Устройство для определения параметров симметричных импульсов

СОЮЗ СОВЕТСНИХОИ,ИЛаВЧеСНикРЕСПУБЛИК 3(511 0 01 В 19/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВУ 18-21 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(72) П.К. Ланге и И.В. Шафранский (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 175563, кл. 0 01 В 19/04, 1964.2. Грязнов М.М. Интегральный метод измерения импульсов. М., "Советское радио", 19 75, рис. 1.1.1, с. 12 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИММЕТРИЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее три интегратора, блок деления, блок сравнения и квадратор, вход которого соединен с входом второго интегратора, а выход - с входом третьего интегратора, выход второго интегратора соединен с входами блоков сравнения и деления, другие входы этих блоков соединены соответственно с выходами первого и третьего интеграторов, выход блока сравнения является первым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства путем обеспечения определения положения амплитуды импульса, в него введены три ключа, два масштабирующих блока, цифровой фильтр, инвертор знака, удвоитель, сумматор и блок управления, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выходы - с управляющими входами ключей, вход устройства через первый ключ соединен с входами цифрового фильтра, удвоителя н второго интегратора, выход цифрового фильтра через инвертор знака соединен с первым входом сумматора, с вторым вхо- Е дом которого соединен выход удвоителя, выход сумматора соединен с входом первого интегратора, выходы второго интегратора и блока деления соответственно через второй н третий ключи соединены с входами первого и второго масштабирующих блоков, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами устройства.10 Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в аналитических информационно-измерительных системах (хроматографических, масс-спектрометрических и т,д.), предназначенных для определения состава и свойств сложных смесей веществ, .Сигналы на выходе первичных преобразователей в этих системах представляют собой симметричные медленноменяющиеся импульсы напряжения, которые искажаются шумами, возникающими как в первичном преобразователе, так и в других элементах системы. Задачей системы обработки сигналов яв ляется определение некоторых интегральных параметров импульсов (амплитуды, площади и т,д,), а также определение положения амплитуды импульса. 20Известно устройство для изменения амплитуды импульсов тока и напряжения в широком диапазоне частот и длительностей, содержащее два идентичных тракта, состоящих из детек тора конденсатора и катодного повторителя, на входы которых подано напряжение 1 .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения параметров симметричных импульсов, содержащее три интегратора, квадратор, блоки деления и сравнения, причем вход квадратора соединен с входом второго интегратора, а выход с входом третьего интегратора, выход второго интегратора соединен с входами блоков сравнения и деления, другие входы этих блоков соединены соответственно с выходом первого и третье го интеграторов, выход блока сравнения является первым выходом устройства 2 .Недостатком известных устройств являются ограниченные функциональ ные воэможности, поскольку устройство не измеряет положение амплитуды импульса.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей путем 50 обеспечения определения положения амплитуды импульса.Поставленная цель достигается тем, что,в устройство, содержащее три интегратора, блок деления, блок сравнения и квадратор, вход которого сОединен с входом второго интегратора, а выход - с входом третьего интегратора, выход второго интегратора соединен с входами блоков сравнения и деления, другие входы этих блоков соединены соответственно с выходами первого и третьего интеграторов, выход блока сравнения является первым выходом устройства, введены три ключа, два масштабирую щих блока, цифровой фильтр, инвертор знака, удвоитель, сумматор и блок управления, вход которого соединенс выходом блока сравнения, а выходыс управляющими входами ключей, входустройства через первый ключ соединен с входами цифрового фильтра, удвоителя и второго интегратора, выход цифрового фильтра через инвертор знака соединен с первым входом сумматора, с вторым входом которого соединен выход удвоителя, выход сумматора соединен с входом первого интегратора, выходы второго интегратора и блока деления соответственно через второй и третий ключи соединены с входами первого и второго масштабирующих блоков, выходы которыхявляются соответственно вторым итретьим выходами устройства.На чертеже приведена функциональная электрическая схема. устройства.Устройство, вход которого на чертеже обозначен позицией 1, содержит квадратор 2, первый 3, второй 4 и третий 5 интеграторы, блок б деления, блок 7 сравнения, цифровой фильтр 8, инвертор 9 знака, сумматор 10, удвоитель 11, блок 12 управления, первый 13, второй 14 и третий 15 ключи, масштабирующие блоки 16 и 17. Первый, второй итретий выходы устройства обозначены соответственно 18-20,Все блоки этого устройства, кроме блока 12 управления, предназначены для работы с цифровыми входными сигналами, т.е. выполнены в цифровом виде. Это связано с тем, что ординаты измеряемого импульса, подаваемого на вход 1 устройства, представлены в цифровом коде.При этом вход 1 устройства через ключ 13 соединен с входом квадратора 2, выходом подключенного к входу интегратора 5, выход которого соединен с одним из входов блока б деления, другой вход последнего соединен с выходом интегратора 4 и с первым входом блока 7 сравнения, а через ключ 14, соединенный с масштабирующим блоком 16, - с выходом 19 устройства. Выход интегратора 5 соединен через ключ 15 с входом масштабирующего блока 17, выход которого является выходом 20 устройства. Выход ключа 13 соединен с входами интегратора 4 цифрового фильтра 8,удвоителя 11. Выходы цифрового фильтра 8 и выход удвоителя 11 соответственно через инвертор 9 знака и непосредственно соединены с входами сумматора 10. Выход сумматора 10 через интегратор 3 соединен с вторым входом блока 7 сравнения, Выход блока 7 сравнения является выходом 18 устройства, а также соединен свходом блока 12 управления, управляю1078345щие входы которого соединены с вхо- ления в блоках 16 и 17, производитдами управления ключей 13-15. ся следующим образом. Предположим,Работа устройства заключается в что необходимо измерить параметрыследующем, колоколообразного импульса, описываВ исходном положении ключ 13 замк- емого функцией Гауссанут, а ключи 14 и 15 разомкнуты,5(Сизмеряемый импульс у(С), и через 2 аключ 13 он подается одновременно на где с - амплитуда;входы квадратора 2, интегратора 4, среднеквадратичная ширина;цифрового фильтра 8 и удвоителя 11. 10 Т - положение амплитуды имЦифровой фильтр 8, инвертор 9 зна- пульса.ка, сумматор 10 и удвоитель 11 осу- Блок 6 деления производит делеществляют преобразование, в резуль- ние результатов интегрирования возтате чего на выходе сумматора 10 веденного в квадрат импульса на инпоявляется суженный импульс. Резуль теграл от исходного импульсататы текущего интегрирования исходного импульса и суженного, осущесттгТИ-) (2)вляемого интеграторами 3 и 4, подаЬф" )сются на входы блока 7 сравнения.В момент времени, соответствующий 2 Пположению амплитуды исходного импулв 1 ЧМй ,с внр( )Л 1са, результаты интегрирования срав-Оэ -йняются и блок 7 сравнения выдает Эта величина появляется ь. выходесигнал (например, в виде короткого блока 6 деления в момент замыканияимпульса), который поступает на вы ключа 15. Поэтому чтобы получид у ройства и на вход блока 12истинное значение амплиту р , Одновременно с преобрап авления, са, необходимо эту величиние амплитуды импульо эту величину умножитьзованием исходного импульса произво- на "2, что и осуществляет блок 17.дятся возведение его в квадрат квад- На выходе интегратора 4 в момент заратором 2 и интегрирование. Резуль 30мыкания ключа 14 б улет величинататы текущего интегрирования исходного импульса и возведенного в квадрат поступают на входы блока 6 деления. В момент времени, соответствующий положению амплитуды импульса,блок 12 управления изменяет состоя Тогда, для полУчения истинногоние своих выходов: на выходе д потев- значения площади, в блоке 16 необхоциал становится равным О, на выхо- димо умножить эту величину на 2.де В - ранвым 1, В результате этого Таким образом, предлагаемое устзамыкаются ключи 14 и 15 и к второ- ройство осуществляет измерение инм 19у 9 и третьему 20 выходам устройст тегральных параметров импульса (амва через блоки 16 и 17 подключают- плитуду и площадь) и положения амся выходы интегратора 4 и блока 6 плитуды импульса, т.е. оно расширяделения. В результате этого на выхо- ет функциональные воэможности изде 19 устройства получаем значение вестного устройства.площади импульса, а на выходе 20 - 45 Технико-экономический эффект отвеличину амплитуды импульса. применения предлагаемого устройстПоскольку в момент замыкания ва заключается в том, что оно позключей 14 и 15и 15 ключ 13 размыкает- воляет решить задачу обработки аналися, то на вход интеграторов 3-5 тического импульса с помощью одногопрекращается поступление каких-либо 50 устройства. кроме того, использовасигналов. Поэтому на выходах 18-20 ние интеграторов для определения поустройства в течение времени, пока ложения амплитуды повышает помехозамкнуты ключи 14 и 15, измеренные устойчивость способа измерения попараметры импульса не изменяются. сравнению со способом дифференцироЧерез некоторое время, которое ус- вания, используемым в известных усттанавливается заранее и выбирается ройствах. Это позволяет повысить точ.большим половины длительности изме- ность измерения положения амплитуды.ряемого импульса, но меньшим перно- Так как в аналитических измерительда следования импульса, блок 12 уп- ных системах положение амплитудыравления размыкает ключи 14 и 15 и импульса определяет тип анализируезамыкает ключ 13. Устройство готово 60 мого вещества, то повышение точноск измерению параметров следующего ти измерения этого параметра улучимпульса. шает достоверность анализа. НаприВыбор постоянных коэффициентов, мер, в серийно выпускаемой в СССРна которые умножаются выходные ве- системе типа И, которая приняталичины интегратора 4 и блока 6 де за базовый объект, для обработки1078345 Составитель Техред М. Те едактор О. Буг Тираж 711ИИ И Государственпо делам изобрет35, Москва, Ж,За 50 Подпиого комитета СССРний и открытийраушская наб., д. ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фили а результатов хроматографического анализа используются отдельные модулидля определения площади импульса иопределения положения его амплитуды. Работа второго модуля основанана дифферендировании импульса. Присоотношении сигнал/шум, равном 50(отношение амплитуды импульса к дисперсии шума), погрешность определения положения амплитуды в системеИсоставляет з 5 от среднеквадратичной ширины импульса. В этихже условиях, погрешность определения положения амплитуды с помощьюпредлагаемого устройства составляет1,5. А, СотниковаР Корректор А. Зимоко