Стохастический цифровой вольтметр

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВЯЛЬСТВУ" 48847 Союз Советских Социалистических Респубпик(22) Заявлено 22.08,73 (21) 1958086126-21с присоединением заявки -К С 01 г 1309 гестдарственный камит Совета Министров ССС аа делам изабретений и аткрытий(72) Авторы изобретения В. Г. Косторниченко и А. П. Стаховганрогский радиотехнический институт 71) Заявит СТИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР(54) С Цель изобретвольтметра.Предлагаемый вольтметр снабжен последовательно соединенными генератором шума, 5 пороговым устройством с блоком управленияпорогом срабатывания, управляемым нсточяиком эталонного напряжения, фильтром нижних частот, дифференциальным усилителем, а также генератором импульсов и клю О чом, причем, второй вход дифференциальногоусилителя соединен со входом вольтметра, выход - с блоком у 1 правления порогом срабатывания, выход которого соединен с пороговым устройством, генератор импульсов че рез ключ, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, связан с одним пз счетчиков и непосредственно со вторым счетчиком.Структурная схема вочьтметра изображе на на чертеже. еме показаны вход 1 вольтметра, циальный усилпель 2, фильтр 3 астот, счетчики 4 и 5, генератор 6 роговое устройство 7, блок 8 управ- рогом срабатывания, управляемый 9 эталонного напряжения, ключ 10,11 импульсов, цифровое делительйство 12 и цифровое отсчетное устНа сх дпффере нижних25 шума, по ления по источник генератор ное устро 30 130 ЙствоИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения постоянных напряжений.Извсстсп стохастический цифровой вольтметр, содержащий два счетчика импульсов, цифровое делительное устройствовходы которого соединены с выходами счетчиков, цифровое отсчетное устройство, соединенное с выходом цифро 1 вого делительного устройства. В этом вольтметре значение измеряемой величины определяется методом статистических испытаний, путем подсчета количества импульсов, амплитуда которых не превышает значения измеряемого напряжения, и деления полученного числа на число испытаний. В том случае, если время измерения продолжительное (статистическая закономерность импульсов проявляется в достаточной степени), погрешность известного статистического, вольтметра будет определяться точностью задания распределения вероятностей амплитуд импульсов, с которыми сравнивается имеряемое напряжение. Известные же методы генерирования случайных сигналов не позволяют строить ген раторы импульсов со случайной равномерно распределенной амплитудой с точностью лучше чем 1 - 2%, поэтому, известный стохастический вольтметр имеет низкую точность, что является его существенным недостатком. ения - повышение точност2 О 35 40 45 50 3Принцип раооты вольтметра заключается в следующем. Измеряемое напряженне У, со входа 1 вольтметра подается на один из входов дифференциального усилителя 2, на второй вход которого подается напряжение с выхода фильтра нииних частот, Счетчики 4 и 5 в исходном состоянии устанавливаются па пуль. На 1 ряжение шумас генератора 6 поступает на вход порогового устройства 7, которое преобразует его в случайный сигнал и (1), принимающий два значения: нуль и единицу соответственно, если 5 (1) ( У и(1) ) У, где У - напряжение, поступающее с выхода блока 8 управления порогом срабатывания, Сигнал сс (1) управля ет источником 9 эталонного напряжения таким образом, что па его выход появляется эталонное напряжение, равное максимальному значению измеряемого напряжения с если и= 1 и пулю в тротивном случае. Фильтр нижних частот выделяет из этого сигнала напряжение, равное его мателатическо. му ожидалию пг и подает его на вход дифференциального усилителя. На выходе дифференциального усилителя появляется усиленная разность измеряемого напряжения и выходного напряжения фильтра нижних частот. Усилвнная разность этих напряжений, проходя через блок управления порогом срабатывания порогового устройства, меняет порог срабатывания таким образом, чтобы напряжение на,выходе фильтра нижних частот стало равным измеряемому напряжению, т. О часть устройства, содержащая усилитель 2, фильтр 3, генератор 6, пороговое устройство 7, блок 8 и управляемый источник 9 эталонного напряжения, представляет собой нелинейную систему автоматического регулирования. Выходным сигналом этой системы является выходной сигнал Р норогового устройства 7, который принимает два значения пуль и единицу. Математическое ожидание этого сигнала определяегся выражением и Р (1)лгУчитывая, что в установившемся режимнапряжение на выходе фильтра ижних частот (математическое ожидание т) равноизмеряемому напряжению, получаем 1/,Р(1) = ц - . 2)Для случая, когда У , = 1, вероятность появления единицы на выходе порогового 5 о 25 зо устройства 7 численно оудет равна измеряемому напряжению. Выражение (2) будет выполняться тем точнее, чем больше коэффициент уси: ния дифференциального усилителя.Выходной сигнал порогового устройства 7 управляет ключом 10, которьш разрешает прохождение импульсов с генератора 11 на выход счетчика 5, если сигнал на выходе порогового устзойства равен единице, и запрещает в противном случае, Счетчик 4 подсчитывает общее число импульсов на выходе генератора 11. Через время, которое выбирается исходя из заданной статистической погрешности, цифровое делительное устройство 12 производит деление показания счетчика 5 на показание счетчика 4. Г 1 олученное в результате деления число записывсетс 5 в цифровое отсчетОс усрост. во 13 и представляет собой значение вероятности появле 1 ния единицы в двоичном сигнале па выходе порогового устройства или, что то же самое, значение измеряемого напряжения на входе 1 вольтметра.Точность преобразования измеряемого напряжения в вероятность появления единицы на выходе порогового устройства в основном определяется точностью задания напряжения на выходе источника эталонного напряжения и может быть более 0,01%. Формула изобретения Стохастческий цифровой вольтметр, содержащий два счетчика импульсов, цифровое дзлительное устройство, входы которого соединены с выходами счетчиков, цифровое отсчетное устройство, соединенное с выходом цифрового делительного устройства, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения точности, оп снабжен,последовательно соединенными генератором шума, пороговым устройством с блоком управления поротом срабатывания, управлемым источником эталонного напряжения, фильтром нижних частот, дифференциальным усилителем, а также генератором мпульсэв и ключом, причем;второй вход дифференциального усилителя соединен со входом вольтметра, выход - с олоком управления порогом срабатывания, выход которого соединен с пороговым устройством, генератор импульсов через ключ, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, связан с одним из счетчиков и непосредственно со вторым счетчиком.Составитель В. ЕрмаковРедактор Л. Жаворонкова Текред 3. Таранеико Корректор М. ЛейзерманЗаказ 562 Изд, Хо 1907 Тираж 902 Подвигаю ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ТОТ, Зггорский филиал