Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru logarytmu z ilorazu napiec oraz urzadzenie do pomiaru logarytmu z ilorazu napiec. Wynalazek moze byc zastosowany do pomiaru takich wielkosci, jak: tlumienie, wzmocnienie, wspólczynnik odbicia, wspólczynnik szumów oraz w takich przypadkach, gdzie dla okreslenia badanej wielkosci nalezy podzielic wartosci dwóch parametrów i wynik przedstawic w skali logarytmicznej.Znany dotychczas sposób pomiaru logarytmu z ilorazu napiec polega na pomiarze czasu rozladowania kondensatora od wartosci równej mierzonemu napieciu stalemu do wartosci napiecia.odniesienia. Odpowiedni wspólczynnik proporcjonalnosci uzyskuje sie przez dobranie stalej czasowej kondensatora i opornosci rozlado¬ wujacej.Znany dotychczas logarytmiczny miernik ilorazu napiec zawiera kondensator przelaczany za pomoca klucza mechanicznego z obwodu ladowania do obowodu, w którym nastepuje jego rozladowanie przez rezystor.Napiecie powstajace na rezystorze jest doprowadzone do jednego z wejsc komparatora. Drugie wejscie komparatora polaczone jest ze zródlem napiecia odniesienia. Sygnal wyjsciowy komparatora doprowadzony jest do jednego wejscia generatora impulsów, którego drugie wejscie polaczone jest z wyjsciem ukladu sterujacego.Uklad ten steruje równiez kluczem mechanicznym i cyfrowym miernikierp czasu. Czas trwania impulsu na wyjsciu generatora impulsów jest mierzony w cyfrowym lub wychylowym mierniku czasu. Czas ten mierzy sie od momentu rozpoczecia rozladowania kondensatora ustalonego przez uklad sterujacy do chwili zrównania sie obu napiec na komparatorze.Opisany sposób pomiaru logarytmu z ilorazu napiec ogranicza pomiar do okreslania logarytmu z jednego mierzonego napiecia odniesionego do drugiego zawsze mniejszego i ustalonego napiecia.W znanym mierniku uziemienie napiecia odniesienia i doprowadzenie w jego miejsce drugiego napiecia mierzonego nie rozwiazuje problemu, gdyz musi byc konieczne spelniony warunek, ze napiecie do którego laduje sie kondensator jest wieksze od napiecia, do którego mierzy sie czas rozladowania kondensatora.W praktyce, gdy pomiar ograniczony jest ustalonym zakresem pomiarowym i czesto stosuje sie wstepne2 86148 wzmacniacze sygnalów o skokowo zmienianym w sposób kalibrowany wzmocnieniu, warunek ten jest niemozli¬ wy do spelnienia. Równiez zastosowanie klucza mechanicznego jest podyktowane koniecznoscia bardzo precyzyjnego naladowania kondensatora. W ukladzie idealnym, w którym pojemnosc jest obciazona opornoscia naladowanie pojemnosci do napiecia równego sile elektromotorycznej zródla jest mozliwe tylko wtedy, gdy opornosc wewnetrzna zródla jest równa zeru.W opisywanym ukladzie warunek ten jest bardzo trudny do spelnienia i niemozliwe jest zastosowanie klucza elektronicznego o skonczonej opornosci w stanie zwarcia bez dopuszczenia okreslonego bledu pomiaru.Ponadto klucz mechaniczny ogranicza czestotliwosc powtarzania pomiarów i utrudnia dokladne okreslenie momentu czasu, w którym rozpoczyna sie rozladowywanie kondensatora.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu pomiaru logarytmu z ilorazu napiec oraz urzadzenia do stosowania tego sposobu, które nie beda posiadaly wad dotychczasowych rozwiazan.Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze na podstawie porównania wielkosci skutecznych napiec sygnalów wejsciowych w komparatorze okresla sie znak logarytmu z ilorazu napiec i ustala sie taki stan przelacznika, w którym kondensator laduje sie do wartosci amplitudy jednego z napiec mierzonych o wiekszej wartosci skutecznej napiecia. Nastepnie mierzy sie w ukladzie liczacym czas rozladowania kondenastora od momentu rozpoczecia rozladowania ustalonego przez uklad sterujacy, az do momentu, gdy komparator porównujacy napiecie na kondensatorze z napieciem równym amplitudzie skutecznej napiecia drugiego mierzonego sygnalu wskaze chwilowe zrównanie tych sygnalów.Urzadzenie do pomiaru logarytmu z ilorazu napiec wedlug wynalazku zawiera dwa detektory napiecia skutecznego, których wejscia sa polaczone z odpowiednimi wejsciami komparatora oraz z przelacznikiem *Lrowanym sygnalem z wyjscia komparatora. Jedno wyjscie przelacznika jest doprowadzone do wejscia drugiego komparatora, a drugie wyjscie polaczone jest poprzez klucz elektroniczny zjedna koncówka kondensatora rezystora.i. Druga koncówka tego rezystora jest polaczona z masa poprzez drugi klucz elektroniczny. Klucze elektroniczne wystepujace w ukladzie polaczone sa z ukladem sterujacym. Ponadto pierwszy komparator jest polaczony z ukladem dekodera i wyswietlania znaku.Zaleta rozwiazania wedlug wynalazku jest mozliwosc pomiaru logarytmu z ilorazu dwóch niezaleznie zmieniajacych sie napiec, co umieszcza uklad w klasie mierników ilorazu napiec. W opisanym urzadzeniu istnieje mozliwosc zastosowania wzmacniaczy do pomiarów bardzo malych napiec. Zastosowanie wzmacniacza o zmierv nym skokowo i kalibrowanym wzmocnieniu pozwala na ustalenie zakresu zmian kazdego z napiec w przedziale zapewniajacym minimalny blad pomiaru.Kolejna zaleta miernika jest wieksza czestotliwosc powtarzania pomiarów oraz wieksza niezawodnosc dzieki zastosowaniu kluczy elektronicznych. Znaczne zwiekszenie czestotliwosci powtarzania pomiarów pozwala na wykonywanie pomiarów dynamicznych, w których mierzone napiecia ulegaja zmianom na skutek zmian trzeciego parametru, natomiast zmiany logarytmu z ilorazu sa obserwowane w sposób synchroniczny na oscyloskopie. Tak zmodernizowany uklad logarytmicznego miernika ilorazu napiec mozna stosowac w wielu systemach pomiarowych oraz systemach automatyki, w których za podstawe przyjmuje sie wynik przedstawiony w skali logarytmicznej.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urzadzenia do pomiaru logarytmu z ilorazu napiec, a fig. 2 — przebiegi napiec chwilowych na wyjsciach niektórych bloków urzadzenia.W sposobie pomiaru logarytmu z ilorazu napiec porównuje sie wielkosci napiec skutecznych sygnalów mierzonych, po czym okresla sie na tej podstawie znak logarytmu i laduje sie kondensator do jednego z napiec mierzonych o wiekszej wartosci skutecznej. Nastepnie mierzy sie czas rozladowania kondensatora od momentu rozpoczecia rozladowywania az do chwili, gdy napiecie na kondensatorze osiagnie wartosc równa amplitudzie skutecznej napiecia drugiego mierzonego sygnalu.W celu przeprowadzania analizy wielkosci amplitud skutecznych wprowadza sie porównywanie tych amplitud pomiedzy soba i zaleznie od wyniku tego porównania okreslenie znaku logarytmu oraz sposobu rozdzialu obu kanalów wejsciowych do których doprowadzono dwa mierzone napiecia.W przypadku, gdy podstawa logarytmu jest wieksza od jednosci, a wynik logarytmu z ilorazu napiec jest przedstawiony zaleznoscia: UWEB86148 3 gdzie: K- stanowi stala proporcjonalnosci, Uyyga — wejsciowe napiecie skuteczne w kanale A; Uweb _ wejsciowe napiecie skuteczne w kanale B; a — podstawe logarytmu; to gdy napiecie UWEA jest mniejsze od napiecia Uweb zostanie ustalony dodatni znak logarytmu i napiecie z kanalu A bedzie ladowalo kondensator, natomiast napiecie z kanalu B zostanie doprowadzone jako napiecie odniesienia, do którego mierzy sie czas rozladowania kondensatora. W przypadku równych napiec UwEA = UWEB istnieje dowolnosc okreslenia znaku i niezaleznie od sposobu rozdzialu obu kanalów czas rozladowania kondensatora jest równy zeru. Gdy napiecie Uwea Jest mniejsze od napiecia Uweb zostanie ustalony znak ujemny i kondensator bedzie ladowany do napiecia Uweb< a jako napiecie odniesienia oedzie doprowadzone napiecie UweA- Czas rozladowania kondensatora tc jest okreslony zaleznoscia: ? RCi ut tc = i^1gauT gdzie: RC — stanowi stala czasowa; Ui — napiecie, do którego jest ladowany kondensator; U2 — napiecie odniesienia, przy czym napiecie Ui jest wieksze od napiecia U2.W przypadku, gdy podstawa logarytmu a jest mniejsza od jednosci, zmianie ulega jedynie okreslanie znaku, znak dodatni gdy napiecie Uwea Jest mniejsze od napiecia Uweb i znak ujemny, gdy napiecie Uwea Jest wieksze od napiecia Uweb- Sposób rozdzialu kanalów zmierzonymi napieciami nie ulega zmianie i tak, jak poprzednio l)<\ = Uwea ¦ U2 = UwEBr gdy napiecie Uwea iest wieksze od napiecia Uweb ,ub Ut = Uweb i U2 ^ Uwea 9^Y napiecie Uwea Jest mniejsze od napiecia Uweb- Jak pokazano na fig. 1 sygnaly w kanalach A i B sa doprowadzone do detektorów napiecia skutecznego 1 i 2, dajacych na wyjsciach napiecia dodatnie równie napieciom skutecznym sygnalów w kanalach A i B.W przypadkach stalych dodatnich napiec Uwea Uweb detektorów napiecia skutecznego nie stosuje sie.Amplitudy skuteczne napiec sa porównywane w ukladzie komparatora 3, który steruje ukladem przelacznika 4.Kiedy napiecie Uwea Jest wieksze od napiecia Uweb to st^n logiczny sygnalu na wyjsciu komparatora 3 wynosi 1 i zostaje ustalony taki stan przelacznika 4, ze Uwea = Ui i Uweb = U2.W przypadku, gdy napiecie Uwea Jest mniejsze od napiecia Uweb stan logiczny na wyjsciu komparatora 3 wynosi 0 i stan przelacznika 4 jest taki, ze Uwea = U2 i Uweb ~"= ^i- Z wyjscia przelacznika napiecie Ut doprowadza sie poprzez klucz elektroniczny 5 do kondensatora 6. Do rozladowywania kondensatora 6 sluzy rezystor 7 dolaczany lub odlaczany od obwodu drugim kluczem elektronicznym 8, umieszczonym w szereg z rezystorem 7. Napiecie na kondensatorze mierzone jest przez transformator impedancji 9 o bardzo duzej i duzo wiekszej od rezystancji 7 opornosci wejsciowej, bardzo malej opornosci wyjsciowej i dokladnie takich samych napieciach na wejsciu i wyjsciu. Napiecie na wyjsciu transformatora impedancji 9, dokladnie równe napieciu na kondensatorze 6 jest doprowadzone do dodatniego wejscia drugiego komparatora 10. Do ujemnego wejscia tego komparatora doprowadza sie napiecie odniesienia U2. Praca urzadzenia steruje uklad sterujacy 11. Uklad ten polaczony jest z kluczem elektronicznym 5 i 8, licznikiem impulsów 14 i rejestrem oraz dekoderem dziesietnym , a takze generatorem 12 impulsu o czasie trwania tc. Generator 12 jest sterowany równiez sygnalem z drugiego komparatora 10. W przypadku gdy stosuje sie odczyt cyfrowy generator 12 impulsu o czasie trwania tc steruje cyfrowym ukladem liczacym I,zbudowanym z generatora impulsów taktowych 13, licznika 14, rejestru i dekodera dziesietnego 15 oraz wskaznika cyfrowego 16.W przypadku, gdy stosuje sie odczyt na wychylowym rejestratorze czasu II, generator 12 impulsu o czasie trwania tc jest polaczony z ukladem usredniajacym 17 na wyjsciu którego umieszcza sie miernik wychylowy lub oscyloskop 18. Znak logarytmu jest odczytywany na wskazniku dekodera i ukladu wyswietlania znaku 19, który w przypadku, gdy podstawa logarytmu jest wieksza od jednosci wskazuje znak plus dla napiecia Uwea wiekszego od napiecia Uweb i znak minus dla napiecia Uwea mniejszego od napiecia Uwea = Uweb wskazania znaku sa przypadkowe. Dotycza one wtedy zerowej wartosci logarytmu.Wspóldzialanie bloków urzadzenia jest przedstawione w postaci przebiegów wartosci chwilowych napiec na fig. 2 gdzie Uc(t) stanowi przebieg napiecia na kondensatorze, Uwy i i (t) — przebieg napiecia na wyjsciu ukladu sterujacego 11, Uwy 10(t| —przebieg napiecia na wyjsciu drugiego komparatora 10, Uwy i2(t) —prze¬ bieg napiecia na wyjsciu generatora 12.Pomiar zostal podzielony na dwa etapy. W pierwszym etapie od momentu t0 zostaje ladowany kondensator do napiecia \J{. Uklad sterujacy 11 tak steruje kluczami elektronicznymi, ze klucz 5 jest zwarty,4 86148 a klucz 8 rozwarty. W chwili tx napiecie na kondensatorze przekracza wartosc U2 i wartosc logiczna na wyjsciu drugiego komparatora 10 zmienia sie z 0 na 1. W chwili t2, kiedy kondensator jest naladowany do napiecia Ui nastepuje drugi etap pomiaru, rozladowanie kondensatora, klucz 5 jest rozwarty, a klucz 8 zwarty. W chwili X% napiecie na kondensatorze zrówna sie z napieciem odniesienia. Podczas gdy kondensator bedzie sie rozladowy¬ wal nadal w chwili t3 napiecie na wyjsciu drugiego komparatora 10 zmienia wartosc logiczna z 1 na 0. W chwili t4, podobnie jak wchwiN t0, rozpoczyna sie proces ladowania kondensatora od poczatku. Generator impulsu o czasie trwania tc, sterowany komparatorem 10 i ukladem sterujacym 11 generuje impuls o czasie trwania te = t3—t2. Czas tc zaleznie od rodzaju odczytu jest mierzony w cyfrowym mierniku czasu I lub na wychylowym rejestratorze czasu II. W przypadku, gdy stosuje sie odczyt cyfrowy uklad sterujacy 11 w czasie pierwszego etapu pracy steruje kolejno wpisywaniem stanu licznika do rejestru 15 oraz zerowaniem licznika 14. PL