Способ измерения амплитуды переменного напряжения инфразвуковой частоты и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1) 2802 4 С 01 К 9 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1045142, кл. С 01 К 19/04, 1982.Стащук В.Д., Панчул В.А. Прибордля измерения фаз и амплитуд гармонических колебаний в диапазоне инфранизких частот.-Измерительная техника, 1976, У 11, с. 75, рис. 2. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИНФРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области электроизмерений. Может быть использовано в приборах для измерения амплитуды напряжения инфразвуковой частоты. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигаетсяуменьшением влияния соотношения между уровнями опорного и измеряемогонапряжений иа точность преобразования. Согласно данному способу с полуволной измеряемого напряжениясравнивают переменное опорное напряжение (ОН) высокой частоты, определяют измерение интервала времени, втечение которого ОН в двух соседнихпериодах превышает измеряемое. Определяют период измеряемого напряже"ния и умножают упомянутое иэйенениеинтервала времени на период измеряемого напряжения и на постоянный ко.эффициент, равный половине произведения амплитуды ОН на квадрат егочастоты. Работа устройства, реализующего способ, поясняется по функциональной схеме устройства и временнымдиаграммам в описании изобретения.2 с.п. ф-лы, 3 ил.1228025 2ратора 1 соединен с входом ждущего о мультивибратора 12, выход которогоподключен к входу триггера 13 и первыми входами первого 14 и второго15 логических элементов 2 И. Выходусилителя-ограничителя 3 соединен свторым входом первого логического элемента 2 И 14, выход которого подключен квходу ячейки 11 безвентильного счет 1 О чика по модулю .на триВыход второго а. комнаратора 2 соединен с вторым входом второго логического элемента 2 И я 15, выход которого подключен к управляющему входу первого йключа 6. Вы 15 ход триггера 13 подключен к управляющему входу второго ключа 7.Сущность способа измерения амплитуды переменного напряжения инфранизкой частоты заключается в том, что л О сравнивают измеряемое напряжениеБ здпйй с опорным переменным напряжением Б,э 3.пьй высокой частоты (,3 М 5),Сравнение производят для полуволныизмеряемого напряжения вблизи его5 нулевого значения (фиг. 1 а), Поскольку измеряемое напряжение близко кпостоянному (фиг. 1 б) на интервале,равном полупериоду опорного напряжения, то интервалы времени30 Изменение интервалов времени, в течение которых соседние полуволны опорного напряжения превьппают измеряемое,соз - , (2 ГК+ 2) 4 Т 1 Бь= - Я - н он Фй о)П11х 41 Я о1д Т к 2 Кх Т = - - период измеряемого напря 2% х Я жения.Изобретение относится к электроиэмерениям и может быть использованв приборах для измерения амплитудынапряжения инфраэвуковой частоты.Цель изобретения - повышение точности путем уменьшения влияния соотношения между уровнем опорного напряжения и величиной измеряемогонапряжения.На фиг. 1 приведены временные диаграммы, поясняющие сущность способизмерения амплитуды переменного напряжения; на. фиг. 2 - функциональнасхема устройства для осуществленияспособа; на фиг. 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.Способ измерения амплитуды переменного напряжения инфранизких частот заключается в том, что с полувоной измеряемого напряжения сравнивапеременное опорное напряжение высокчастоты вблизи нулевого уровня измеряемого напряжения, определяют изменение интервала времени, в течениекоторого опорное напряжение в двухсоседних периодах превьппает иэмеряемое, определяют период измеряемогонапряжения и умножают упомянутое иэменение интервала времени .на периодизмеряемого напряжения и на постоянный коэффициент, равный половинепроизведения амплитуды опорного напряжения на квадрат его частоты,Устройство для измерения амплитуды35переменного напряжения инфраниэкойчастоты содержит первый компаратор 1,первый вход которого соединен с входной шиной, а второй - с общей шиной,второй компаратор 2, первый вход которого подключен к входной шине, авторой - к входу усилителя - ограничителя 3 и выходу источника 4 переменного опорного напряжения высокойчастоты генератор 5 тактовых импуль 145сов, выход которого соединен с входами первого 6 и второго 7 управляемыхключей счетчик 8 импульсов с инди 1отсюдакатором. Вход счетчика 8 импульсов"оединен с выходом умножителя 9 чис 50ло-импульсных кодов, один вход которого подключен к выходу второго ключа 7, а другой - к выходу реверсивного счетчика 1 О импульсов, первыйи второй управляющие входы которого55где Еподключены к выходам ячейки 11 безвентильного счетчика по модулю натри, а управляющий вход - к выходупервого ключа 6.Выход первого компа - частота опорного напряжеония;ПолПроизведение - представляет2собой постоянный заранее известный коэффициент, так как Б и Й изотвестны.Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения инфранизкой частоты работает следующим образом. 40 Первый компаратор 1 формирует при переходе измеряемого напряжения через нуль импульс напряжения (фиг. Зв), длительность которого .равна длительности полупериода измеряемого напряжения (фиг. За). Одновременно на вы 15 ходе ждущего мультивибратора 12 формируется импульс длительностью больше трех, но меньше четырех периодов опор. ного напряжения высокой частоты (фиг. Зб) формируемого источником 41 20 опорного напряжения. Под воздействием ждущего мультивибратора 12 триггер 13 формирует импульс с длительностью, равной периоду измеряемого напряжения, задержанный на длительность им 25 пульса мультивибратора 12. Выходной импульс триггера 13 открывает управляемый ключ 7, который пропускает импульсы с выхода генератора 5 тактовых импульсов на второй вход умножителя 9 число-импульсных кодов. Таким об 30 разом, число импульсов, поступающих на этот вход умножителя 9, соответствует длительности периода измеряемого напряжения Т , Выходной импульсхждущего мультивибратора 12 поступает 35 также на первые входы логических элементов 2 И 14 и 15, логический эле)мент 2 И 15 формирует импульс управления ключом 6 при поступлении на его второй вход сигнала от второго компаратора 2, возникающего при превьппении амплитуды опорного переменнбго напряжения над амплитудой изме-. ряемого напряжения. Таким образом, ключ 6 пропускает на счетный вход реверсивного счетчика О импульсы от генератора тактовых импульсов 5 в интервалы времени, в которые амплитуда опорного напряжения превышает амплитуду измеряемого напряжения, 50 Усилитель-ограничитель 3 формирует прямоугольные импульсы, соответствующие полуволнам опорного напряжения, полярность которых совпадает с полярностью измеряемого напряжения при их 55 сравнении (фиг. Зд), а логический элемент 2 И 14 пропускает с выхода усилителя-ограничителя 3 на вход ячейки 11 безвентильного счетчика помодулю на три импульса, совпадающиес выходным импульсом ждущего мульти.вибратора 12. Ячейка 11 не пропускает на выход первый из входных импульсов. Второй импульс ячейка 11пропускает на первый выход и на первый управляющий вход реверсивногосчетчика 10, а третий - на второйвыход и на второй управляющий входреверсивного счетчика 10 Под воздействием импульса на первом управляющем входе реверсивный счетчик 10суммирует импульсы на его счетномвходе, а под воздействием импульсана втором управляющем входе - вычитает из суммы количество импульсов,поступающих в это время на счетныйвход. Таким образом, число импульсов,определяющее выходной код реверсив"ного счетчика 10, соответствует изменению интервала времени, в течениекоторого амплитуда соседних полуволнопорного напряжения превышает амплитуду измеряемого напряжения.В результате перемножения входных сигналов умножитель 9 число-импульсных кодов формирует сигнал,соответствующий произведению упомянутого изменения временных интервалов на период измеряемого напряжения, который измеряется счетчиком8. Поскольку величина измеряемогосигнала пропорциональна числу тактовых импульсов за период Т путемкаустановки соответствующего значенияпериода тактовых импульсов можнообеспечить умножение результата налюбой постоянный известный коэффициент, .в данном случае на половинупроизведения амплитуды опорного нанпряжения на квадрат его частоты.Экспериментально установлено, чтопогрешность преобразования не превышает 0,6 Х. Таким образом, снижаетсязависимость точности преобразованияот соотношения уровней порогового иизмеряемого напряжений и тем самымобеспечиваетсяповышение точности.Кроме того одноканальная структура устройства также способствует повышениюточности,Формула изобретения1. Способ измерения амплитуды переменного напряжения инфразвуковой частоть;, заключающийся в сравнении опорного напряжения с полуволной из 1228025меряемого напряжения и измерении интервала времени по результатам сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности в качестве опорного напряжения используют переменное напряжение высокой частоты, сравнение осуществляют вблизи нулевого значения измеряемого напряжения, измеряют изменение времени превьппения опорным напряжением измеряемого в двух соседних периодах опорного напряжения, определяют период измеряемого напряжения, умножают упомянутое изменение времени на период измеряемого напряжения и на постоянный коэффициент, равный половине произведения амплитуды опорного напряжения на квадрат его частоты.2. Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения инфра- звуковой частоты, содержащее первый компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной, второй компаратор, усилитель-ограничитель, триг гер, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входами первого и второго управляемых ключей и счетчик импульсов с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности, в него дополнительно введены источник переменного опорного напряжения высокой частоты, ждущий мультивибратор, первый и второй логические элементы 2 И, ячейка безвентильного счетчика по модулю на три, реверсивный счетчик импульсов и умножитель число-импульс.ных кодов, при этом второй вход первого компаратора подключен к общейшине, а его выход - к.входу ждущегомультивибратора, выход которого соединен с входом триггера и первымивходами логических элементов 2 И, первый вход второго. компаратора подключен к входной шине, а второй вход -к выходу источника переменного опорного напряжения и входу усилителяограничителя, выход которого подключен к второму входу первогологического элемента 2 И,выход второго компаратора подключен к второмувходу второго логического элемента2 И, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выходкоторого подключен к счетному входуреверсивного счетчика импульсов, выход первого логического элемента 2 Исоединен с входом ячейки безвентильного счетчика по модулю на три, первый выход которой подключен к первому управляющему входу реверсивногосчетчика импульсов, а второй выход - кего второму управляющему входу, выходреверсивного счетчика импульсов подключен к первому входу умножителячисло-импульсных кодов, второй входкоторого подключен к выходу второгоключа, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а выходумножителя число-импульсных кодовсоединен с входом счетчика импульсов,1228925 фаз Дф Составитель А Редактор Л. Пчелинская Техред В.КадачковскииКорректор О ова писное 4/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4 аказ 2283/45 ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москв