SU1132241A1 - Устройство дл измерени пикового значени ударного импульса - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПИКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ УДАРНОГО ИМПУЛЬСА, содержащее последовательно включен- . ные генератор опорной частоты, первый элемент И-НЕ и счетчик импульсов, последовательно включенные первый цифро-аналоговый преобразователь, первый нуль-орган и второй элемент И-НЕ, второй нуль-орган, третий элемент И-НЕ, отличаюцеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены аналоговый коммутатор , аналого-цифровой преобразователь , оперативно-запоминающий узел, второй цифро-аналрговый преобразова .тель, третий нуль-орган, первый и второй ждущие мультивибраторы, блок считывани  и пиковый детектор, причем аналоговый коммутатор, аналогоцифровой преобразователь, оперативно-запоминающий узел и второй цифроаналоговый преобразователь включены последовательно, сигнальный вход аналогового коммутатора соединен с клеммами дл  подключени  источника исследуемых сигналов, выход второго цифро-аналогового преобразовател  подключен к первому,входу второго нуль-органа, третий нуль-орган, первый ждущий мультивибратор, блок считывани  и второй ждущий мультивибратор включены последовательно, вход третьего нуль-органа саеди нен с шиной нулевого потенциала, вторые входы всех нуль-органов подключены к выходу аналогового коммутатора , выход второго ждущего мультивибратора соединен с одним из вхо (Л дов третьего элемента И-НЕ, другой вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к одному из входов оперативно-запоминающего узла, выход второго нуль-органа соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, выход третьего нуль- со ю ю органа подключен к одному из входов первого элемента И-НЕ, выход оперативногзапоминающего узла соединен 4i с одним из входов блока считывани , выход которого через пиковый детектор подключен к управл ющему входу аналогового коммутатора.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначен дл  использовани  в цифровых измерительных системах при исследовании импульсов, обеспечивающих калибровку ударных стендов в процессе лабораторно-стендовых испытаний приборов. Известно устройство дл  измерени  напр жени , содержащее преобразователь напр жение .- код, вход которого через первый переключатель соединен с клеммами дл  подключени  источника исследуемого напр жени  и с выходом лреобразовател  код - напр жение, два регистра пам ти, входы которых через второй переключатель подключены к выходу преобразовател  напр жение - код, а выходы соединены с входами блока сравнени  кодов, подключенного выходом к входу преобразовател  код - напр жение f1 J . Недостаток известного устройства заключаетс  в низком бшстродействии ограничивающим o6hacTb применени  подобного измерител  лишь медленно мен ющимис  входными сигналами. Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  па раметров, н частности пикового значени  ударного импульса, содержащее управл емый интегратор, выход которого соединен с первым входом первого нуль-органа и с одним из вход ных выводов делител  напр жени , дру гой входной вывод которого подключен к выходу источника опорного напр жени , а выход - к первомз входу вто рого нуль-органа, последовательно включенные генератор опорной частоты первый элемент И-НЕ и счётчик импуЛьсон , последовательно включённые второй элемент И-НЕ, соединенный пер вым входом с выходом генератора опор ной частоты, третий элемент и второй счетчик импульсов, вспомогательные формирователи сигналов, вклю ченные между выходами соответствующих нуль-органов и вторыми входами первого и второго элементов Й-НЕ, цифро-аналоговый преобразователь, .входы которого подключены к выходам первого и второго счетчиков импульсов , а выход - к вторым входам обоих нуль-органов, инвертор, включенный между выходом первого счетчика импульсов и вторым входом третьего элемента Ti-HE, первый и второй элементы И, первые входы ко торого соеди нены с выходом третьего элемента IlНЕ , а выходы - соответственно с входами третьего и четвертого счетчиков импульсов, третий и четвертый элемен ты И, первые входы которых подключены к выходу первого элемента И-НЕ, а выходы - соответственно к входам п того и шестого счетчиков импульсов , триггер управлени , один из выходов которого соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И,а другой выход-с вторыми входами второго и четвертого элементов И С2. Работа указанного устройства базируетс  на принципе сравнени  входного напр жени  и напр жени  компенсации , вьфабатываемрго на выходе- цифро-аналогового преобразовател  и пропорционального цифровому коду. При этом напр жение компенсации всегда догон ет входное напр жение, а в момент сравнени  производитс  запись кода, по которому и воспроизводитс  искомое пиковое значение. В св зи с тем, что пик исследуемого импульса не всегда совпадает с точкой замера за счет дискретности действи  цифроаналогового преобразовател , имеет место существенна  ошибка в результате измерени , причем ее величина тем больше, чем меньше длительность сигнала. Цель изобретени  - повьшение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  пикового значени  ударного импульса содержащее последовательно включенные генератор опорной частоты, первый элемент И-НЕ и счетчик импульсов, последовательно включенные первый цифртэ-аналоговый преобразователь, первый нуль-орган и второй элемент И-НЕ, второй нуль-орган, третий элемент И-НЕ, введены аналоговый коммутатор , аналого-цифровой преобразова-. тель, .оперативно-запоминающий узел, второй цифро-аналоговый преобразователь , третий нуль-орган, первый и второй ждущие мультивибраторы, блок считывани , и пиковый детектор, причем аналоговый коммутатор, аналогоцифровой преобразователь, оперативно-запоминающий узел и второй цифроаналоговый преобразователь включены последовательно, сигнальный вход аналогового коммутатора соединен с клеммами дл  подключени  источника исследуемых сигналов, выход второго цифроаналогового преобразовател  подключен к первому входу второго нуль-органа, третий нуль-орган, первый жду1Щ1й муль тивибратор, блок считывани  и второй ждущий мультивибратор включены после. довательно, первый вход третьего нуль органа соединен с шиной нулевого потенциала , вторые входы всех нульорганов подключены к выходу аналогового -коммутатора, выход второго ждущего мультивибратора соединен с одним из входов третьего элемента И-НЕ, дру гой вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к одному из входов оперативнозапоминающего узла, выход -второго нуль-органа соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, выход третьего нуль-органа подключен к одному из входов первого элемента И-НЕ, выход оперативно-запоминающего узла соединен с одним из входов блока считьтани , выход которого через пико,дый детектор подключен к управл ющем входу аналогового коммутатора. На фиг. 1 представлена функционал на  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 (а-л) - временные диаграмм сигналов, иллюстрирующие его работу. Л Устройство содержит аналоговый коммутатор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, цифро-аналоговые преобразователи 3 и 4, оперативно-запоминающий узел 5, нуль-органы 6-8, элементы 9-11 И-НЕ ,генератор 12 опорной частоты, счетчик 13 импульсов, ждущие мультивибраторы 14 и 15, блок 16 считывани , пиковый детектор 17. Генератор 12 опорной частоты, элемент t1 И-НЕ и счетчик 13 импульсов включены последовательно. Также последовательно в группах включены цифроаналоговый преобразователь 3, нульорган 6 и элемент 9 И-НЕ, аналоговый коммутатор 1, аналого-цифровой преобразователь 2 оперативно-запоминающий ;узел 5 и цифро-аналоговый преоб разователь 4 J нуль-ор ан 8, ждущий мультивибратор 14, блок 16 считьшани  и ждущий мультивибратор 15. Сигнапьный вход аналогового коммутатора 1 соединен с клеммами дл  подключени источника исследуемых сигналов. Выход цифро-аналогового преобраз.овател 4 подключен к первому входу нуль-6ргана 7. Первый вход нуль-органа 8 соединен с щиной нулевого потенци;ала . Вторые входы нуль-органов 6-8 подключены к выходу аналогового коммутатора 1. Выход ждущего мультивибратора 15 соединен с одним из входов элемента 10 И-НЕ, другой вход о которого подключен к выходу элемента 9 И-НЕ., а выход - к одному из входов оперативно-запоминающего узла 5. Вьйод нуль-органа 7 соединен с одним из входов элемента 9 И-НЕ. Выход нуль-органа 8 подключен к одному из входов элемента 11 И-НЕ. Выход оперативно-запоминающего узла 5 соедиг нен с одним из входов блока 16 считывани , выход которого через пиковый детектор 17 подключен к управл ющему входу аналогового коммутатора 1. Устройство работает, следующим образом . Входной измер емый сигнал (//бх (фиг. 2а) поступает на сигнальный вход аналогового коммутатора 1, на .управл ющем входе которого присутствует логический О. С выхода коммутатора 1 сигнал U-{ (фиг. 26) направл етс  на вход аналого-цифрового преобразовател  2 и Иа соответствующие входы нуль-органов 6-8, Аналого-цифровой преобразователь 2 преобразует поступающий сигнал в последовательность цифровых кодов, которые поступают на вход оператив но-запоминающего узла 5 и на вход цифро-аналогового преобразовател  3. С выхода цифро-аналогового преобразовател  3 аналоговый сигнал Ц (фиг. 26), пропорциональный цифровому коду, подводитс  к инверсному входу нуль-органа 6, где сравниваетс  с входным сигналом Uf , За счет того, что аналого-цифровой преобразователь 2 задерживает сигнал |на врем  преобразовани , на выходе цифро-аналогового преобразовател  3 сигнал возникает с задержкой и на инверсном входе нуль-органа 6 происходит отставание сигнала от t/ Нуль-орган 6 включен так, что если сигнал на пр мом входе, подключенном непосредственно к выходу коммутатора 1, больще, чем на инверсном на выходе нуль-органа 6 присутствует логическа  1, егли наоборот логический О. Поэтому за счет отставани  сигнала на инверсном входе нуль-органа 6 при нарастании сигнала Ц в сигнале Ц на выходе нуль-органа 6 будет присутствовать логическа  1, а при спаде сигнала логический О (фиг. 2в). 51 Оперативно-запоминакнций узел 5 собран на основе D триггеров и запись в него осуществл етс  тогда, когда на входе записи возникает отри цательный перепад сигнала (задний фронт импульса)..Если же на входе записи присутствует логическа  1, цифрова  информаци  без искажений проходит на выход оператирно-запоминающего узла 5 и поступает на вход цифро-аналогового преобразовател  4, с выхода которого сигнал поступает на инверсный вход нуль-органа 7, где сравниваетс  с входным сигналом t/g, . Выходной сигнал 1/ нуль-органа 7 изображен на фиг. 2г. При по влении на входе устройства нарастающего сигнала l/g на обоих входах элемента 9 И-НЕ возникают сигналы логической 1, а на его выходе сигнал логического О, который инвер тируетс  элементом 10 И-НЕ (фиг.2е). Логическа  1 с выхода- элемента 10 И-НЕ поступает на вход записи оперативно-запоминающего узла 5, поэтому информаци , подвод ща  к входу опера тивно-запоминающего узла 5, направл  етс  на вход цифро-аналогового преоб разовател  4. Сигнал с выхода которо го поступает на инверсный вход нульоргана 7, где сравниваетс  с входным сигналом и&. На выходе нуль-органа 7 формируетс  логическа  1. При сп де сигнала, т.е. при переходе чере.з вершину пика, на выходах нуль-органов 6 и 7 возникают сигналы логического О и S оперативно-запоминающем узле 5 остаетс  записанным цифровой код, пропорциональный напр жению мак симального пика. Если же теперь напр жение вновь начинает нарастать, то на выходе нуль-органа 6 вновь возник ет логическа  1, а на выходе нульоргана 7 будет присутствовать логический О ,запреща  прохождение логичес; кой 1 от выхода нуль 0ргана 6 к входу записи оперативно-запоминающего узла 5. Информаци  в оперативно-запоминающем узле 5 будет сохран тьс  до тех пор, пока напр жение i/gx на входе устройства не превысит аналоговый сигнал 1// (фиг. 2д), поступающий на инверсньй вход нуль-органа 7 с выхода цифро-аналогового преобразовател  4, преобразующего цифровой код оперативно-запоминающего узла 5. Как только напр жение ийкпревыснт. напр жение /„ , нуль-орган 7 сформи1 напр жение (фиг. 2к) спадает медленно за счет введени  пикового детектора 17, и еще некоторое врем  коммутатор 1 находитс  в состо нии, когда вход устройства заземпен. Задний фронт сигнала с выхода блока 16 считывани  запускает ждущий мультивибратор 15, формирующий сигнал лЬгического О (фиг. 2л). Этот сигнал поступает на один из входов элемента 10 И-НЕ, формиру  сигнал логической 1 на входе записи оперативнозапоминающего узла 5. Поскольку в 41 рует на выходе логическую 1, раз реша  прохождение через оперативнозапоминающий узел 5 цифровых кодов, пропорциональных входному аналоговому сигналу t/ xПри по влении аналогового сигнала, отличного от нул , нуль-орган 8 переходит в состо ние логической 1 (фиг. 2ж) , разреша  прохождение импульсов калиброванной частоты от генератора 12 опорной частоты через элемент 11 И-НЕ в счетчик 13 импульсов. Последний подсчитывает импульсы до тех пор, пока аналоговый входной сигнал Ц в первый раз не. сравн етс  с нулем, после чего на выходе нульоргана 8 возникает сигнал логического О, предотвраща  поступление импульс ов от генератора 12 в счетчик 13. На счетчике 13 формируетс  цифровой код длительности импульса входного аналогового сигнала , которьш может быть индицирован на цифровом табло, либо введен в ЭВМ. Сигнал отрицательного перепада на выходе нуль-органа 8 (задний фронт) запускает ждущий мультивибратор 14, который формирует сигнал (/ (фиг.2з) запуска дл  блока 16 считывани  информации , которым 1ожет быть либо ЭВМ, либо устройство преобразовани  двоичного кода в дес тичное число с индикацией полученного значени  величины амплитуды пика. Блок 16 начинает считывание информации из оперативно-запоминающего узла 5. При этом на его информационном выходе возникает сигнал логической 1 (фиг. 2и), переключающий входной аналоговый коммутатор 1, заземл   вход устройства (т.е. вход аналогоцифрового преобразовател  2 и нульорганов 6-8). По окончании считывани  сигнал логической 1 пропадает. но на управл ющем входе коммутатора

71

это врем  на входе аналого-цифрового преобразовател  2 сигнал равен нулю, -на его выходе также формируютс  логические О, которые и записываютс  в оперативно-запоминающий узел 5. Последний обнул етс  и устройство подготавливаетс  к приему и обработке следующего пикового сигнала.

Ударные импульсы, как правило, име ют затухающий характер, поэтому дл  предотвращени  воздействи  затухающих пиков на запуск устройства и считывани  ложной информации о величине пиков, следующих за первым (основным ), емкость пикового детектора 17, управл ющего переключением аналогового коммутатора 1, подобрана такой.

2418,

чтобы входы аналого-цифрового преобразовател  2 и нуль-органов 6, 7 и особенно 8 были закорочены все врем , пока длитс  .затухающий процесс (ориентировочно ,1 с), после чего устройство вновь подключаетс  к измерительной линии, а выход коммутатора 1 к входу аналого-цифрового преобразо- вател  2,

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет измер ть амплитуды сигнала с повышенной точностью за счет того, что запись максимального значени , всегда происходит тогда, когда знак градиента измен етс  с положительного на отрицательный, т.е. в самой вершине пика.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПИКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ УДАРНОГО ИМПУЛЬСА, содержащее последовательно включенные генератор опорной частоты, первый элемент И-НЕ и счетчик импульсов, последовательно включенные первый цифро-аналоговый преобразователь, первый нуль-орган и второй элемент И-НЕ, второй нуль-орган, третий элемент И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, оперативно-запоминающий узел, второй цифро-аналоговый преобразователь, третий нуль-орган, первый и второй ждущие мультивибраторы, блок считывания и пиковый детектор, причем аналоговый коммутатор, аналогоцифровой преобразователь, оперативно-запоминающий · узел и второй цифро аналоговый преобразователь включены последовательно, сигнальный вход аналогового коммутатора соединен с клеммами для подключения источника исследуемых сигналов, выход второго цифро-аналогового преобразователя подключен к первому,входу второго нуль-органа, третий нуль-орган, первый ждущий мультивибратор, блок считывания и второй ждущий мультивиб ратор включены последовательно, пер^ вый вход третьего нуль-органа сцеди*нен с шиной нулевого потенциала, вто рые входы всех нуль-органов подклю чены к выходу аналогового коммутато ра, выход второго ждущего мультивибратора соединен с одним из входов третьего элемента И-НЕ, другой вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к одному из входов оперативно-запоминаю- щего узла, выход второго нуль-органа соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, выход третьего нуль-, органа подключен к одному из входов первого элемента И-НЕ, выход оперативногзапоминающего узла соединен с одним из входов блока считывания, выход которого через пиковый детектор подключен к управляющему входу аналогового коммутатора.