Устройство для дифференцирования медленно изменяющихся электрических сигналов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОУСКОМУ СВ ТИЛЬСТВУСоюз Советскик Социалистических Республик(23) Приоритет 6 06 6 7/182 дарственный ко СССР делам изобрете е открытейН.Зацепин,В. Мал изики неразрушающего контро русский политехнический инс 1 Заявите е(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ится к вычислив измерительн ния нит бло сгл дуи к 5 вых ногняющи ниеанении30 Изобретение отностельной и контрольнотехнике.Известно устройство, в котором приращение, соответствующее производ-; ной, получается вычитанием интегралов входной функции, взятых на соседнкх равных интервалах времени 13.Недостаток устройства - невысокая точность при наличии помех, частотный спектр которых хотя бы частично пере крывает спектр полезного сигнала.наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дифференцирования, со держащее блок вычитания, входы кото" рого связаны с входом устройства непосредственно и через блок запаэдывас выполнением последнего на магной ленте 2). 20Недостаток устройства заключается в невозможности изменения.его частото диапазона соответственно кэмемся частотным свойством сигнала,2 из-за чего точность дифференцирования может ухудшиться.Цель изобретения - расшире а тотного диапазона при сохр го ности. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее блок вы" . читания, блок запаздывания, содержащий кольцевую магнитную ленту, записывающую и две считывающие головки, и три усилителя, вход устройства через первый усилитель соединен с запи-.сывающей головкой, а выход первойсчитывающей головки через второй усилитель связан с первым .входом блокавычитания, содержит третью и четвертую считывающие головки, коммутатор, ключ, блок переключения масштаба, селектор временных интервалов, сглаживающий фильтр, первый переключательи реле, при этом выходы второй, тре"тей и четвертой считывающих головок .через коммутатор связаны с входом третьего усилителя, выход которого через ключ связан с вторым входомка вычитания выход которого .черезаживающий фильтр подключен к вхоселектора временных интерваловвходу блока переключения масштаба,од которого является выходом устройства, стробирующий выход второго усилителя соединен с управляющим входомключа; вход первого переключа, теля соединен с шиной управляющего на-.ля соединены соответственно с обмоткой реле и с тремя управляющими вхо-.дами коммутатора, соединенными с соответствующими управляющими входамиблока переключения масштаба и череззамыкающие контакты реле - с соответствующими выходами селектора временных интервалов.С целью расширения функциональныхвозможностей путем фиксации напряжения производной устройство содержитвторой переключатель, через который 10вход первого усилителя соединен свходом устройства и с выходом переключателя масштаба,На чертеже представлена блок-схема устройства. 5Устройство содержит усилитель 1,переключатель 2, записывающую головку 3, магнитную ленту 4, лентопротяжный механизм 5 с приводом 6, считывающие головки 7, коммутатор 8, ключ 209, усилители 10 и 11,сглаживающийфильтр 12, блок 13 вычитания, селектор 14 временных интервалов, блок 15переключения масштаба, переключатель16, реле 17. Позициями 18-23 обозначены положения переключателей 2 и2516, 24 - выход устройства, 25-27контакты реле 17.Устройство работает следующим образом.ЗОПри положении переключателя 2 в положении 18 входное напряжение 08 поступает на вход усилителя 1, имеющего выход по переменному току, а затем на записывающую головку З.Магнитная лента 4 перемещается в зазорах головок, и параллельно с записью инФормации осуществляется ее считывание системой считывающих головок 7, расположенных на некотором расстоянии 40 друг от друга. Сигнал первой головки 7 считывания через усилитель 10 поступает на вход блока 13 вычитания, на неинвертирующий вход которого через коммутатор 8, усилитель 11 и 45 электронный ключ 9 поступает сигнал одной из головок 7-74, для исключения влияния дрейфа нуля вычитание осуществляется на переменном токе: напряжение с выхода усилителя 11 про ходит через ключ 9 только в те моменты времени, в которые поступает напряжение с выхода усилителя 10,На выходе блока 13 появляется раэностный сигнал, пропорциональный про взводной входного сигнала. После сглаживания пульсаций в фильтре 12 и трансформации масштаба в переключателе 15 масштаба сигнал производной поступает на выход. Положение пере ключателя 16 изменяется в зависимости от частотных свойств дифференцируемого сигнала. При этом происходит смена головки 7 считывания и, соответственно, времени запаздывания. 65 Учет изменяющегося масштаба производной осуществляется воздействием сигнала переключателя 16 на блок 15,Если необходима запись значения производной на магнитную ленту, то сначала осуществляется,запись входного сигнала на магнитную ленту при положении 18 переключателя 2, а потом в положении 22 осуществляется дифференцирование нходного сигнала и одновременная запись значения производной на магнитную ленту.Если входной сигнал периодичен с быстро и случайно изменяющимися (в некотором диапазоне) значениями периодов, то переключатель 16 устанавливается н положение 23, реле 17 замыкает контакты, и переключение головок 7 осуществляется автоматически сигналами с выходов преобразователя 14, у которого возбуждается один иэ выходов в зависимости от периода сигнала производной.Побочное свойство устройстна,определяемое свойствами магнитной ленты, заключается в фильтрации импульсных (высокочастотных) помех при малой скорости ее протяжки.Технико-экономический эффект заключается н том, что устройство обеспечивает исключение влияния высокочастотных помех без использонания интегратора, автоматическое или руч" ное переключение постоянной времени дифференциатора расширяет частотный диапазон, стабилизируя периодическую погрешность на заданном уровне.Формула изобретения1. Устройство для дифференцирования медленно изменяющихся электрических сигналов, содержащее блок вычитания и блок запаздывания, содержащий кольцевую магнитную ленту, записывающую и дне считывающие головки, и три усилителя, вход устройства через первый усилитель соединен с записывающей голонкой, а выход первой считывающей головки через второй усилитель связан с первым входом блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона при сохранении точности, устройство содержит третью и четвертую считывающие головки,коммутатор, ключ, блок переключения масштаба, селектор временных интервалов, сглаживающий фильтр, первый переключатель и реле, при этом выходы второй, третьей и четвертой считывающих головок через коммутатор связаны с нходом третьего усилителя, выход которого через ключ связан с вторым входом блока вычитания, выход которого через сглаживающий фильтр подключен к входу селектора временных интервалов и к входу блока переключеП мнтета ткрыти ская н 18/75 Тираж 748 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раодписн СССРй к д. 4/5 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная ния масштаба, выход которого являет- ся выходом устройства, стробирующий выход второго усилителя соединен с управляющим входом ключа, вход первого переключателя соединен с шиной управляющего напряжения, выходы первого переключателя соединены соответственно с обмоткой реле и с тремя входами коммутатора, соединенными с соответствующими управляющими входами блока переключения масштаба и через замыкающие контакты реле - с соответствующими выходами селектора временных интервалов.2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных гозможнос.тей за счет фиксации напряжения про.изводной, устройство содержит второйпереключатель, подвижный контакт которого соединен с входом первого уси.лителя, а неподвижные контакты соответственно соединены с входом устрой"ства и с выходом блока переключениямасштаба.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Приборы и техника эксперимента", 1974, М 1, с, 136.2Авторское свидетельство СССРР 128156, кл. С 06 6 7/18, 1959