Способ измерения мгновенных значений электрического сигнала

видетел 1 В 19/ о равнтроли уровня ю щ и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЬ(54)(57 СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХЗНАЧЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА,заключающийся в поочередной подачена вход осциллографа контролируемои опорного сигналов и визуальномсовмещении на его экране уровня королируемого сигнала в заданной точке с уровнем регулируемого опорйогпостоянного сигнала, преобразованнго в импульсы с длительностьюной длительности импульсов коруемого сигнала, и измеренииопорного сигнала, о т л и ч а с я тем, что, с целью увеличения -точности измерений, формируют второйопорный сигнал нулевого уровня ипреобразуют его путем стробированияв заданные моменты времени в импульсы. напряжения, устанавливаютполярность первого опорного сигналапротивоположной полярности контролируемого сигнала и формируют из контролируемого и первого опорного сигна.лов суммарный сигнал, который путемего стробирования в заданные моменты времени преобразуют в импульсынапряжения, осуществляют поочереднуюподачу импульсов напряжения равнойдлительности, соответствующих суммарному и второму опорному сигналам, эна вход осциллографа и совмещаютизображения полученных импульсов регулированием уровня первого опорногосигнала, причем уровень первогоопорного сигнала измеряют и принимают измеренное значение в качествемеры измеряемой величины,мгновенных значений электрическогосигнала, заключающемуся в поочередной подаче на вход осциллографа контролируемого и опорного сигналов ввизуальном совмещении на его экранеуровня контролируемого сигнала в заданной точке с уровнем регулируемогоопорного постоянного сигнала, преобразованного в импульсы с длительностью, равной длительности импульсов 0 контролируемого сигнала, и измеренииуровня опорного сигнала, формируютвторой опорный сигнал нулевого уровня и преобразуют его путем стробирования в заданные моменты времени 15 в импульсы напряжения, устанавливаютполярность первого опорного сигналапротивоположной полярности контро-.лируемого сигнала и формируют изконтролируемого и первого опорного 20 сигналов суммарный сигнал, которыйпутем его стробирования в заданныемоменты времени преобразуют в импульсы напряжения, осуществляют поочередную подачу импульсов напряжения 25 равной длительности, соответствующихсуммарному и второму опорному сигналам, на вход осциллографа и совмещают иэображения полученных импульсов регулированием уровня первогоопорного сигнала, причем уровень первого опорного сигнала измеряют ипринимают измеренное значение в качестве меры измеряемой величины.у На фиг. 1 изображена блок-схемаОднОгО из вОзможных вариантов устройства, реализующего способ; нафиг. 2 - кривые, соответствующиесигналам в основных точках этогоустройства.Устройство содержит источник 1 40 измеряемого сигнала, источник 2первого регулируемого опорного постоянного сигнала, выходное напря.жение которого измеряется блоком 3отсчета, сумматор 4 указанных сиг налов, выход которого соединен с одним из входов блока 5 стробирования, второй вход которого соединенс выходом блока б формирования второго опорного сигнала нулевого уров 5 о ня, осциллограф 7, вход которогосоединен с выходом блока 5 стробирования, и блок 8 синхронизации, осуществляющий синхронизацию источника 1 измеряемого сигнала, блока раз вертки осциллографа 7, а также формирование стробирующих сигналов, необходимых для функционирования блока5 стробирования. 60 вход сумматора 4, на другой вход ко 5 торого подают выходной сигнал Изобретение относится к электро.измерительной технике и может бытьиспользовано, например, в приборостроении и автоматике при измерении значений электрического сигналав заданные моменты времени.Известен способ измерения амплитуд и мгновенных значений сигналовс помощью осциллографа и источникаопорного напряжения, согласно которому на вход усилителя вертикального отклонения подают поочередно .контролируемый сигнал и сигнал постоянного напряжения, измеряемый точнымфприбором, или сигнал эталонного напряжения, формируемый с помощью калибратора, и регулируют последнийдо его совмещения на экране осцилло"графа с заданной величиной контролируемого сигнала 1Однако точность измерений с по"мощью данного способа невысока иопределяется погрешностью совмещения иэображений сигналов на экране,в частности, диаметром световогопятна луча электроннолучевой трубки.Точность измерений ограничивается также погрешностью, связанной снеравномерностью амплитудно-частотной характеристики усилителя верти-кального отклонения осциллографа,поскольку контролируемый и опорныйсигналы имеют разные Формы (спектры).Наиболее близким техническим решением,к изобретению является способ измерения амплитуды. импульсовнапряжения, заключающийся в том,что опорное постоянное напряжениепреобразуют в импульсы, длительностькоторых равна длительности импульсов контролируемого сигнала, поочередно подают на вход осциллографаполученные импульсы и импульсы контролируемого сигнала, визуально совмещают на его экране вершины обоихимпульсов и измеряют уровень опорного напряжения с помощью вольтмет.ра постоянного тока 2 .Недостатком этого способа измерения является большая методическаяпогрешность, появляющаяся при неиден,тичности форм импульсов контролируемого сигнала и импульсов преобразованного опорного напряжения.1Кроме того, способу также присуща погрешность измерения, Обусловленная неточностью .совмещения иэображений сигналов на экране, причемона не может быть. снижена использованием большего усиления тракта ос-циллографа из-за возникающей при этомего перегрузке, приводящей к смешению изображения на экране.Целью изобретения является увеличение точности измерений,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измерения Измерения мгновенных значенийконтролируемого сигнала по способупроизводят следующим образом.Измеряемый сигнал (фиг,2 а) источника 1 измеряемого сигнала подают на(фиг. 26) источника 2 первого регулируемого опорного постоянного сиг. нала с полярностью, противоположной полярности сигнала в заданной точке А, В момент времени, соответствующий точке А (фиг. 2 а), с помощью блока 8 . синхронизации Формируют стробирующий сигнал (фиг. 2 г) и подают его на коммутатор (стробирующий ключ, вентиль) первого канала блока 5 стро. бирования, который выделяет (стробирует) иэ суммарного сигнала (фиг.2 в) его участок в окрестности заданной точки (фиг. 2 д). С помощью другого стробирующего сигнала (фиг2 е) блока 8 синхронизации коммутатором вто рого канала блока 5 стробирования выделяют (стробируют) сигнал нулевого уровня, формируемый блоком б формирования второго опорного сигнала нулевого уровня (фиг. 2 ж). 20Оба стробированных сигнала поочередно подают на вход осциллографа 7, на экране которого осуществляют визуальное совмещение изображений стробированных суммарного сигнала и ,25 второго опорного сигнала нулевого уровня путем изменения уровня опорного сигнала источника 2, Затем блоком 3 отсчета, например вольтметром постоянного тока, измеряют ве личину постоянного первого опорного )напряжения и принимают измеренное значение в качестве меры мгновенного значения сигнала в данной точке.Синхронизацию источника 1 измеряемого сигнала, блока развертки осцил 35 лографа 7, а также формирование стробирукщих сигналов необходимых для функционирования блока 5 стробирования, осуществляют блоком 8 синхронизации.Погрешность измерений предлагаемым способом зависит, как и в известном от неточности визуального совмещения иэображений сигналовФ на экране осциллографа. Однако в отличие от известного способа указанная погрешность может быть существенно уменьшена выбором большего усиления тракта осциллограФа, т.е. повышением точности совмещения изображений, поскольку операции алгебраического суммирования контролируемого сигнала с первым опорным сигналом противоположной полярности и стробирования суммарного сигнала исключают возможность перегрузки тракта осциллографа большим входным сигналом.Кроме того, снижение погрешности измерений предлагаемым способом по сравнению с известным определяется меньшим влиянием неидальности амплитудно-частотной характеристики осциллографа на точность совмещения изображений, так как сравниваемые сигналы имеют равные длительности и практически идентичные формы.Таким образом, предложенный способ определения мгновенных значений электрического сигнала обеспечивает по сравнению с известными большую точность измерений за счет повышения точности операции сравнения контролируемого и опорного сигналов. НИИПИ Заказ 492/38 краж 711 Подписное илиал ППП "Патент", .ужгород,ул.Проектная,4