Устройство для измерения электрических величин

(53 НИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТО МУ СВ ЕЛЬСТВУ и технологиьнои техники анов, Самонастпробным сигна-14, рис. 1,5 б.ИЗМЕРЕНИЯ ИНя к измерительГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(46) 23.07.93. Бюл. М 27 (71) Научно-исследователь ческий институт вычислител (72) В,С,Эстрин и Б.А.Волко (56) И.П.Гринберг и С.Г.Тар раивающиеся усилители с лом. М.: Энергия, 1978, с. 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛ Е КТРИЧ ЕСКИХ В ЕЛ ИЧ (57) Изобретение относитс нои технике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измерения магнитных и электрических параметров магнигных лент и дисков, Цель изобретения - повышение точности и быстродействия, достигается введением в устройство входного коммутатора 2, пикового детектора 5, аналого-цифрового преобразователя 6, микропроцессорного блока 7 и усилителя 9, Устройство содержит также входной коммутатор 1, усилитель 3, выходной коммутатор 4 и аттенюатор 8. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может бьть использовано ваппаратуре измерения и контроля магнитных и электрических параметоов магнитныхлент и дисков, в частности в измерительных 5каналах воспроизведения,Целью изобретения является повышение точности быстродействия.На фиг, 1 представлена структурнаясхема устройства для измерения электриче- "0ских величин; на фиг, 2 - временная диаграмма работы устройства,Устройство (фиг, 1) содержит входныекоммутаторы 1 и 2, первый усилитель 3, выходной коммутатор 4, пиковый детектор 5,аналого-цифровой преобразователь б, микропроцессорный блок 7, аттенюатоо 8 и второй усилитель 9.Устройство для измерения электрических величин обеспечивает два вида измерений; измерение величины исследуемогопараметра; измерение отношения двух величин исследуемого параметра.Каждый из этих измерений состоит из3-х тактов:- в 1-ом такте производится измерениевеличины максимальной образцовой меры(О мг)- во 2-ом такте производится измерение величины минимальной образцовой меры (Ом 1)- в 3-ем акте производится измерениевеличины исследуемого параметра (Х),Рассмотрим 1 вид измерений - измере 35ние величины исследуемого параметра. При.этом микропроцессорный блок 7 устанавливает первый 1, второй 2 входные коммутаторы и выходной коммутатор 4 в положение 2,с этого момента начинается процесс калибровки канала усиления, который включает 2первых такта (см, фиг, 2).В первом такте при измерении величины максимальной образцовой меры (1 Л 2), исследуемый сигнал со входа устройствапоступает на вход второго усилителя 9, усиливается, при этом формируется величинамаксимальной образцовой меры (М 2), частота которой равна частоте исследуемого сигнала, Этот сигнал проходит через выходнойкоммутатора 4, пиковый детектор 5 и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя б, который преобразует величинусигнала в цифровой код, который далеезапоминается в блоке памяти микропроцессорного блока 7. Измеренная микропроцессорным блоком 7 величина максимальнойобразцовой меры равна;Ом 2 = М 2 Кп.д. Кп.р. (1), где М 2 - величина максимальной образцовой меры;Кп,д, - коэффициент передачи пикового детектора 5;Кп,р, - коэффициент передачи аналогоцифрового преобразователя 6.Затем микропроцессорный блок 7 переключает второй входной коммутатор 2 и выходной коммутатор 4 в положении 1. С этого момента начинается 2-ой такт измерения величины минимальной образцовой меры (М 1), Сигнал максимальный образцовой меры (М 2) с выхода второго усилителя 9 поступает на аттенюатор 8, который формирует величину минимальной образцовой меры М 1. Сигнал минимальной образцовой меры М 1 с выхода аттенюатора 8 поступает на вход второго входного коммутатора 2, затем с выхода последнего через первый усилитель 3 и выходной коммутатор 4 поступает на вход пикового детектора 5, где детектируется и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6 и далее в микропроцессорный блок 7. Микропроцессорный блок 7 измеряет и запоминает величину минимальной образцовой меры (Ом 1), Эта величина равна:(3) Ом 2 М 2 Кпд Кпр Ом 1 М 1 КусОм 2 М 2 Из условия построения и работы аттенюатора 8 получим: М 1= В 21 д (5)М 2 =- (В 2+ В 2) 1 д, (6) гдед - ток, протекающий через прецизионные резисторы В 1 и В 2 аттенюатора 8,тогда:М 2 (В 1+В 2)1 д В 1+В 2М 1 В 2 1 д В 2 где М- величина минимальной образцовой меры,Ку - коэффициент усиления первого усилителя 3;Кпд - коэффициент передачи пикового детектора 5;Кпр - коэффициент передачи аналогоцифрового преобразователя 6.Решая совместно уравнения 1 и 2, пол- учим(9) ОХА = ХА КусА Кпд Кпр (16) используя формулу (15), получим; 20 д О,Охд = Хд " К., Кпр Ом 2 д(10) Ох = ХКус. ОХА ХА дй Ом 1 А Кпд Кпр Ом 2 В Охоткуда Х =Кус ОХВ Ом 2 А ХВ Я Ом 1 В Кпд Кпр(12) дя Ом 1поэтому: Кус = (8)м 2Для того, чтобы исключить нелинейность пикового детектора 5 и аналого-цифрового преобразователя 6 желательно выбрать; Величина дк не зависит от дестабилизирующих факторов, т.к, В 1 и Кг - прецизионные резисторы, а величину Кус можно оценить с учетом дестабилизирующих факторов по отношению величин Омг и Ом 1.После запоминания измеренной величины минимальной образцовой меры (Ом 1) микропроцессорный блок 7 переключает первый входной коммутатор 1 в положение 1, а второй входной коммутатор 2 - в положение 2, С этого момента начинается третий такт измерения величины исследуемого параметра (Х). Исследуемый сигнал, пройдя через первый входной коммутатор 1 усиливается первым усилителем 3, после выходного коммутатора 4 детектируется пиковым детектором 5 и далее преобразуется аналого-цифровым преобразователем 6 в цифровой код, При условии Кп.д. = 1 и Кпр, = 1, измеренная величина исследуемого параметра Ох запоминается в блоке памяти микропроцессорного блока 7 в виде: Формула (12) является конечной формулой, по которой вычисляют величину исследуемого параметра в заявляемом способе.Рассмотрим работу заявляемого устройства при изменении отношения двух величин исследуемого параметра,Пусть Хд - начальная величина исследуемого параметра, а ХВ - конечная величина исследуемого параметра,Микропроцессорный блок 7 производит измерение величины исследуемого параметра Хд в начальный момент времени по вышеуказанной методике.Из формул (1) и (2): Ом 2 А = М 2 АКпдКпр Ом 1 А = М 1 А КпдКпр КусА (13)5 где: Кусд - коэффициент усиления первого усилителя в начальный момент времени. Решая систему управлений (13), имеем: Ом 2 А М 2 А Кпд КпрОм 1 А = М 1 А Кпд Кпр КусА (14)т.к, дв = -М 1(15)Начальная величина исследуемого параметра Хд будет равна;15 Аналогично конечная величина исследуемого параметра ХВ будет равна: гДе Кусв - коэффиЦиент УсилениЯ пеРвогоусилителя в конечный момент времени,дй Ом;ВОхв = ХВКп.д, Кпр, (19)Ом 2 ВИспользуя формулу (17) и (19), получим35 отношение: Итак, отношение двух близких между собой величин исследуемого параметра и в 45 разные промежутки времени будет иметь вид;Хд Охд Омгд Ом 1 в ХВ Охв Ом 1 д Омгв 50Формула изобретения Устройство для измерения электрических величин содержащее последовательно 55 соединенные с входом устройства первыйвходной коммутатор, первый усилитель и выходной коммутатор, а также аттенюатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него дополнительно введены второй вход1829018 Составитель Л,УстиноваРедактор Т.Иванова Техред М, 1"оргентал Корректор Р.Пилипе аказ 2475 ВНИИП Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ной коммутатор и последовательно соединенные пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорный блок, а также второй усилитель, вход которого подключен к входу устройства. а выход - к аттенюатору и второму входу выходного коммутатора, выход аттенюатора подключен к входу второго входного коммутатора, выход которого подключен к входу первого усилителя, выход выходного коммутатора подключен к входу пикового детектора, а 5 выходы микропроцессорного блока - к управляющим входам входных и выходного коммутаторов.