Устройство для измерения слабыхсигналов

ОПИСАИИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфеэ Севетскиа Социалистических Республик(22) Заявлено 050379 (2 2733671/18-21 (51) М. Нл. с присоединением эаяькй Йо С 01 В 19/00 ГесуМрственнмй номнтет СССР но лавам нзобретеннй н этнрмтнй.7(088,8) Дата опубликования описания 1803 В 1(72) Авторы изобретения М.Н. Дриацкнй н В.А. Матросов Всесоюзный научно-исследовательский н конструкторский: институт научного приборостроения "(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ.,СЛАБЫХ СИГНАЛОВ 1Изобретение относится к электроиэмерительной технике, в частности кустройствам дпя измерения слабыхэлектрическиХ сигналов в биологии,физике твердого тела и т.д.Известно устройство для повввнениячувствительности прн .высоком уровнефлюктуационных юумов, содержащее модулятор, усилитель переменного тока, детектор и усилитель низкой частоты,ключ, АЦП, реверсивный счетчик, триггер и блок временных интервалов 1).Недостаток этого устройства заключается в том, что оно позволяет повысить чувствительность только в 1 э случае флюктуационных яддитнвных помех, н эффективность ее резко снижается в сложном случае одновременного воздействия дрейфа нуля, флюктуационных н мультипликативных помех. 20Известно устройство, содержащее усилитель типа ИДМ, вход которого подключен ко входу устройс. ва (2) .Чувствительность такого устройст,ва определяется шумамивходных цейел, 2 э действие которых усугубляется одновременным воздействием на полезный сигнал мультипликатнвных помех (нестабильность коэффициента усиления) .и дрейфа нуля. Поэтому высокая чувст 2внтельность по напряжению (току) не может быть получена одновременно с высоким входным сопротивлением (проводимостью) н широкой полосой частоты изьаряемого сигнала.Цель изобретения - создание высокочувствительного и помехоустойчивого устройства для измерения слабых сигналов, когда, помимо высокого уровня аддитивных помех, имеет место и дрейф нуля.Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения слабых сигналов, содержащее усилитель, вход которого подключен ко входу устройства, снабжено иормирующим усилите- . лем, четырьмя суммирующими усилителями, двумя фильтрами, двумя множительными устройствами,.блоком весовых коэффициентов и усилителем фотогальванометрического типа, вход которого подключен ко входу усилителя, а выход - ко входу нормирующего усилителя, выход которого подключен к прямым входам первого и второго суммирующих усилителей, а выход усилителя,подключен к прямому входу третьего суммирующего усилителя и инверсному входу первого суммирующего усилителя, выход которого. подключен ко вхо"ду первого фильтра и входу второгофильтра, выход последнего подключенк инверсному входу третьего суммирующего усилителя, а выход первого фильтра - к инверсному входу второго суммирующего усилителя, причем выходы второго и третьего суммирующих усилителей подключены соответственно к первым входам первого и второго мно- . жительных устрбйств, к вторым входамкоторых подключены выходы блока весовых коэффициентов, а выходы множи тльных устройств подключены на вход четвертого суммирующего усилителя.На чертеже изображена функциональная схема устройства,для измерения слабых сигналов. 5Устройство содержит фотогальванометрический усилитель 1, выход которого подключен ко входу нормирующего усилителя 2, выход которого подключенк прямым входам первого и втброго сумОмирующих усилителей 3 и 4, а выходусилителя 5 подключен к прямому входутретьего суммирущцдго усилителя 6 иинверсному входу первого суммирующегоусилителя 3, выход которого подключен ко входу первого фильтра 7 и вхо ду второго Фильтра 8, выход которогоподключен к инверсному входу третьегосуммирующего усилителя 6, а выход первого фильтра 7 - кинверсному входу второго суммирующего усилителя 4, причем выходы второго и третьего суммирующих усилителей 4 и 6 подключены, соответственно к первым входам первого и второго множительных устройств 9 и 10, на вторые входы которых подключены выходы блока 11 весовых коэф. Фициентов, а выходы множительных устройств 9 и 10 подключены на вход суммирующего усилителя 12.Устройство работает, следующим об" 4 О разом1На входы фотогальванометрического усилителя 1 и усилителя 5 поступает случайный сигнал, С выхода усилителя 1 (с целью нормировки) выходной 45 сигнал поступает на нормирующий усилитель 2. В фотогальванометрическом усилителе 1 преобладает погрешиостЬ, ,вызванная дрейфом нуля (,(с), а в усилителе 5 преобладает погрешность, 5 О вызванная флюктуационными шумами входных цепей ь(с). С выхода кормирующего усилителя 2 сигнал х(с)Ч,(С) поступает на прямой вход суммирующего усилителя 3, а с выхода усилителя 5 сигнал х(с)+п(с) поступает на инверсный вход суммирующего усилителя 3, на выходе которого появляется сигнал вида 3,(с)-д(с), Первый фильтр7 пропускает составляющую 1,(с), которая вычитается из сигнала х(с)(с) 40 с выхода усилителя 2 суммирукпцим усилителем 4. Второй фильтр 8 пропускает, составляющую п(с), которая вычитается из сигнала х(с)+п(С) суммирующим усилителем бСигналы с выхо- б 5 да усилителей 4 и 6 поступают соответственно на множительные устройства 9 и 10, где умножаются на весовые коэффициенты, и далее суммируются суммирующим усилителем 12.Изобретение позволяет за счет небольшого увеличения аппаратурногообъема обычного усилительного устройства (не более чем в 2,5 раза)повысить его чувствительность и помехоустойчивость, что создает возможность провести ряд фундаментальныхнаучных исследований с биологическими объектами при низких температурах, в области физики твердого телаи т.д. При этом простота предлагаемого устройства позволит при эксплуатации отказаться от дорогостоящего прецизионного оборудования иЦВМ и обеспечить его низкую себесто-,имость при внедрении в серийное производствоФормула изрбретенияУстроиство для измерения слабых сигналов, содержащее усилитель, вход которого подключен ко входу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и помехоустойчивости, оно снабжено нормирующим усилителем, четырьмя суммирующими усилителями, двумяфильтрами, двумя множительными устрой"ствами, блоком весовых коэффициентов и усилителем Фотогальванометрического типа, вход которого подключен ко входу усилителя, а выход подключен ко входу нормирующего усилителя, выход которого подключен к прямым входам первого и второгосуммирующих усилителей, а выход усилителя подключен к прямому входу третьего суммирующего усилителя и инверсному входу первого суммирующего усилителя, выход которого подключен ко входупервого фильтра и входу второго фильтра, выход последнего подключен к инверсному входу третьего суммирующегоусилителя, а выход первого фнльтра -к инверсному входу второго суммирующего усилителя, причем выходы второго и третьего суммирующих усилителейподключены соответственно к первымвходам первого и второго множитель-,ных устройств, на вторые входы которых подключены выходы блока весовыхкоэффициентов, а выходы множительныхустройств подключены на вход четвертого суммирующего усилителя.Источники информации,принятые во внимание 6 ри экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 444116,кл. С 01 й 19/00, 1972.2. Прянишников В.А. Интегрирующиецифровые вольтметры постоянного тока.Л "Энергйяф, 1976, с. 180-185,рис. 4-28.,. Реаа кто А еееее э 761/5 С Ювкмаре а ее ее еее а Фил Ф градскийур КорректорееаваеваееееееПадлсвоевеаиого омнтета СССРретений и открытияРауаскап иаб., д,ееееааееаееееУжгород ул. Проектнав. Рб 28-бЫ е