SU757994A1 - УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОДНОКРАТНЫХ УДАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ,.„757994(51)М. Кл.1 * 3 С 01 К 19/04(53) УДК - Google Patents

Description

621.317.7

(088.8)

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к технике измерения быстропротекающих процессов совокупно с первичным преобразователем неэлектрической вели- 5 чины, предназначенно для исследования ударных, взрывных процессов, исследования поведения материалов, устройств при ударном нагружении или других физических или химических К

явлений, протекающих в течение короткого промежутка времени.

Известны устройства для измерения пиковых значений однократных сигналов и измерителей временных интервалов от момента появления сигнала до его амплитудного значения, построенные на основе последовательно включенных пиковых детекторов с постепенно нарастающей постоянной времени 2( разряда накопительных конденсаторов, развязанных между собой катодными повторителями [1] .

В таких устройствах возможно обеспечить запоминание пикового значения 2Ϊ входного сигнала лишь на' непродолжительное время, измеряемое единицами секунд. Это обусловлено сравнительно низким обратным сопротивлением диодов ,через Которые разряжается запэми-3(

2

нающий конденсатор. Кроме того, необ· ходимы лампы с высокоэффективной эмиссией катода, которые обладают, как известно, малым сроком службы.

Известны также устройства измерения параметров однократных ударных импульсов, содержащие канал измерения максимального значения импульса, включающий сравнивающее устройство, первый вход которого служит входом устройства и подключен к цепи началь ного смещения, а выход соединен с диодом, последовательно с которым включен зарядный транзистор, запоминающий конденсатор, соединенный со входом повторителя напряжения, выход которого соединен со вторым входом сравнивающего устройства, через пере ключатель - со входом измерительного устройства, через защитный стабилитрон - с общей шиной устройства и через резистивный делитель напряжения со своим инверсным входом, и канал измерения длительности импульса до максимального значения, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства [2] .

Недостаток этого устройства заклю

чается в следующем.

3

757994

4

Устройство не позволяет получить длительного времени запоминания пикового значения, так как зарядный диод обладает сравнительно большим обратным током утечки. Стремление увеличить время запоминания амплитудного значения однократного сигнала за счет увеличения емкости накопительного конденсатора приводит к увеличению динамической погрешности запоминания амплитуды импульса.

Целью изобретения является увеличение точности измерения параметров ударных импульсов.

Поставленная цель достигается.тем, что в устройстве измерения параметров однократных ударных импульсов, содержащем канал измерения максимального значения импульса, включающий сравнивающее устройство, первый вход которого служит входом устройства и подключен к цепи начального смещения, а выход - с диодом, последовательно с которым включен зарядный транзистор, запоминающий конденсатор, соединенный со входом повторителя напряжения, выход которого соединен со вторым входом сравнивающего устройства, через переключатель - со входом измерительного устройства, через защитный стабилитрон - с общей шиной устройства и через резистивный делитель напряжения - со своим инверсным входом, ц канал измерения длительности импульса до максимального значения, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства, база·зарядного транзистора подключена к выходу повторителя напряжения, а эмиттер через выравнивающее сопротивление соединен с базой этого транзистора, а какал измерения длительности импульса до максимального значения выполнен в виде введенных в устройство входного управляющего ключа, источника тока, накопительного конденсатора и второго канала измерения максимального значения импульса, выход ключа и источника тока соединены с накопительным конденсатором и входом второго канала измерения максимального значения импульса, а выход последнего через переключатель подключен к измерительному устройству.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит канал измерения максимального значения импульса 1, состоящий из сравнивающего устройства 2, выполненном, например, на основе операционного усилителя; сравнивающее устройство 2 имеет два входа,' на один из них - первый вход (обозначен знаком поступает

входной сигнал, а второй - инверсный вход (обозначен знаком - соединен с выходом канала измерения максимального значения,' помимо сравнивающего устройства 2 канал 1 содержит диод 3, зарядный транзистор 4, запоминающий конденсатор 5, повторитель напряжения, выполненный, например, на операционном усилителе 6 с полевым входным транзистором, резистивный делитель 7,

8, защитный стабилитрон 9, выравнивающий резистор 10, разрядную кнопку 11, измерительный прибор 12,* канал измерения интервала времени от начала входного импульса до его максимума 13, состоящий из генератора постоянного тока 14, управляемого ключа 15, накопительного конденсатора 16, второго канала измерения максимального значения импульса 17, второй разрядной кнопки 18.

Цепь начального смещения 19 и переключатель 20.

Устройство.работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход "+" сравнивающего устройства 2. в эту же точку подключен через ограничивающее сопротивление источник начального смещения. Выход сравнивающего устройства 2 связан с зарядной цепью, состоящей из последовательно включенного диода 3, транзистора 4, запоминающего конденсатора 5, а также подключен к управляющему входу ключа 15, выход которого в исходном состоянии шунтирует конденсатор 16, подключенный к источнику постоянного тока 14 и ко входу устройства регистрации максимального уровня напряжения 17 на конденсаторе 16. Выход канала 1 и выход устройства 17 связан со входом измерительного прибора постоянного напряжения 12. С целью защиты операционного усилителя сравнивающего устройства 2 от высокого уровня напряжения второй вход этого усилителя зашунтирован стабилитроном 9. Согласующий каскад на операционном усилителе б включен по схеме повторителя с коэффициентом передачи напряжения, равного единице. Это достигается соответствующим выбором резисторов 7 и 8. В идеальном случае, когда коэффициент усиления по напряжению операционного усилителя 6 равен оо ,·величина резистора 7 равна нулю.В реакальном усилителе величина резистора 7 составляет 0,5-2% от величины резистора 8.

Перед началом работы устройство приводится в исходное состояние путем нажатия кнопок 11,18. Конденсаторы 5 и 16 разряжаются, на выходах. Выходы 21 и 22 образуют нулевое начальное напряжение.

За счет действия цепи смещения 19, создающей небольшое падение напряжения на внутреннем сопротивлении .источника сигнала и на входном сопротивлений сравнивающего устройства 2, на выходе сравнивающего устройства 2 образуется отрицательное напряже5

757994

6

ние, благодаря чему ключ 15 надежно открыт и ток постоянного источника тока 14 проходит .через этот открытый ключ 15. На инверсном входе сравнивающего устройства 2 и на базе транзистора 4 напряжение практически равно нулю.

С приходом положительного сигнала (когда его мгновенное значение превышает на несколько милливольт уровень начального смещения) выход сравнивающего устройства 2 приобретает положительный потенциал, начинается заряд конденсатора 5. Одновременно ключ 15 закрывается и начинается заряд конденсатора 16. Причем конденсатор 5 заряжается током усилителя сравнивающего устройства 2 через открытый транзистор 4, а конденсатор 16 заряжается по линейному закону током генератора тока 14.

В процессе нарастания входного сигнала напряжение на конденсаторе 5 будет отслеживать входной сигнал,так как если напряжение на выходе усилителя 6 превышает мгновенное напряжение на сигнальном входе сравнивающего устройства 2, последний переключается в область отрицательного выходного напряжения, и транзистор 4, закрывается, что приводит к прекращению подзаряда конденсатора 5, т.е. процесс заряда непрерывно регулируется сравнивающим устройством 2 и транзистором 4, являющимся по сути дела резистором, величина которого зависит от напряжения на конденсаторе 5.

В тот момент, когда входное напряжение достигает максимального значения, т.е. первая производная по времени входного сигнала становится равной нулю, а затем изменяет свой знак, процесс подзаряда конденсатора 5 и конденсатора 16 заканчивается, так как напряжение на первом входе усилителя сравнивающего устройства 2 становится меньше напряжения на другом его входе,, в результате чего напряжение на выходе сравнивающего устройства 2 изменяет свой знак на обратный, что приводит к закрытию транзистора 4 и открыванию ключа 15.

Поскольку канал 17 выполнен по такой же схеме, как и канал 1, то на его выходе будет зафиксировано напряжение, пропорциональное времени заряда конденсатора 16.

Повышение точности измерения в данном устройстве достигается за счет отсутствия разряда конденсатора 5 через зарядную цепь, состоящую из транзистора 4 и диода 3. ДиОд 3 и резистор 10 в данном случае защищают транзистор 4 от пробоя обратным напряжением, приложенным к переходу база-эмиттер после окончания процесса заряда конденсатора. Благодаря включению резистора 10 сум- .

ма напряжений приложена в основном к диоду 3, переход эмиттер-база транзистора 4 находится под обратным напряжением, близким· к нулю. Из области коллектора заряды не поступают, так как область базы и область коллектора эквипотенциальны. За счет этого обеспечивается долгое время хранения заряда конденсатора 5, даже если величина его невелика, а также появляется возможность получить высокую скорость заряда накопительного конденсатора 5, т.е. практически исключить динамическую погрешность запоминания, не опасаясь перерегулирования из-за указанного способа включения зарядного транзистора.

Инверсный вход сравнивающего устройства 2 защищен стабилитроном 9, который не оказывает влияния на работу канала 1 если уровень его выходного напряжения не превышает предельно допустимую величину, определяемую напряжением пробоя стабилитрона.

Применение канала 17, аналогичной 1, и ключа 15, управляемого сравнивающим устройством 2, позволяет Обеспечить достаточно точное измерение второго параметра ударного импульсадлительность импульса от начала его до максимального значения. Благодаря отмеченным выше особенностям схемного решения, устройство в целом приобретает следующие достоинства: обеспечивает получение более высокой точности измерения параметра ударных однократных импульсов (погрешность измерения менее одного процента), длительное время запоминания информации (время запоминания может достигать нескольких часов), позволяет уменьшить стоимость дополнительной измерительной аппаратуры, что весьма существенно при многоканальных измерениях .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство измерения параметров однократных ударных импульсов, содержащее канал измерения максимального значения ·импульса, включающий сравнивающее устройство, первый вход которого служит входом устройства и подключен к цепи начального смещения, а выход - с диодом, последовательно с которым включен зарядный транзистор, запоминающий конденсатор, соединенный со входом повторителя напряжения, выход которого соединен со вторым входом сравнивающего устройства, через переключатель - со входом устройства, через защитный стабилитрон с общей шиной устройства и через резистивный делитель напряжения - со своим инверсным входом, и канал измерения длительности импульса до мак7

   757994

   8

   симального значения, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, база зарядного транзистора подключена к выходу повторителя напряжения, а эмиттер через. выравнивающее сопротивление соединен с базой этого транзистора, а канал измерения длительности импульса до максимального значения выполнен в виде введенных в устройство входного управляемого ключа, источника тока, накопительного конденсатора и второго канала измерения максимального значения импульса, выходы ключа и источника тока соединены с накопительным конденсатором и входом второго канала измерения максимального значения импульса, а выход последнего через переключатель подключен к измеритель ному устройству.