Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения шума

ЯО, 1118925 Д СОЮЗ СОВЕТСКИХШИЦЮм вам иРЕСПУБЛИК Эа) С 01 К 19/02 ЗОБРЕТЕН ИОАН АВТОРСКОМУ расширен и повыще снабжено детектор чения вв рователь тектор би о подключе ва через ляющий в рователя ратора, а теля част детектора первого т гой вход тоты, а в теля част ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 930135, кл, С 01 В. 19/02, 1980.2. Авторское свидетельство СССР В 708244,кл. О 01 К 19/02, 1975 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ШУМА, содержащее средне- квадратический детектор с триггером-формирователем и последовательно включенными преобразователем частоты в напряжение и интегратором, индикатор, вход которого соединен с выходом интегратора, о т л ие е с я тем, что, с целью ия диапазона рабочих частот ния быстродействия, оно блоком центрирования, а в среднеквадратического знаедены второй триггер-формиумйожитель частоты и деений, причем сигнальные оих триггеров-формирователей ны к входной цепи устройстблок центрирования, управход второго триггера-формисоединен с выходом интегвыход - с входом умножиоты, один из входовбиений подключен к выходу риггера-формирователя,дру - к выходу умножителя часыход - к входу преобразоваоты в напряжение.11189Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в различныхинФормационно-измерительных системах.Известно устройство для измерениясреднеквадратического,значения электрического сигнала, содержащее среднеквадратический детектор с последовательно включенными квадратором,блоком деления, интегратором и бло Оком извлечения квадратного корня,индикатор, вход которого соединен свыходом блока извлечения квадратногокорня 1 3,Недостатки известного устройства 15заключаются в значительной кон-структивной сложности, обусловленной воспроизведением прямого ал-горитма определения среднеквадратического значения, и низкой 20точности измерения, ограниченной несовершенством применяемых операционных узлов.Наиболее близким техническимрешением к изобретению является 25устройство для измерения среднеквадратического значения напряженная,в том числе и шумового, содержащеесинтезированный рядом блоков среднеквадратический детектор, пред- З ний подключен к выходу первогоставленный, в частности, двумя квадраторами, входы которых через переключатели соединены с общим входомустройства и выходом цепи обратнойсвязи, сумматором, входы которого35подключены к выходам квадраторов,блоком дифференцирования, вход которого соединен с выходом сумматора,преобразователем частоты в напряжение, вход которого подключен квыходу блока дифференцирования, интегратором, вход которого соединенс выходом преобразователя частотыв напряжение, а выход - с входомцепи. обратной связи, и триггером,один из выходов которого подключенк управляющим Входам первого переключателя и преобразователя частотыв напряжение, а другой выход - куправляющему входу второго переклю 50чателя, индикатор, вход которогосоединен с выходом интегратора Г 23. триггера-формирователя, другойвход - к выходу умножителя частоты,а выход - к входу преобразователя частоты в напряжение.На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для измерения средне- квадратического значения напряжения шума.Устройство содержит блок 1 центрирования, среднеквадратический детектор, состоящий из триггеров- формирователей 2 и 3, умножителя 4 частоты, детектора 5 биений, преобразователя б частоты в напряжение и интегратора (КС-цепочки) 7, индикатор 8.Входытриггеров-формирователей 2 и 3 подключены к входной цепи устройства через блок 1 центрирования. Управляющий вход триггераУказанное устройство характеризуется узким диапазоном рабочих частот, ограниченным неудовлетворитель ными. частотными свойствами переключателей, и значительным временем измерения, вызванным необходимостью 25 2выполнения многочисленных операций и инерционностью составных элементов.Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот и повышение быстродействия измерительного устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения шума, содержащее средне- квадратический детектор с триггером- формирователем и последовательно включенными преобразователем частоты в напряжение и интегратором, индикатор, вход которого соединен с выходом интегратора; снабжено блоком центрирования, а в детектор средиквадратического значения введены второй триггер-формирователь,умножитель частоты и детектор биений, причем сигнальные входы обоих триггеров-Формирователей подключе-ны к входной цепи устройства через блок центрирования, управляющий вход второго триггера-формирователя соединен с выходом интегратора, а выход - с входом умножителя частоты, один из входов детектора биеформирователя 3 соединен с выходоминтегратора 7, а выход - с входомумножителя 4 частоты, Один из входов детектора 5 биений подключен к выходутриггера-формирователя 2, другойвход - к выходу умножителя 4частоты, а выход - к входу преобразователя б частоты в напряжение,(8) 25 35 Я= Т2)Е 1= Ц Т Й (Е) Е 2ЕЕ)=Ю ехр26 что 6 Е,.(5)45 когда ВНИЯПИ Заказ 7445/32 Тираж 710 Подписное филиал ШШ твнт , г. Ужгород, улЛроектнвя,4 последовательно включенного с ин" тегратором 7.Вход индикатора 8 соединен с выходом интегратора 7.Принцип действия устройства можно пояснить следующим образомЧисло выбросов случайного, нормально распределенного шума определяется формулой гдеИ - число пересечений слуочайным напряжением нулевого уровня,МЕ 1 " число пересечений слу 15чайным напряжениемуровня Е.Т - среднеквадратическоезначение напряжения шума.20Число Но пересечений нулевого уровня и число И(Е) пересечений уровня Е за время измерения Т определяются по формулам- частота пересеченийнулевого уровня случайным сигналом 1- частота пересечения уровня Е случайным сигналом. Из формулы (3) следует, что Из формулы (4) можно заключить,(Ч Следовательно, для частот Г и Г(Е) имеем следующее соотношениеК = Е(Е) " 1,649 . (7) Определяя Г и формируя Г(Е), при которой выполняется равенство (6), можно, в свою очередь, получить зна 925 4чение напряжения Е, соответствующее выражению (5). В процессе Функционирования устройства входной сигнал центрируется блоком 1 и подается на входы триггеров-формирователей 2 и 3. В начальный момент времени оба триггера-формирователя формируют импульсы с частотой следования Е (частотой пересечения нулевоого уровня входным сигналом), В этот момент Г(Е) = Ео, Е = О. На выходе умножителя 4 частоты с коэффициентом умножения 1,649 имеем Е(Е)1,649, На первый вход детектора 5 биений поступает частота Го с выхода триггера-Формирователя 2, а на второй его вход - частота Г(Е)ф 1,649 с выхода умножителя 4 частоты. С выходадетектора 5 биений снимается частота дЕ, равная Преобразователь 6 частоты в напряжение формирует напряжение, соответствующее частоте Д Г. Это напряжение поступает на интегратор 7, где формируется, напряжение Е смещения, поступающее на управляющий вход-триггера-формирователя 3 и вход индикатора 8, В результате этого уменьшается величина Е(Е), формируемая триггером-формирователем 3. Процесс продолжается до момента, когда ЬЕ становится. равной нулю. При этом на управляющий вход триггера-формирователя 3 подается напряжение Е смещения, равное уровню, при котором выполняется равенство (5), Это значение отображает индикатор 8Величина напряжения, отображаемая индикатором 8, равна, таким образом, среднеквадратическому значению напряжения шума.Предложенноеустройство выгодно отличается от известных. Шкала инди-. катора 8 является линейной относительно измеряемой величины. Диапазон рабочих частот определяется только быстродействием триггеров-формирователей 2,3 и может достигать сотен ИГц. За счет исключения из общего алгоритма функционирования ряда опе. раций, свойственных известным устройствам, существенно упрощена конструкция данного измерения и повышено его быстродействие.