Стробоскопическое измерительное устройство

(19) (11) 4 О 01 В 13/02 ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ГОСУД ПО ДЕ й, ЙВ 2 т:,ОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ем, что ную пог 4 ь Ю АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 658479, кл. 4 О 01 В 13/02, 1979(57) Изобретение может быть использовано в средствах измерения энергимпульсного оптического излучения,Стробоскопическое измерительное усройство (ССИУ) содержит блок 2 выборки, входную шину, синхронизатор3, генератор 4 пилообразного нап жения, компараторы 5, 8, 25, генераторы 6, 9, 20 ступенчатого напряжения, делитель 18 числа сигналов, формирователь 7 стробирующего импульса, ключи 16, 17, генератор 19 счетных импульсов, элементы И 10-12, 21, 28- 30, элементы ИЛИ 13, 14, 26, 27 триггеры 15, 24, элемент НЕ 31, сумматор 22 шины 32 и 33 сигнала конца измерения и сигнала сброса соответственно, измерительный вход 1, резистивный делитель 23. ССИУ имеет расширенные функциональные воэможности за счет измерения энергии сигналов, причем с их накоплением и усредненипозволяет уменьшить случайрешность измерений. 1 ил.Изобретение относится к технике измерений импульсных сигналов и может быть использовано в средствах Измерения энергии в частности имр 5 Ьульсного оптического излучения.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устрой)",тва.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства,Устройство содержит измерительный ход 1, блок 2 выборки, синхронизаор 3, генератор 4 пилообразного; апряжения (ГПН), первый компаратор 15первый генератор 6 ступенчатого апряжения (СН), формирователь 7 тробирующего импульса, второй комаратор 8, второй генератор 9 стуенчатого напряжения ( ГСН), первый 20 10,второй 11 и третий 12 элементы И,пер" ый 13 и второй 14 элементы ИЛИ, первый риггер 15, первый 16 и второй 17ючи, делитель 18 числа сигналов, генератор 19 счетных импульсов ( ГСИ), 25 т етий генератор 20 ступенчатого напряжения (ГСН), четвертый элемент .рй 21; сумматор 22 Гсуммирующий счетч )г ревисгиввьм делитель 23, второй триггер 24, третий компаратор 2 , третий 26 и четвертый 27 элементИЛИ, пятый 28, шестой 29 и седьмой 3 элементы И, элемейт НЕ 31, шину 32 угнала конца измерения и шину 33 сгнала сброса, К входу блока выборки подсоединена35 водная шина и вход синхронизатора вгход которого через ГПН подсоединен к)первому входу первого компаратора, к другому Входу котОРОГО подключен 40 выход первого ГСН, к входу которого пОдсоединен делитель числа сигналов, а выход первого компаратора через фОрмирователь стробирующего импульса соединен с входом стробирования бло ка выборки, выход которого подключен к входу второго компаратора, другим входом соединенного с выходом второго ГСН, вход которого через первый ключ соединен с генератором счетных импульсов, вход сброса сумматора соеди 5 О нан с шиной сигнала сброса, с которой. соединены также соответствующими входами первый ГСНу а через четвертый и первый элементы ИЛИ - первый триггеру выходом через второй элемент Й)1 И соединенный с входами сброса второго ГСН и первого ключа, и непосредственно - с входом делителя числа сигналов, к шине сброса соответствующими входами подключен через третийэлемент ИЛИ второй триггер, черезчетвертый элемент ИЛИ - делитель числа сигналов и третий ГСН, входом запуска через второй ключ соединенныйс выходом первого ключа, с которымсоединен также один из входов четвертого элемента И, второй вход которого соединен параллельно с выходаминторого элемента ИЛИ и второго триггера, а выход - с входом сумматора,третий компаратор одним из нходовподключен к выходу второго ГСН, вторым входом - к выходу резистивногоделителя, а выходом соединен с однимиз входов пятого, шестого и седьмогоэлементов И, выход второго компаратора через перный элемент И и первыйэлемент ИЛИ,подключен к соответствующему входу первого триггера, одиниз входов второго элемента И соединенс выходом первого компаратора, второй вход - с вторым входом первогоэлемента И, вторым входом второгоключа и выходом второго триггера,третий вход - с выходом первого триггера и входом третьего элемента И,а ныход - с соответствующим входомпервого триггера, второй вход третьего элемента И соединен с выходом делителя числа сигналов, а выход - свторым входом нторого триггера и че-рез шестой элемент И - с входом четвертого элемента ИЛИ, сигнальный выход первого ГСН соединен с вторымвходом пятого элемента И, а черезэлемент НЕ - с вторым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к шине сигнала конца измерения.Устройство работает следующим образом,Синхронизатор 3, ГПН 4, компаратор 5 и ГСН 6 образуют узел регулируемой временной задержки, а совместно с блоком 2 выборки они образуютизвестный стробоскопический измерительный преобразователь временногомасштаба повторяющихся сигналов.Синхронизатор представляет собой пороговый элемент, например компаратор,с опорным уровнем, соответствующимначалу изменения измеряемого сигнала,С появлением повторяющихся измеряемых сигналовначинается накопление первого из мгновенных значенийэтих сигналов с шагом по времени отих начала, обусловленным уровнем дис 1406490криминации синхронизатора 3, установленной ступенью напряжения ГСН 6 и крутизной напряжения ГПН 4. При этом известным образом по сигналам компаратора 5 формирователем 7 формируются стробирующие импульсы, котьрые вблоке 2 выборки "считывают" соответствующее мгновенное значение сигнала, Одновременно сигналом компаратора 5, переданным через элемент И 11,переключается триггер 15. Появившийся при этом единичный сигнал на одном из выходов этого триггера и переданный через элемент ИЛИ 14 деблокирует ГСН 9 и ключ 16, а нулевойсигнал с другого выхода триггераблокирует элемент И 11ГСН 9 и ключ 16 совместно с ГСН 19 и компаратором 8 образуют известный преобразовательвыходного напряжения блока выборкив последовательное число импульсов -код (ПНК). По мере поступления импульсов ГСИ через ключ 16 формируется изменяющееся единичными ступенямиуменьшающееся от максимального значения, либо возрастающее от нулево-.го) напряжение на выходе ГСН 9. Вмомент уравновешивания напряженийблок выборки и ГСН 9 компаратор 8формирует сигнал, которым вновь переключается триггер 15, При этомтриггер 15 соответствующими сигналами деблокирует элемент И 11, блокирует ключ 16 и переключает ГСН 9в исходное состояние, С появлениемочередного сигнала на измерительномвыходе устройства описанный процессстробирования одного и того же мгновенного значения этого сигнала и кодирование этого значения эквивалентным числом импульсов повторяется.Числа импульсов выделяются на выходе ключа 16 между моментами начала кодирования и конца уравновешивания. Эти импульсы через деблокированный ключ 17 поступают на вход ГСН 20 в соответствии с количеством п циклов кодирования одного и того же дискретного значения входного сигнала (при одной и той же ступени выходного напряжения ГСН 6), накапливаются в счетчикеГСН 20 и их сумма преобразуется вэквивалентное напряжение, котороерезистивным делителем 23 делится ви раз (и - целое число)Число изадают делителем 18, который в и разуменьшает число сигналов на его входе, поступающих с триггера 15, т.е. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 задает число п циклов кодирсв=ия одного и то же мгновенного значениявходных сигналов. Резистивный делитель 23 выдает среднее значение накоп.ленных в ГСН 20 и мгновенных значений входного сигнала. Такое накопление и усреднение уменьшает случайнуюпогрешность измерений. Естественно,что емкость счетчика ГСН 20 и егодиапазон выходного напряжения не менее, чем в и раз, должны превышатьаналогичные параметры ГСН 9,С поступлением на вход делителя18 и-го сигнала сигнал на его выходеизменяется на единичный, что вызывает переключение ГСН 6 и увеличениеего выходного напряжения на одну ступень. Тем самым устройство подготавливается к кодированию и накоплениюочередного текущего мгновенного значения входного измеряемого сигналаОдновременно появившимся единичным ,сигналом на выходе делителя 18 деблофкируется элемент И 12С завершением кодирования и-гоотсчета данного мгновенного значенияизмеряемого сигнала переключаетсятриггер 15 и с появлением на его втором выходе единичного сигнала этотсигнал передается через предварительно деблокированный элемент И 12 ипереключает триггер 24. Изменившимся на нулевой сигналом с первого выхода этого триггера блокируются элементы И 1 О и И 11 и ключ 17, а единичным,сигналом со второго выхода,переданным через элемент ИЛИ 14,де-.блокируются ГСН 9 (по входу сброса),ключ 16 и элемент И 21.Единичным сигналом элемента И 12одновременно деблокируется по соответствующему входу элемент И 29.С деблокированием ГСН 9 и ключа16 начинается кодирование выходногонапряжения резистивного делителя 23,т.е, средней величины мгновенногозначения сигнала. Импульсы ГСИ 19 вэтом случае с выхода ключа 16 передаются не в ГСН 20, а через деблокированный элемент И 21 в сумматор 22Момент уравновешивания выходных напряжений делителя 23 и ГСН 9 фиксирует компаратор 25, выходной сигнал которого через деблокированные элементы И 29 и И 28 передается на входсброса ГСН 20 и вход триггера 24соответственно. Передача выходногосигнала компаратора 8 и компаратора1406490 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 через элементы И 10 и И 11 в этомцикле кодирования средней величинымгновенного значения измеряемого сигнала блокирована,Триггер 24, переключаясь в моментуравновешивания по сигналу компаратора 25 в исходное состояние, своимисоответствующйми сигналами вновь деблокирует элементы И 10 и И 11 иключ 17 и блокирует элемент И 21 и,ключ 16, переключая при этом ГСН 9 в,исходное состояние. Одновременно сигналом компаратора 25 в исходные состояния переключаются делитель 18 иГСН 20 и подтверждается исходное состояние триггера 15. С блокированиемэлемента И 21 в сумматоре оказывается записанным код средней величиныекущего мгновенного значения измеяемого сигнала.Таким образом, устройство оказаось подготовленным к очередному цик"у работы - считыванию, кодированию,акоплению и усреднению с последуюей записью полученного кода в суматоре 22 очередного текущего мгноенного значения измеряемого сигнала.Далее устройство работает анало,ично.Благодаря блокированию элементаЙ 11 с началом каждого цикла кодирования реализуется асинхронный режимработы устройства, что делает независимым быстродействие кодирующей ирегистрирующей частей устройства отчастоты входных сигналов.Параллельно с кодированием осуществляется накопление мгновенныхзначений входного сигнала в блокевыборки, что дополнительно снижаетсЛучайную погрешность измерений.Сдвиг по времени между стробирующнми импульсами, формируемыми узломрЕгулируемой временной задержки навыходе компаратора 5, т.е. шаг д 1дискретизации измеряемого сигналапО времени, является равномерным,ПОэтому сумма кодов всех мгновенныхзначений Х; измеряемого сигналаэхвивалентна интегралу функции, описывающей этотсигнал, т.е. в частномслучае энергии Е этого сигнала:Е = .Е ХД 1.Число ш суммируемых мгновенныхзначений задают емкостью счетчикаГСК 6. С появлением последней ш-йступени напряжения на аналоговом выходе ГСН 6, на другом его выходе, подключенном к элементам И 28 и НЕ 31,исходный единичный сигнал изменяется на нулевой и тем самым блокируетсяэлемент И 28 и деблокируется элементИ 30. Это происходит в первом из и циклов определения последнего мгно-. венного значения измеряемого сигнала.С появлением в и-ом цикле сигналакомпаратора 25 этот сигнал будет передан через элемент И 30 на шину 32 устройства в качестве признака окончания измерения текущего значенияэнергии. Хо единичному сигналу на шине 32 выполняется считывание кода изсумматора 22 во внешнюю память, послечего устройство может быть подготовлено к новому измерению очередным внешним сигналом сброса.Таким образом, функции стробоскопического измерительного устройства расширены за счет определения интегралов сигналов, причем с их накоплением и усреднением, что уменьшает случайную погрешность измерений. Ф,о Р м У л а изобретения Стробоскопическое измерительное устройство, содержащее блок выборки, к входу которого подсоединены входная шина и вход синхронизатора, выход которого через генератор пилообразного напряжения подсоединен к пер" вому входу первого компаратора, к другому входу которого подключен выход первого генератора ступенчатого напряжения, к входу которого подсое-. динен делитель числа сигналов, а выход первого компаратора через формирователь стробирующего импульса соединен с входом стробирования блока выборки, выход которого подключен к входу второго компаратора, другим входом соединенного с выходом второго генератора ступенчатого напряжения, вход которого через первый ключ соединен с генератором счетных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введены семь элементов И, четыре элемента ИЛИ, два триггера, третий компаратор, второй ключ, третий генератор ступенчатого напряжения с выходным резистивным делителем, элемент НЕ и сумматор, входом сброса соединенный с шиной сигнала сброса,90 Составитель В.ГригорьевскийТехред М.Ходанич Корректор ВФБутяга Редактор А.Ревин Заказ 3186/39 Тираж 772 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 7 14064 с которой соединены также соответствующими входами первый генератор ступенчатого напряжения, через четвертый и первый элементы ИЛИ - первый5 триггер, выходом через второй элемент ИЛИ, соединенный с входами сброса второго генератрра ступенчатого напряжения и первого ключа и непосредственно - с входом делителя чис ла сигналов, к шине сброса соответствующими входами подключены через тре" тий элемент ИЛИ второй триггер, через четвертый элемент ИЛИ - делитель -числа сигналов и третий генератор 15 ступенчатого напряжения, входом запуска через второй ключ соединенный с выходом первого ключа, с которым соединен также один из входов четвер" того элемента И, второй вход которо го соединен параллельно с выходами второго элемента ИЛИ и второго триггера, а выход - с входом сумматора, третий компаратор одним из входов подключен к выходу второго генерато ра ступенчатого напряжения, вторым входом - к выходу резистивного делителя, а выходом соединен с одними извходов пятого, шестого и седьмогоэлементов И, выход второго компаратора через первый элемент И и первыйэлемент ИЛИ подключен к соответствующему входу первого триггера, один извходов второго элемента И соединенс выходом первого компаратора, второй вход - с вторым входом первогоэлемента И, вторым входом второгоключа и выходом второго триггера,третий вход - с выходомпервого триггера и входом третьего элемента И,а выход- с соответствующим входомпервого триггера, второй вход третьего элемента И соединен с выходом делителя числа сигналов, а выход - свторым входом второго триггера и через шестой элемент И - с входом четвертого элемента ИЛИ, сигнальный выход первого генератора ступенчатогонапряжения соединен с вторым входомпятого элемента И, а через элементНЕ - с вторым входом седьмого элемента. И, выход которого подключен кшине сигнала конца измерения.