Импульсный усредняющий вольтметр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4(51) С 01 К 19/04 ЕТЕНИЯ идетнъстауТОРСКОМ зюк ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОтнРытий(56) 1. Авторское свидетельство СУ 911351, кл. С 01 К 19/04, 1981.2, Авторское свидетельство СССМф 1059520, кл,С 01 К 19/04, 1982.(54) (57) ИМПУЛЬСНЫЙ УСРЕДНЯЮПЯЙВОЛЬТМЕТР, содержащий сумматор напряжения,дозирующий конденсатор, усилитель постоянного тока и накопительный конденсатор, в котором выходсумматора соединен с одной обкладкойдозирующего конденсатора, другаяобкладка которого соединена с входами первого и второго ключей, выход 801151893 А первого ключа подсоединен к общейшине, выход второго ключа соединенс инвертирующим входом усилителяпостоянного тока, в цепь отрицатель.ной обратной связи которого включеннакопительный конденсатор, неинвертирующий вход усилителя постоянноготока подключен к общей шине, входы .управления первого и второго ключейподключены соответственно к первой ивторой коммутирующим клеммам вольтметра, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности иупрощения вольтметра, один входсумматора подключен к сигнальнымклеммам вольтметра, второй входсумматора соединен с выходом третьего ключа, вход управления третьегоключа соединен с входом управленияпервого ключа, а вход третьего ключа связан с выходом усилителя постоянного тока и выходной клеммой,1 1151Изобретение относится к вычисли.тельной и измерительной технике,предназначеко для измерения амплитуды случайных импульсных сигналов иможет быть использовано в аппаратуре, предназначенной для электроразведки месторождений полезных ископаемых импульсными методами, а также ваппаратуре для автоматической обработки электросигналов. ОИзвестен вольтметр, содержащий пиковый детектор, сумматор напряжения,. одновибратор, элемент задержки, ключ,дозирующий н накопительный конденсаторы и усилитель постоянного тока 1.Недостатком такого вольтметра является то, что прк измерении импульсных послЕдовательностей он обладаетдополнительной погрешностью, вызванной суммированием значений входных 20импульсов с капряжением смещениянуля на выходе сумматора напряжений.Кроме того, в нем не предусмотреноподавление регулярных помех,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройствосодержащее восемь ключей, сумматорнапряжений, два запоминающих конденсатора, зарядный и разрядный дозирующие конденсаторы, накопительный конденсатор и усилитель постоянного тока, причем вход сумматора соединен с одной обкладкойдозирующего конденсатора, другаяобкладка которого соединена с входа- фми первого и второго ключей, выходпервого ключа подсоединен к общейшике, выход второго ключа соединенс инвертирующим входом усилителяпостоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включеннакопительный конденсатор, неинвертирующий вход усилителя подключен кобщей шике, вхдды управления ключейподключены к первой и второй коммутационным клеммам устройства 23.Указанное устройство обладаетсложностью аппаратурной реализации,а также невысокой точностью при неидентичности характеристик двух из" фмерительных каналов,Цель изобретения - повьппение точ"ности и упрощекие устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в вольтметре, содержащемсумматор напряжения, дозирующий конденсатор, три ключа, усилитель постоянного тока и накопительный кок 893денсатор, в котором выход сумматорасоединен с одной обкладкой дозирую- щего конденсатора, другая обкладка которого соединена с входами первого и второго ключей, выход первого ключа подсоединен к общей шине, выход второго ключа соединен с инвертирующкм входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, неиквертирующий вход усилителя постоянного тока подключен к общей шике, входы управления первого и второго ключей подключены соответственно к первой.и второй коммутирующим клеммам вольтметра, один вход сумматора подключен к сигнальным клеммам вольтметра, второй вход сумматора соединен е выходом третьего ключа, вход управления третьего ключа соединен с входам управления первого ключа, а вход третьего ключа соединен с выходом усилителя постоянного тока и выходкой клеммой,.На фиг, 1 приведена фуккциональкая схема импульсного вольтметра;на Фиг. 2 - эпюры импульсов напряжения, поступающие на входы вольтметраеИмпульсный вольтметр содержитсумматор 1 напряжения, дозирующий конденсатор 2, три ключа 3-5, накопительный конденсатор 6 и усилитель 7 постоянного тока. Клеммы 8 и 9 -коммутирующие входы вольтметра,клемма 10 -,сигнальный вход, а 11 выход вольтметра,Выход сумматора 1 соединен с одной обкладкой конденсатора 2, другаяобкладка которого соединена с входами ключей Э и 4. Выход ключа 3 подсоедикен к общей шине. Выход ключа 4 под.соединен к инвертирующему входу усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор 6. Выход усилителя 7 соединен с клеммой 11 и через ключ 5 - с вторьм входом сумматора 1, первый вход которого подключен к клемме 10. Входы управления ключей 3 и 5 нодсоединены к клемме 8, а ключа 4 - к клемме 9. Устройство работает следующим образом.Пусть на клемму 10 подано биполярное импульсное напряжение (фиг. 2.1), а на клеммы 8 и 9 - стробирующие имЦ щ КА,.-КрЫ) е 55 3 1 51 пульсы (фиг. 2.2, 2.3), соответствующие временам задержки, на которых требуется измерить уровень входного сигнала.Импульсный вольтметр осуществляет усреднение значений импульсного сигнала на заданном времени задержки и работает следующим образом.При поступлении на вход вольтметра импульса положительной поляр ности фиг. 2.1), а на вход управления ключами 3 и 5 импульсов, укаэанных иа фиг, 2.2, конденсатор 2 . подключается ключом 3 на время С, к шине "земля", а ключом 5 второй вход сумматора подсоединен к выходу устройства. Под действием указанных импульсов на выходе сумматора 1 образуется напряжение где А,. значение входного сигнала вмомент окончания импульса С; К, и К,= - коэффициенты передачи 25 = сонары напряжений сумматора попервому и второму входам; ч(-1) - значение выходного напряжения до прихода -го сигнала. 30 Таким образом, конденсатор 2 заря жается до напряжения П . По окончании действия импульсаконденсатор 2 отключается от общей шины и на нем сохраняется заряд п=С,У , где С - . величина емкости конденсатора 2. При поступлении импульса отрицательной полярности (фиг. 2. 1) и появлении на клемме 9 импульса С(фиг. 2.3) конденсатор 2 ключом 4 подсоединяется к входу усилителя 7, и пере- заряжаясь до напряжения - КА, сообщает накопительному конденсатору 6 заряд Щ; =СК,А-К ч(1-1)+КА Д, (1) т е по приходе одной пары разно- полярных импульсов выходное напряжение изменится на величину:(2) где С -. величина емкости конденсатора 6.Решение разностного уравнейия (2) для 1 щ 0,1,2,3, , и при на 893 4 чальном условии ч(0)=ч, имеет вид ч ( 1) = К о А 1-У(1) +ч, У(1), где КО=2 К,/К= сонары - масштабный коэффициент измерения;А - среднее значениевеличин А;, усред ненных на заданном интервале; Щ) = (1; -- К,С,/С) - весовая функция.При / И(х=1) К 1 н д ъ) 1 весоваяфункция Щ 1)- О, т.е. в установившемся режиме- КсА,Поскольку положительное и отрицательное значения импульсов (А и1-А,) подаются на выход сумматора поодному входу (с коэффициентом К,),то этим исключается дополнительнаяпогрешность, вносимая неравенствомпередаточных. характеристик измерительных каналов известного вольтметра. Кроме того, передача разнополярных информационных сигналов поодному измерительному каналу позволяет исключить погрешность, вносимуюналожением на информационный сигналрегулярной помехи выбором частотыимпульсов, поступаемых на коммутирующие клеммы 8 и 9 кратной частотесигнала помехи. Например, есличастота следования входных импульсоввдвое меньше частоты помехи, тоуравнение (1) для такого случаяпримет вид:=с 2, А,- к ч(с)1; (3)т,е. уравнение вида (3) не зависитот амплитуды сигнала помехи и сводится к уравнению (2).В поецлагаемом устройстве исключается погрешность измерения, вызванная неидентичностью характеристикизмерительных каналов известного устройства, и повышается точность засчет снижения влияния помех на результат при одновременном сокращении аппаратурных затрат.При применении вольтметра указанные отличия позволяют за счет сокращения объема аппаратуры также добиться сокращения веса и габаритовустройстваповысить его надежностьи уменьшить энергопотребление.з1151893 Составитель В. Савинцика Техред С. Йовжий кто 4 Подписнокомитета СССРи открытийкая наб д, 4/5 аказ Патент", г ород, ул. Проектна 16/34 Т ВНИИПИ Гасу по делам 13035, Москва