Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса

67693 ОЛ ИСАЙ ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт ид-ву -51) М,Кл. 13/02 22) Заявлно 14.06,74 (21) 2032108/18 087064 оединением з вкиГосударствеииый комит СССР ла делам извбретеии и открытий(71) Заявите фРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИАРАМЕТРОВ УДАРНОГО ИМПУЛЬСА Изобретение относимерительным системамменено прн измеренииимпульсов, в частностиимпульсов н площадиимпульса произвольнойИзвестны цифровыемерения напряжений,вые схемы, подключенкадам, которые подклвателю код-,напряжение этаго устройства отно низкая точность изме тся к цифровым изи может быть припараметров ударныхпикового значения нарастания и спада формы,устройства для изодержащие лорогоные к счетным деючены к преобразоК недостаткам этих усгроиств относится невозможность измерения знакопеременных напряжений и малая точность измерения.Наиболее близким техническим решением к пзобретенщо является устройство, содержащее интегратор с логическим управлением, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения - с одним входом второго нуль-органа, выходы нуль-органов соединены с формирователями сигнала, генератор опорной частоты, счетные декады младшего н старшего разрядов, выходы которых подключены к цифро-аналоговому лреобразователю, и источник опорного напряжения, соединенный с делителем напряжения 121. К недостапкамснтся сравнительнор ения.Целью изобретения является повыше ние точности измерения,Поставленная цель достигается за счеттого, что в цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса, содержащее интегратор с логическим управ левием, выход которого соединен с однимвходом первого нуль-органа и через делитель напряжения - с одним, входом второго нуль-органа, выходы нуль-органов сое,динены с формирователями сигнала, гене ратор опорной частоты, счетные декадымладшего и старшего разрядов, выходы которых подключены к цифро-аналоговому преобразователю, и источник опорного напряжения, соединенный с делителем напря жения, введены три логических элемента,И - НЕ и инвертор, выходы формирователей сигнала подключены к одним входам первого и второго логичваких элементов И - НЕ, другие входы которых соединены с 25 выходом генератора опорной частоты, выход первого лопического элемента И - НЕ соединен с входом счетной декады младшего разряда, выход второго логического элемента И - НЕ подключен к одному входу з 0 третьего логического элемента И - НЕ, вы15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ход которого соединен с входом счетной декады старшего разряда, выход счетной декады младшего разряда через инвертор соединен с другим входом третьего логического элвмента И - НЕ, а выход цифро-аналогового преобразователя подключен к другим входам нуль. органов,Кроме того, в устройство дополнительно ,введены две счетные декады младшего разряда и две счетные декады старшего разряда, четыре лопичеоких элемента И и триггер улравления, пер,вый выход которого подключен к одним входам первого и второго логнчвских элементов И, второй выход триггера управления соединен с одними входами третьего и четвертого логических элементов И, другие входы первого и третьего логических элементов И подключены к выходу третьего логичеокого элемента И - НЕ, другие входы второго и чет. вертого логических элементов И соединены с выходом первого логического элемента И - НЕ, выходы первого и третьего логических элементов И подключены к входам соответствующлх дополнительных счетных декад старшего разряда, а выходы второго и четвертого логических элементов И соединены с входами соответствующих дополнительных счетных декад младшего разряда.На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового устройства для измерения параметров ударного импульса; на фнг. 2 и 3 - эпюры, поясняющие работу устройства.Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса содержит интегратор 1 с логическим управлением, нуль-органы 2 и 3, источник 4 опорного напряжения, соединенный с делителем 5 напряжения, формирователи б и 7 сигнала, логичеокие элементы И - НЕ 8, 9 и 10, ге,нератор 11 опорной частоты, инвертор 12, счетные декады 13 - 15 младшего разряда, счетные декады 1 б - 18 старшего разряда, цифро-аналоговый преобразователь 19, триггер управления 20 и логические элементы И 21 - 24,Устройство работает следующим образом,В начальный момент импульсом(фиг. 2 б), приходящим на шину Сброс не показана), счетные декады 13 - 15 младшего разряда и счетные декады 15 - 18 старшего разряда устанавливаются в положение О, на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 образуется напряжение, равное нулю, Прп измерении пикового з,начения ударного импульса на управляющем входе 25 ичтегратора 1 с логическим управлением отсутствует управляющий сигнал, При этом интегратор 1 с логическим управлеяием работает в режиме усиления, Выход интегратора 1 с логическим управлением соединен нвпосредствечно с одним входом нуль-органа 2 и через делитель 5 напряжения с одним входом нуль-органа 3, На другие входы нуль-орга,нов 2 и 3 поступает напряжение с выхода цифро-аналогового преобразователя 19.На выходе нуль-органов 2 и 3 образуется положительный перепад напряжения, если входное,напряжение превышает нулевой уровень. Формирователи б и 7 сигнала преобразуют этот положительный перепад напряжения в сигнал, необходимый для управления логическими элементами И - НЕ 8, 9 и 10, логическая единица. Логические элементы И - НЕ 8, 9 и 10 пропускают на входы счетных декад 13 и 1 б младшего и старшего разрядов импульсы с выхода генератора 11 опорной частоты. Напряже,ние на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 повышается до тех пор, пока не сравняется с измеряемым входным напряжением (фиг. 2 а). При этом нуль-органы 2 и 3 будут иметь на выходах отрицательное напряжение, на выходах формирователей б и 7 сигнала появляется напряжение, соответствующее логическому нулю, и импульсы счета с генератора 11 опорной частоты на входы счетных декад 13 и 1 б младшего и старейшего разрядов не поступают, так как логические элементы И - НЕ 8, 9 и 10 закрыты.При увеличении измеряемого входного напряжения в счетные декады 13 и 1 б младшегои старшего разрядов вновь будут поступать импульсы до выравнивания напрякения на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 с измеряемым входным напряжением.При уменьшении измеряемого .входного напряжения импульсы счета с генератора 11 опорной частоты в счетные декады 13 н 1 б младшего и старщего разрядов не поступаюти напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 19 остается на прежнем уровне до тех пор, пока на шину сброса не поступит импульс сброса или входное измеряеиое напряжение вновь не начнет увеличиваться и не превысит ранее измеренный уровень напряжения, Для повышения быстродействия устройства и для обеспечения возможности измерения им. пульсов малой длительности в устройстве используется принцип параллельного поступления счетных импульсов на входы счетных декад 13 и 1 б младшего и старшего разрядов,Измеряемый входной сигнал поступает непосредственно на вход нуль-органа 2. выходное напряжение которого управляет поступлением счетных импульсов на счетную декаду 13 младшего разряда. На вход нуль-органа 3, управляющего счетной декадой 1 б старшего разряда, измеряемое напряжение поступает с коэффициентом передачи 0,85 - 0,9. Значение резисторов делителя 5 напряжения подобраны таким образом, что по окончании поступления счетных импульсов,в счетную декаду 1 б старшего разряда (фиг. 2 в) на вход счетной декады 13 младшего разряда до момента сравнения напряжений поступит еще 10 - 15 импульсов (фиг. 2 г),Таким образом, нуль-орган 3 сработает равьше, чем нуль-орган 2, и на вход счетной декады 1 б старшего разряда импульсы могут поступать только с выхода счетной декады 13 младшего разряда через логический элемент И - НЕ 10 и инвертор 12,В момент сравнен 1 ия измеряемого входного напряжения с выхода цифро-аналогового преобразователя 19 счетные импульсы перестают поступать и на вход счетной декады 13 младшего разряда.При работе устройства в режиме измерения площади нарастания и спада им 1 пульса яапряжения измеряемый импульс ударного ускорения, имеющий один экстремум (фиг, За), поступает на вход интегратора 1 с логическим управлением, на управляющий вход которого одновременно подается прямоугольный импульс (фиг. Зб) длительностью, равной длительности измеряемого импульса на нулевом уровне, При этом разрывается цепь обратной связи интегратора 1 с логическим управлением, ко. торый из режима усиления переходит в режим интегратора. На выходе 1 интегратора 1 с логическим управлением появляется напряжение, пропорциональное площади измеряемого импульса (фиг. Зв).Сигнал с выхода интегратора 1 с логическим управлением измеряется аналогично измерению пикового значения импульса, описа 1 нного ранее (фиг. 3 г, д, е),До момента прохождения максимума измеряемого импульса напряжения триггер управления 20 находится в нулевом состоянии, при этом положительный уровень напряжения (фиг. Зи) с инвертированного выхода триггера управления 20 подается на одни входы логических элементов И 21 и 22, на другие входы которых поступают импульсы высокой частоты с выходов логических элементов И - НЕ 8 и 10.С выходов логических элеметов И 21 и 22 информация о площади нарастания импульсного напряжения в последовательно- параллельном коде подается в счетные декады 14 и 17 (фиг. Зз, и). При прохождении максимума измеряемого напряжения на установочный, вход триггера управления 20 приходит импульс (фиг. Зк), который опрокидывает триггер управления 20, на входах логических элементов И 23 и 24 образуется положительный потенциал (фиг. Зл), а на входах логических элементов И 21 и 22 - нулевой потенциал (фиг, Зк). В результате этого импульсы высокой частоты начинают поступать с выходов логических элементов И - НЕ 8 и ,10 через логические элементы И 23 и 24 на входы счетных декад 1 Б 1 и 18, которые и 1 о 15 20 25 зо 35 4 О 45 50 55 бо 65 фиксируют величину площади спада импульсного напряжения (фиг, 3 м, и).По окончании измерения импульса на управляющий вход интегратора 1 с логическим управлением подается нулевой потенциал, и интегратор 1 с логическим управлеиием разряжается до нулевого уровня.В результате цикла измерения в трех счетных декадах младшего,и старшего разрядов запишется информация о всей площади измеряемого импульсного напряжения (счетные декады 13 и 1 б), площади нарастания (счетные декады 14 и 17) и площади спада (счетные декады 15 и 18) импульсного,н апряжен 1 ия,Параллельная работа счетных декад младшего и старшего разрядов обеспечивает повышение быстродействия работы всего устройства в 3 - 4 раза,Время одного измерения составляет 30 - 40 лксек при частоте следования импульсов с генератора опорной частоты 1 мГц,Ожидаемый экономический эффект от внедрения устройства в народном хозяйстве составляет ориентировочно 300 тыс. руб.1 Формула изобретения 1. Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса, содержащее интегратор с логическим управлением, выход которого соединен с одним входом первого нуль-органа и через делитель напряжения - с одним входом второго нуль-органа, выходы, нуль-органов соединены с формирователем сигнала, генератор опорной частоты, счетные декады младшего и ,старшего разрядов, выходы которых подключены к цифро-аналоговому преобразователю, и источник опорного напряжения, соединенный с делителем напряжения, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три логических элемента И - НЕ и инвертор, выходы формирователей сигнала подключены к одним входам первого и второго логических элементов И - НЕ, другие входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты, выход первого логического элемента И - НЕ соединен с входом счетной декады младшего разряда, выход второго логического элемента И - НЕ подключен к одному входу третьего логического элемента И - НЕ, выход которого соединен с входом счетной декады старшего разряда, выход счетной декады младшего разряда через инвертор соединен с другим входом третьего логического элемента,И - НЕ, а выход цифро-аналогового прсобразователя подключен к другим входам нуль-органов,2. Устройство по п. 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что в него дополнительно введены две счетные декады младшего разряда и двесчетные декады старшего разряда, четыре логических элемента И и триггер управления, первый выход, которого подключен к одним входам первого и второго логических элементов И, второй выход триггера управления соединен с одними входами третьего и четвертого логических элементов И, другие входы первого и третьего логических элементов И подключены к выходу третьего логического элемента И - НЕ, другие входы второго и четвертого логических элементов И соединены с выходом первого логического элемента И - НЕ, выходы первого и третьего логических элементов И подключены и входам соответствующих дополнительных счетных декад старшего разряда, а выходы второго и четвертого логических элементов И соединены с входами соответствующих дополнительных счетных декад младшего разряда,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред, В. М. Шляндина, М., Энергия, 1972, с. 255,2. Патент США3286253, кл, 340-347, 19 бб.Заказ 696/939 Изд445 Тираж 1090 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4(5Тип, Харьк. фил. пред. Патент