznych szumu i szumu z sygnalem nastepuje elektroliza i wy¬ dziela sie srebro. Amplitude sygnalu okresla sie z róznicy w ilosciach wydzielonego srebra w obydwu naczyniach.Metoda ta pozwala co prawda uzyskac wartosc sygnalu lezacego ponizej poziomu szumów, lecz jest skomplikowana i klopotliwa.Zasada dzialania stosowanego równiezr-ndo po¬ miaru sygnalów elektrycznych urzadzenia z de¬ tektorem homodynowym jest analogiczna do pro¬ stowania komutacyjnego, tj. zmiany kierunku pradu w obwodzie synchronicznie z czestotliwos- 5 cia sygnalu wejsciowego podlegajacego detekcji.Urzadzenie to, chociaz pozwala mierzyc sygnaly o malej amplitudzie na tle istniejacego duzego poziomu szumów lub interferencji, wymaga sto¬ sowania sygnalu odniesienia posiadajacego te sa- io ma czestotliwosc co sygnal mierzony, a ponadto nie pozwala mierzyc sygnalów chaotycznych (nieharmonicznych).Sposób i urzadzenia wedlug wynalazku elimi¬ nuja wszystkie powyzsze wady i niedogodnosci, 15 daja bowiem moznosc pomiaru bardzo malych sygnalów* harmonicznych lub chaotycznych meto¬ da znacznie uproszczona, za pomoca odczytu po¬ równawczego, eliminujacego niektóre wplywy uboczne np. zmiany poziomu szumów itp., przy 20 czym urzadzenie rejestrujace i fotoelektryczne urzadzenie odczytujace sa stosunkowo proste i wykorzystuja typowe, latwo dostepne elementy i podzespoly. Ponadto wyniki pomiarów, dokony¬ wanych sposobem wedlug wynalazku, sa zapisy- 25 wane trwale na tasmie, dzieki czemu moga byc analizowane po przeprowadzeniu serii pomiarów.Przy .zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku, analiza zapisu szumu i szumu z sygnalem mie¬ rzonym dla okreslenia amplitudy mierzonego sy- 30 gnalu odbywa sie metoda róznicowa, gdyz wartosc 5039850398 sygnalu jest miara róznicy miedzy obydwoma za¬ pisami. Na takiej metodzie róznicowej odczytu oparte jest fotoelektryczne urzadzenie odczytujace wedlug wynalazku, scisle dostosowane do aposobu zapisu wyników pomiaru urzadzenia rejestruja¬ cego wedlug wynalazku.Istota wynalazku polega na akumulacji sygnalu wraz z szumem wlasnym urzadzenia rejestruja¬ cego, bedacego zestawem typowego rejestratora z wielostopniowym wzmacniaczem selektywnym pradu zmiennego, droga zapisu na tasmie szumu wlasnego urzadzenia rejestrujacego oraz szumu wlasnego urzadzenia wraz z sygnalem, odczytu tych zapisów za pomoca przystosowanego do tego celu fotoelektrycznego urzadzenia odczytujacego, a nastepnie porównania zapisu szumu wlasnego urzadzenia z zapisem szumu wlasnego urzadzenia wraz z sygnalem, dla ustalenia wartosci mierzo¬ nego sygnalu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony sche¬ matycznie na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia przebieg pomiaru i urzadzenie rejestrujace w przekroju poprzecznym, fig. 2 — fotoelektrycz¬ ne urzadzenie odczytujace w przekroju poprzecz¬ nym z pozycji roboczej.Urzadzenie rejestrujace wedlug wynalazku sklada sie z typowego rejestratora E z wymienna tasma Ex, sluzaca do zapisu szumów wlasnych te¬ go urzadzenia i mierzonych sygnalów, oraz pola¬ czonego z rejestratorem E, poprzez czlon posre¬ dniczacy D, wzmacniacza selektywnego o okreslo¬ nej liczbie stopni A, B, C wzmocnienia napiecia i regulownaej skokowo czulosci. Wzmacniacz selektywny jest wyposazony w dzielnik napiecia (regulator wzmocnienia). Drugi stopien B wzmoc¬ nienia jest selektywny, a na wejsciu trzeciego stopnia C wzmocnienia znajduje sie przelacznik zakresów wzmacnianych napiec. Rejestrator E po¬ siada wbudowany tranzystorowy wzmacniacz pra¬ du stalego w ukladzie symetrycznym, w którym to wzmacniaczu uzyto ukladu podwójnego zero¬ wania, dzieki czemu wyeliminowano róznice po¬ tencjalów na jego zaciskach wejsciowych.Fotoelektryczne urzadzenie odczytujace wedlug wynalazku,, dzialajace niezaleznie od urzadzenia rejestrujacego i uruchamiane w miare potrzeby sklada sie z elektronicznego ukladu pomiarowe¬ go 4 polaczonego z fotoelementem 3, oraz z ogra¬ niczajacej ramki 2 posiadajacej okienko 2a. Foto- element 3 jest zamocowany przed okienkiem 2a i posiada powierzchnie czynna równa powierzchni tego okienka. Za ograniczajaca ramka 2 jest umieszczona swietlówka 1 umozliwiajaca równo¬ mierne naswietlanie okreslonej powierzchni tas¬ my Ex z zapisem pomiaru dokonanym w urzadze¬ niu1 rejestrujacym wedlug wynalazku, która to tasma Ex wprowadzana jest miedzy ograniczajaca ramke 2 i fotoelement 3.Uklad pomiarowy 4 stanowi symetryczny wzmacniacz pradu stalego, w którym równowaze¬ nie ukladu przy umieszczeniu przed okienkiem 2a odcinka tasmy Ex zawierajacego zapis szumu wlasnego urzadzenia rejestrujacego odbywa sie przy pomocy dodatkowego zródla napiecia stalego, doprowadzonego do obwodu siatki sterujacej (lub bazy) jednej lampy (lub tranzystora).Pomiar i odczyt sygnalów elektrycznych spo¬ sobem wedlug wynalazku ma przebieg nastepu- 5 jacy: Do * zacisków wejsciowych wielostopniowego wzmacniacza urzadzenia rejestrujacego zostaje doprowadzone napiecie sygnalu mierzonego. Na¬ piecie to zostaje wzmocnione w wejsciowym stop- io niu A, w selektywnym stopniu B, po czym po¬ przez dzielnik napiecia (regulator wzmocnienia) -zostaje doprowadzone do wejscia trzeciego stop¬ nia C wzmocnienia. Zmienne napiecie z wyjscia trzeciego stopnia C wzmocnienia zostaje wypro- 15 stowane w czlonie D i przylozone do wejscia re¬ jestratora E zaopatrzonego w wymienna tasme Ei sluzaca do zapisu szumów wlasnych urzadzenia rejestrujacego i mierzonych sygnalów. W wyniku tego szum wlasny urzadzenia rejestrujacego z sy- 20 gnalem mierzonym jest trwale zapisany na tas¬ mie Ej. Tasme Ej z zapisem w postaci zakresko- wanego pasa, którego szerokosc zalezna jest od amplitudy mierzonego sygnalu, przenosi sie na¬ stepnie do fotoelektrycznego urzadzenia odczytu- 25 jacego, wprowadzajac ja miedzy ograniczajaca ramke 2 i fotoelement 3. Po umieszczeniu przed okienkiem 2a odcinka tasmy Ex z zapisem szumu wlasnego urzadzenia rejestrujacego, elektroniczny uklad pomiarowy 4 jest zerowany (zero wskazan 30 przyrzadu wychylowego). Nastepnie przesuwa sie tasme Ex tak, aby przed okienkiem 2a znalazl sie jej odcinek z zapisem sygnalu wraz z szumem wlasnym urzadzenia rejestrujacego. W tym wy¬ padku, na skutek zaciemnienia wywolanego obec- 35 noscia mierzonego sygnalu,, nastapi wychylenie przyrzadu wychylowego elektronicznego ukladu pomiarowego 4. Stopien tego wychylenia jest miara amplitudy mierzonego sygnalu. 40 PL