SU1241131A1 - Способ измерени сигналов низкого уровн - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Цель .изобретени  - повьшение точности измерени . Устройство, реализующее способ,содер- жит ключи 1-3, интегратор 4,блок 5 управлени ,блок 6 сравнени  и измеритель 7 интервалов времени. Многократное повторение операций интегрировани  напр жени  смещени  и опорного напр жени  на суммарном интервале времени, равном длительности заданного . и полученного информативного интервалов времени так, что врем  интегрировани  напр жени  смещени  каждый раз задают меньше оставшейс  части суммарного интервала на величину,про- порциональную отношению максимального значени  напр жени  смещени  к значению опорного напр жени , компенсирует аддативную погрешность. В описании дан пример вьшолнени  блока 5 управлени  и приведены временные диаграммы , по сн юпще способ. 3 ил. (Л 00

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  создани  измерительных приборов сигналов низкого уровн .

Цель изобретени  - повышение- точности измерени  за счет компенсации аддативной погрешности.

На фиг. 1 представлена временна  диаграмма, по сн юща  предлагаемый способ; на фиг. 2 - бйок-схема уст- роййтва дл  его осу еетвлени ; на фиг. 3 - структурна  Схема управлени .

Устройство содержит ключи 1,2 и 3, интегратор 4, блок 5 управлени , блок 6 сравнени  и измеритель 7 интервалов времени, причем выходы ключей 1,2 и 3 соединены с входом интегратора 4, а их входы - с источниками входного и опорного сигналов и земл ной шиной соответственно, выход интегратора 4 соединен с одним входом блока 6 сравнени , второй вход которого подключен к земл ной шине, а выход - к входу блока 5 управлени , вьпсоды последнего соединены с управл ющими входами ключей,1,2;и 3 и входом измерител  .7 интервалов времени

Блок 5 управлени  содержит генератор 8 тактовых импульсов, счетчики 9 и 10, дешифратор 11, умножитель 12 кода на посто нный коэффициент выпол ненньй в виде посто нного запоминающего устройства с защитой таблицей кодов , триггеры 13 и 14, элемент И

15« элемент ИЛИ 16. Выход блока 6 сравнени  подключен к.первому входу триггера 13, входу управлени  записью счетчика 10 и входу сброса по фронту импульса триггера 14, пр мой выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 16, инверсный выход - с управл ющим,входом ключа 3,

а установочный вход - с вьрсодом переноса счет чика 10, вход записи которого через умножитель 12 подключен к выходу счетчика 9 и входу дешифратора 1 1 , пр мой выход которого соединен с управл ющим входом ключа 1, а инверсньй выход - с .вторым входом элемента ШШ 16. Выход элемента ИЛИ

16подключен к управл ющему входу ключа 2 и первому входу элемента И 15, вькод которого соединен со счетным входом измерител  7, а второй вход - с выходом генератора 8 и тактовыми входами счетчиков 9 и 10.Выход триггера 13 подключен к входу

управлени  направлением счета измерител  7, а входы сброса измерител  7, счетчиков 9 и 10, триггеров 13 и 14 соединены с входной шиной запуска.

Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом.

В первом такте за фиксированное врем  Т, интегрируют измер емое напр жение и совместно с напр жением смещени .Поеле этого осуществл ют списьшание до нул  накопленногб интервала путем интегрировани  опорного напр жени  U « Как .следует из временной диаграммы (фиг. 1), в течение интервала времени t, про- цесс. описьгааетс  вьфа жением

е(Тв + АТ) + UxTo- Uo/T, О . (1).

Далее осуществл ют поочередное интегрирование напр жени  смещени  е и опорного напр жени  U, причем интервал Tjjj (i 1,2,3...) интегрирот

вани  напр жени  смещени  каждый раз

задают меньше оставшейс  части суммарного интервала времени t -t Т + 4Т, Т на величину k(e, Uj, ) TOCI; . При i 1 Tocr , t - t Т. В соответствии с этим длитель ность TO, (1-k) TOCT (1-k) Т, длительность TO, (1-k) Teeri (1-k) X(T-TQ,-AT,) (на фиг. 2 показаны только два интервала) и т.д. до тех пор, пока интервал .j не станет пренебрежимо малым.

Процесс в течение суммарного интервала времени t описьгоаетс  соотношением

п

.е(ТрЧ-йТ, ) -и„2Г ДТ; 0 (2)

где п - число интервалов интегрировани  напр жени  смещени . Вычита  из выражени  (1) выражение (2), получим функцию преобразовани 

ьт, - Х: ьт; Ь т, (3)

Выражение (3) показывает,что напр жение смещени  е не оказывает . вли ни  на точность измерени  напр жени  Ujj. Погрешность измерени  опре- дел етс  точностью вьтолнени  равенства t - t TO + дТ. Практически это равенство обеспечиваетс  с точ- ностью до периода квантующих импуль31

сов, с помощью которых формируютс  интервалы времени Т и а Т, . Применение кварцевых генераторов частоты позвол ет реально обеспечить погреш-г ность формировани  интервала t ц - tg

-5

не более (10 - 10)%.,

Дл  определени  числа п повторений операций интегрировани  напр жени  смещени  можно записать следую- пще очевидные соотношени . Если условно прин ть длительность сз ммарно- го интервала Т + йТ, за единицу то после первой операции интегрировани  напр жени  смещени  и описьша- ни  накопленного интеграла опорным напр жением до нул  дл  оставшейс  частей единичного интервала будет

справедливо

ocr

ik,после второй

операции - (. /Т) k ; после тре-

и в об|тьей операции (,„, /Т) , k щем случае (Т„„ j,/T) k. Задав.а  допустимое значение погрешности (погрешности задани  суммарного интервала времени), получаем уравнение дл  достаточного количества числа операций интегрировани  напр жени  п

смещени  k Реально k 10

6 ,откуда п (lg6/lgkX

,-4

, тогда, например,

I.д

дл  с 10 ° получаем п 6 2,т.е. практически число повторений операции интегрировани  напр жени  смещени  не бывает большим двух.

Устройство дл  осуществлени  пред лагаемого-способа работает следующим образом.

В начальный момент времени импульсом запуска сбрасьшаютс  измеритель 7, счетчики 9 и 10 и триггеры 13 и 14.Затем дешифратор 11 открьшает клю 1 на фиксированный интервал времени Т,. Одновременно счетчик 9 подсчитывает врем  и по окончании интервала Tj дешифратор 11 закрывает ключ 1 и открьшает ключ 2 до прихода импульса с блока 6 сравнени , который за- письшает в счетчик 10 код времени, соответствующий Т , и взводит триггер 14, тем самым закрыва  ключ 2 и открьша  ключ 3. По истечении интервала Тд, счетчик 10 импульсом переноса переводит триггер 14 в 1 открьша  ключ 2 и эакрьша  ключ З.Это

5

o

5

0

5

0

1314

состо ние продолжаетс  до прихода очередного импульса с блока 6 сравнени , после чего цикл повтор етс .

Счетчик 9 работает на вычитание, поэтому в моменты времени прихода им- . пульса с блока 6 сравнени  значение кода в нем соответствует оставшейс  части TQC-T. суммарного интервала времени. Весь суммарный интервал времени определ етс  емкостью счетчика 9.

Измеритель 7 осуществл ет измереп ние разности ь.T - АТ.,пропор1 2 циональнь1Й входному напр жению.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет с точностью до используемой меры времени устранить погрешность от дрейфа напр жени  смещени , если значение последнего не измен етс  за врем  одного измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  сигналов низкого уровн , основанный на интегрировании входного сигнала в течение заданного интервала времени и последующем инт.ег-. рировагнии опорного напр жени  до момента равенства нулю накопленного интервала , запоминании полученного информативного интервала времени, последующем интегрировании напр жени  смещени  и интегрировании опорного напр жени  до момента равенства нулю накопленного интервала и определении разности между интервалами времени,в течение которых осуществл лось интегрирование опорного напр жени , о т- личающийс  тем,что, с целью повьшени  то гности, операции интегрировани  напр жени  смещени  и опорного напр жени  повтор ют многократно на суммарном интервале времени , равном длительности заданного и полученного информативного интервалов времени, причем врем  интегрировани  напр жени  смещени  каждый раз задают меньше оставшейс  части суммарного интервала на величину, пропорциональную отношению максимального значени  напр жени  смещени  к значению опорного напр жени .

   -и+е

   Фиг, Г

   5по к 5 управлений

   Ф«/г. J

   У/7Д/ГД/

   Составитель С.Кабиков Редактор А.Лежнина Техред О.Сопко Корректор Т.Колб

   Заказ 3483/39 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий t13035,Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4