Способ интегрирования электрических сигналов

п 11 4 б 594 ОП И САН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Реслублик(23) ПриоритетОпубликовано 30.03,75, Бюллетень12Дата опубликования описания 19.06.75 света Министров СССо делам иаооретенийи открытий(53) У 1.317.388.8) 2) Авторыизобретения1) Заявитель Л. Н, Могилевский и В. А, Славный Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им. В. И. ВернадскогоФ" ".,л 4) СПОСОБ ИНТЕГ ЛЕКГРИЧЕСКИХ СИГНАЛ Изобретение относится к электронной измерительной технике и используется, в частности, в электрохимии (кулонометрии).Известны способы интегрирования электрических сигналов. 1-1 аиболее точные из них основаны на использовании решающих (операционных) усилителей в режиме интегрирования. К недостаткам интегрирующих решающих усилителей следует отнести влияние не. стабильности сопротивления и емкости звена обратной связи и снижение точности при увеличении продолжительности интегрирования из-за утечки в конденсаторе РС-звена и конечного значения коэффициента усилия.Цель изобретения - повышение точности интегрирования.Это достигается тем, что по предлагаемому способу два интегрирующих решающих усилителя периодически включают попеременно на интегрирование измеряемого и компенсационного напряжений При этом в течение первого цикла интегрирования один усилитель интсгрирует измеряемое напряжение, а другой усилитель - компенсационное напряжение, в течение второго цикла усилители переключаются, Далее оба цикла периодически повторяют. Величину интеграла оценивают по суммарному времени уменьшения выходного сигнала усилителей до нуля при интегрировании компенсационного напряжения. Применяя компенсационное интегрирование,устраняют влияние нестабильности сопротивления и емкости ЯС-звена обратной связи усилителя, а выбирая величину периода ин тегрирования уменьшают ошибки, связанные сналичием утечки в конденсаторе РС-звена и с конечным значением коэффициента усиления решающего усилителя.На фиг. 1 показана схема интегрирующего 10 устройства; на фиг. 2, а-д приведены временные диаграммы работы устройства, где а - измеряемое напряжение; б - напряжение генератора импульсов периодического переключения интегрирующих усилителей; в - напря жение на выходе первого интегрирующегоусилителя; г - напряжение на выходе второго интегрирующего усилителя; д - напряжение па входе хронометра.Устройство содержит интегрирующие ре шающие усилители 1 и 2, на выходах которыхвключены электромагнитные реле 3 и 4 с нормально разомкнутыми контактами. Источник 5 измеряемого напряжения и источник 6 компенсационного напряжения подключаются к 25 входам интегрирующих усилителей через переключающие контакты электромагнитного реле 7, Реле 7 периодически включается импульсами генератора 8 импульсов переключения. Электронный хронометр 9 измеряет сумЗ 0 марное время уменьшения выходного сигналаусилителей до нуля при интегрировании компенсационного напряжения.Измеряемое напряжение (фиг, 2, а) в течение первого цикла интегрирования поступает на вход интегрирующего усилителя 1 и напряжение на его выходе увеличивается (фиг. 2, в), Во втором цикле интегрирования на вход усилителя 1 подается напряжение от источника б компенсационного напряжения.Поскольку полярность компенсационного напряжения обратна полярности измеряемого напряжения, напряжение на выходе усилителя 1 уменьшается (фиг. 2, в). Когда напряжение на выходе усилителя становится равным нулю, источник компенсационного напряжения отключается от входа усилителя 1. Хронометр 9 измеряет время, в течение которого был включен источник компенсационного напряжения.Интегрирующий усилитель 2 работает так же, как усилитель 1, но его циклы интегрирования сдвинуты относительно циклов интегрирования усилителя 1: он интегрирует измеряемое напряжение в том цикле, в котором усилитель 1 интегрирует компенсационное напряжение (фиг. 2, г).Далее все процессы периодически повторяются в соответствии с импульсами генератора импульсов переключения (фиг. 2, б).Электронный хронометр 9 поочередно подключается к входам усилителей на время включения источника компенсационного напряжения (фиг. 2,д) и измеряет суммарное время включения источника компенсационного напряжения, т,е, суммарное время уменьшения выходного сигнала усилителей до нуля при интегрировании компенсационного напряжения. Величина интеграла определяется по произведению /комп комп, Где /комп - Величина напряжения источника компенсационного напряжения, 1 ноп - суммарное время включения хронометра. Последовательность операций осуществляется с помощью реле 7, управляемого от генератора импульсов переключенных на выходе усилителей. Реле периодически подключает источники измеряемого и компенсационного напряжений к входам интегрирующих усилителей. Реле 7 подсоединяет вход электронного хронометра к входу усилителя 1 или 2 (в зависимости от того, куда подключен источник компенсационного напряжения).Реле 3 и 4 отключают источник компенсационного напряжения от входа соответствующего усилителя в моменты, когда напряжение на выходе этого усилителя становится равным45 50 55 Предмет изобретенияСпособ интегрирования электрических сигналов, основанный на компенсационном методе измерения с использованием решающих усилителей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, два интегрирующих решающих усилителя периодически включают попеременно на интегрирование измеряемого и компенсационного напряжений и величину интеграла оценивают по суммарному времени уменьшения выходного сигнала до нуля при интегрировании компенсационного напряжения.- нулю. Реле 3 и 4 позволяют, кроме того, на.. чинать интегрирование каждому из усилителей (при первоначальном включении) с интегрирования измеряемого напряжения незави.5 симо от того, в каком положении находятсяконтактные группы реле 7.В устройстве, работающем по предлагаемому способу, целесообразно реле 3 и 4 подключать к выходам усилителей не непосред 10 ственно, а через дополнительные усилительноформирующие каскады (триггер Шмитта),чтобы напряжения отпускания реле соответствовали нулевому напряжению на выходе решающих усилителей,15 В зависимости от конкретных требований кточности в качестве реле 3, 4 имогут использоваться, кроме электромагнитных реле имагнитоуправляемых контактов, транзисторные ключи и другие ключевые элементы. Про 20 верка макета устройства показала, что погрешность интегрирования определяется практически только стабильностью компенсационного напряжения и погрешностью хронометраи составляет =0,005% (в качестве хрономет 25 ра использовался элекгронный частотомер),Для ряда случаев может оказаться болеецелесообразным использование не постоянного периода интегрирования (постоянный период переключения интегрирующих усилитеЗ 0 лей), а изменяющегося - меньшего длябольших сигналов и большего - для малыхсигналов. Такое изменение периода переключения можно осуществить, если управлятьвключением и выключением реле 7 не от отЗ 5 дельного генератора импульсов переключения,а с выхода интегрирующих усилителей такимобразом, чтобы переключающее реле включалось по достижении определенной величинынапряжения на выходе интегрирующих усили 40 телей,