Адаптивный измеритель дрейфа цифровых вольтметров

ДЮТВЛЬ ИВУ полнительное к авт, евид. 7.09.76 21) 240 22) аявл риеоедииеиием заявки-) Приоритет -Опубликовано 25. 02,79,бюллетень ГеаудаРатеенньй наинте СССР па делам нзебретенн н етнрмтнй681 публиковании описания 28 Да Б. Кутыркнн, В. В. Регеда, А. В. Темногруд Г. П, Шлыков н В. М, Шлянднн ензенский политехнический институ(54) лддптивный измкРитель и ей цифРовых вольтметРов зобретение отно ехнике и может тся к изм ыть испол счетчика через преобразователь код-напряжение соединен с самопишущим вольтметром и с делителем напряжения, выход которого подключен к второму входу сум мирующего блока; кроме гого, генератор импульсов соединен с входом пуск" поверяемого цифрового вольтметра н через делитель частоты со сбросовымн входами преобразователей числа импульсов в напель вано н жение Целью изобние частотног очности из вольтметров,Постигается это тем, что в ный измеритель дрейфа цифровых метров, содержащий источник об напряжения, выход которого под первому входу сумматора, выход ра через контропнруемый цифров метр соединен с входом блока с кодов, реверсивный счетчик, вых рого соединены с преобразовател напряжение, а его выход - с сам дап тнвволь тазцовоключен сумм й вол авненияоды котоем кодопишущим для экспериментальных исследований и контроля точности цифровых вольтметров.Известен измеритель дрейфа цифровых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, суммирующий блок, генератор импульсов, блок сравнения кодов, делитель частоты, два греобразователя числа импульсов в напряжение, два пороговых элемента, реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, делитель напряжения н самопишущий вольтметр, при этом источник образцового напряжения через суммирующий блок подключен к входу поверяемого цифрового вольтметра, выход которого подключен к входу блока сравнения кодов, соединенным своими выходами с преобразователем числа импульсов в напряжение. Один из выходов через пороговые элементы соединен с входом "сложение реверсивного счетчика, другой - с входом вычитание; выход реверсивного етения является расширдиапазона и повышениеения дрейфа цифровыхвольтметром, и через делитель напряжения - с вторым входом сумматора, генератор импульсов, выход которого соединен с у правляющим входомконтролируемого цифрового вольтметра и входом делителя с частоты, введены три дополнительных реверсивных счетчика, два логических элемента ИЛИ, триггер и два логических элемента И, причем, первый выход блока сравнения кодов,соеаинен с 1 п входами сложение реверсивного счетчика к первого дополнительного реверсивного счетчика, второй выход блока сравнения кодов соединен с входами "вычитание этих счетчиков, а выходы "переполнение+ 13 и "переполнение -" первого дополнительного реверсивного счетчика соединены соответственно с входами сложение" и "вычитание" второго донолнктельного реверсивного счетчика и с обойми входами 20 первогологического элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу триггера, выходы "переполнение + и "переполнение -" второго дополнительного счетчика подключены через второй 2 логический элемент ИЛИ к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, а его инверсный выход соединен с первым входом второго элемента И, причем вы- Зо ходы обоих элементов И соответственно подключены к входам "сложение" и "вычитание" третьего дополнительного реверсивного счетчика, выход которого соединен с управляющими входами реверсивного счетчика, выход делителя частоты подключен к входам обнуления первого к второго дополнительных реверсивных счетчиков, триггера и к второму входу второго элемента И, 40На фкг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая его рабо 1 у.Предлагаемый измеритель содержит источник 1 образцового напряжения, соединенный через сумматор 2 с входом контролируемого цифрового вольтметра 3, выход которого подключен к входу блока 4 сравнения кодов, подключенного, одним своим выходом к входу сложение двух реверсивных счетчиков 5 и 6, авторым " к входу вычитание этих же счетчиков, причем, выход первого реверсивного счетчика 5 соединен с входом преобразователи код-напряжение 7, а выходы переполнение + и "переполнение - второго реверсивного счетчика 6 подключены соответственно к входам сложение" и "вычитание" третьего реверсивного счетчика 8 и к обоим входам первого логического элемента ИЛИ9, выход которого соединен с установочным входом триггера 10, прк этом выходы переполнение +" ипереполнение - третьего реверсивного счетчика8 подключены через логический элементИЛИ 11 к первому входу логическогоэлемента И 12, второй вход которогосоединен с прямым выходом триггера 10,а инверсный выход последнего подключенк первому входу логического элементаИ 13, а выходы логических элементовИ 12 и 13 соответственно подключенык входам"сложение" и вычитание " реверсивного счетчика 14, выход последнегосоединен с управляющими входамипервого реверсивного счетчика 5, а выход преобразователя "код-нанряжение"соединен с входом самопишущего вольтметра 15 и через делитель напряжения16 - с вторым входом сумматора 2,кроме того, генератор импульсов 17 подключен к входу "пуск" контролируемогоцифрового вольтметра 3 и через делительчастоты 18 к сбросовым входам реверсивных счетчиков 6 и 8, триггера 10 и квторому входу логического элементаИ 13,Измеритель работает следующим обрезом. Но начала работы измерителя все счетчики и триггер находятся в нулевом состоянии. На выходе регулируемого образцового источника напряжения устанавливается напряжениеОо"ф О)где М - целое число, соответствующее значению контролируемой точки диапазона измерения контролируемого цифрового вольтметра 15;- шаг квантования данного вольтметре.Напряженке 0 соответствует номи нальной границе, разделяющей соседние М к (Й+ 1)-й кванты. С подключением генератора импульсов 17 к контролируемому цифровому вольтметру 15, последний с частотой генератора импульсов 17 будет выдавать на блок 4 результат ис мерения в вице кода, На второй вход блока 4 подается код, соответствующий числу И . На первом выходе блока 4 по явится единичный сигнал в виде импульса, если значение кода К 4, поступившего с выхода цифрового вольтметра, больше Я, а на втором - если И6 Й, Нри по 649134явлении единичного сигнала на первом выходе блока 4 происходит увеличение кодов, содержащихся в реверсивных счетчиках 5 и 6, на единицу. При появлении единичного импульсного сигнала на вго ром выходе блока 4 происходит уменьшение этих кодов на единицу. Изменение кода, содержащегося в реверсивном счетчике 5, вызывает изменение компенсирующего напряжения на выходе преобразова геля 7. Это напряжение попаегся для регистрации на самопишущий вольтметр 1 5 и через делитель напряжения 16 - на второй вход сумматора 2. В реверсивном счетчике 5 происходит непрерывное ингегф рирование резульгагов сравнения кодов блоком 4.Измеритель представляет собой, таким образом, релейно-импульсную следящую сйсгему, отслеживающую медленное изменение среднего значения инструментальной погрешности, т.е. дрейф. Кроме того, для улучшения сходимосги и расширения частотного диапазона измерения црейфа предлагаемый измеритель имеет возмож 25 ность адаптивно изменять величину шага отработки компенсирующего напряжения.Это достигается благодаря изменению объема основного реверсивного счетчикаЗО 5. Объем младших дополнительных разрядов этого счетчика определяется кодом, записанным в реверсивном счетчике 14, При нулевом состоянии этого реверсивного счетчика объем реверсивного счетчика3 5 имеет некоторое среднее значение между своими максимально и минимально возможными значениями.Изменение кода, содержащегося в реверсивном счетчике 14, происходит следующим образом, В зависимости ог скорости изменения дрейфа количество единичных сигналов, появляющихся на одном из выходов блока 4, будет различно за время наблюдения 3, определяемое нерио дом следования импульсов с делителя частоты 18, При больших скоростях из менения, отслеживаемого сигнала (дрейфа) компенсирующее напряжение не "успевает его скомпенсировать - образуется разбаланс. Вследствие этого возрастает вероятность появления одного из кодов (либо К , либо Н + 1), а сдедователЬно, и число единичных импульсных сигналов, появляющихся на одном из выходов блока 4, Приблизительное равенство числа сигналов на обоих выходах блока 4 будет наблюдаться при равенстве компенсирующего напряжения ца выходе делителя напряжения 16 значению дрейфа. В последнем случае оба реверсивныхсчетчика 6 и 8, интегрирующие результаты сравнения кодов блоком 4, не переполнятся. На их выходах "переполнение +и "переполнение - и на выходах логических элементов ИЛИ 9 и 11 будут нулевые сигналы. Поэтому триггер 10 осганегся в исходном состоянии, а по приходу импульса с делителя частоты 18 навыходе логического эдеменга И 13 появится единичный импульсный сигнал, который уменьшит код, содержащийся в реверсивном счетчике 14, тем самым уменьшится и шаг отработки компенсирующегонапряжения (см. фиг. 2, интервал времени Г ). Если за период 1переполняются по одному из выходов оба реверсивных счетчика 6 и 8, то на входах логических элементов ИЛИ 9 и 11 будутединичные сигналы, триггер 10 и единичном состоянии, ца выходе логическогоэлемента И 12 сигнал "1, а на выходелогического элемента И 13 - сигнал "О".Тем самым произойдет увеличение кодав реверсивном счетчике 14 и увеличится шаг отработки компенсирующего напряжения (см. фиг. 2, интервал временифГ 1 ). И, наконец, если за период Тпроизойдет переполнение по одному извыходов только реверсивного счетчика 6,а реверсивный ечегчик 8 не переполцигся ни по одному из выходов, го на прямом выходе триггера 10 будет сигнал"1", а на инверсном выходе триггера10 - сигнал "О". Поэтому на выходахобоих логических элементов 12 и 13будет сигнал 0", г.е, изменение величины шага обрабо гки компенсирующегонапряжения це произойдет (см. фиг. 2,интервал времени Р ). При описании работы устройства не учитывалось наличие случайной составляющей в спектре инструментальной погрешности Ь (1 ). Так, на фиг. 2 изображен процесс отработки дрейфа в отсутствии случайной составляющей погрешности, где Ц - компенсирующее напряжение обратной связи измерителя дрейфа УАрйе- дрейф инструментальной погрешности контролируемого цифрового вольтметра 3. Случайная составляющая инструментальной погрешности может внести, конечно, искажения в процесс адаптивного изменения шага отработки компенсирующего напряжения, но вероятность такого события мала, Значениеэтой вероягносги будег тем меньше, чем больше объем счетчиков 6 и 8.Форма напряжения на выходе преобразовагеля 7 и его значение, соогвегсгвуег, с учетом коэффициента деления делигеля напряжения 16, форме и значению дрейфа контролируемого цифрового вольгметра 3 и регистрируется с помощью самопишущего вольгметра 15.Такое усгройсгво позволяег огслеживать и регисгрировагь дрейф цифровых вольгмегров в более широком часгогном диапазоне и с меньшей погрешностью.формула изобре генияАдапгивный и мерипнь дрейфа цифровых вольтметров, содержащий исгочник, образцового напряжения, выход которого подключен к первому входу суммагора, выход сумматора через контролируемый цифровой вольгмего соединен с входом блока сравнения кодов, реверсивный счетчик, выходы которого соединены с преобразовагелем код-напряжение, а его выход - с самопишущим вольгмегром и через делитель напряжения - с вторым входом сумматора, генератор импульсов, выход когорого соединен с управляющим входом конгролируемого цифрового вольтмегра и входом делителя частоты, о гл и ч а ю щ и й с я гем, чго, с целью повышения гочносги измерения дрейфа и расширения частотного диапазона, в него введены гри дополнительных реверсивных счетчика, два логических элемента ИЛИ,9134 8григгер и два логических элемента И,причем, первый выход блока сравнениякодов соединен с входами сложение" реверсивного счетчика и первого дополни-тельного реверсивного счетчика, вгоройвыход блока сравнения кодов соединен свходами вычигание" эгих счетчиков, авыходы "переполнение + и "переполнение -" первого дополнительного ревер сивного счетчика соединены соотвегсгвенно с входами "сложение" и вычитание" второго дополнительного реверсивного счетчика и с обоими входами первого логического элеменга ИЛИ, выход ко- И горого подключен к усгановочному входутриггера, выходы переполнение + и переполнение -" второго дополнительногосчетчике подключены через второй логический элемент. ИЛИ к первому входу 2 О первого элеменга И, второй вход когорого соединен в прямым выходом триггера, а его инверсный выход соединен спервым входом второго элеменга И, причем выходы обоих элементов И соогвег-сгвенно подключены к входам "сложениеи "вычитание" третьего дополнигельногореверсивного счегчика, выход которогосоединен с управляющими входами реверсивного счетчика, выход делигеля частоф гы подключен к входам обнуления первого и второго дополнительных реверсивныхсчетчиков, григгера и к второму входувторого элемента И.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРСосгави гель СтароверовРедактор Е Гончар Техред 3.Фанта Корректор Е, ПаВ. 59 ал. ППП "Паген Ужгород, ул. Проекгнаа, 4 аз 615/59ЦНИ Ти Государственного комам изобретений, К, Раушс Подписноегега СССР гкрытийнабд, 4/5