Цифровой измеритель комплексных параметров напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Мо С 01 Н 17/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) ЗаЯВИтЕЛЬ Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной медицинской аппаратуры(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕНИЯЕго недостатком является недоста"точно высокая точность и ограничен -Изобретение относится к областиэлектроизмерительной техники и предназначено для измерения комплексныхпараметров биологической ткани,Известен цифровой прямоугольнокоординатный компенсатор, которыйсодержит усилитель, дискретный делитель, фазочувствительный выпрямитель, источник синфазного и квадратурного коммутирукмих напряжений, переключатель, источник опорного напряжения, устройство сравнения и устройство управления 1,Недостатком его является то, чтоточность этого компенсатора зависит 15от метрологических характеристикфазочувствительного выпрямителя истабильности 90-градусного фазовогосдвига, обеспечиваемого фазосдвигающей цепочкой в источнике коммутирующих напряжений при измерении квадратурной составлякщей. При использовании интегратора в качестве фаэочувствительного выпрямителя требуетсяусреднение его выходного напряженияза время интегрирования. В противномслучае измерение возможны толькона фиксированной частоте, при отклоненниях от которой возникает значительная погрешность.30 Известен также цифровой измерителькомплексных параметров напряжения,содержащий генератор счетных импульсов, аналоговый квадратор, элементыИ, элемент ИЛИ, счетчик импульсов,реверсивный счетчик и счетчик результата, селектор, блок управления,генератор переменного тока, ключи,интегратор, сравнивакщее устройство,источник опорного напряжения, выход генератора переменного тока связан со входом исследуемого объекта,выход которого подключен к сигнальному входу первого ключа, которыйпо выходу связан с выходом второгоключа и входом интегратора, выходкоторого подключен ко входу источника опорного напряжения и входуустройства сравнения, которое по,выходу связано со входом блокауправления, а третий вход - с выходом генератора счетных импульсов,выход источника опорного напряжениясвязан со входом второго ключа,причем входы управления ключей соединены с соответствукцими выходамиблока управления 21,ные .функциональные возможности из-заневозможности измерения У исследуемой цепи.Поставленной цели добиваютсяза счет того, что в. цифровой измеритель комплексных параметров напряжения, содержащий генератор счетныхимпульсов, счетчик, селектор, блок .управления, генератор переменноготока, аналоговый квадратор,два ключа,интегратор, сравнивающее устройство, источник опорного напряжения,выход генератора переменного токасвязан со входом блока управления,входом аналогового квадратора и входом исследуемого объекта, выходкоторого подключен к сигнальномувходу первого ключа, выходы обоихключей соединены со входом интегратора, выход которого подключен ковходу источника опорного напряженияи входу устройства сравнения, выходкоторого соединен со входом блокауправления, выход блока управлениясоединен со входом селектора, выходкоторого соединен со входомсчетчика., а второй вход селектора соединен с выходом генератора счетных импульсов, выходисточника опорного напряжения соединен со входом второго ключа, причемвходы управления ключей соединеныс соответствующими выходами блокауправления, введены два элемента И,элемент ИЛЙ, реверсивный счетчик,счетчик импульсов, вход которогосоединен со вторым выходом селектора, а информационные выходы счетчикарезультата подключены к первым. входам элемента И, вторые входыкоторых соединены с информационнымивыходами счетчика импульсов, а выходы через элемент ИЛИ соединенысуммирукщжл входом реверсивногосчетчика, вычитающий вход которогоподключен к третьему выходу селектора, а выход связан со входомуправления селектора, четвертыйвход которого соединен с устройством сравнения,Схема устройства представлена нафиг.1, а временные диаграммы нафиг,2.Устройство содержит ключ 1, источник 2 опорного напряжения, генератор3 переменного тока, исследуемыйобъект 4, ключ 5, интегратор 6,устройство 7 сравнения, аналоговыйквадратор 8, блок 9 управления, селектор 10, счетччк 11 импульсов,генератор 12 счетных импульсов,элементы 13 И, элемент 14 ИЛИреверсивный счетчик 1 5, счетчикрезультата 16,Выход генератора 3 переменноготока соединен со входом исследуемогообъекта 4 и входами блока 9 управления и аналогового квадратора 8, выход которого также соединен совходом блока 9 управления, одинвыход которого соединен со входомуправления ключа 5, сигнальный вход которого соединен с выходом объекта 4 исследования, а выход - со входоминтегратора 6 и выходом ключа 1,управляющий вход которого соединен с выходом блока 9 управления, а сигнальный вход - с выходом источника2 опорного напряжения, вход управления которого связан с выходом интегратора 6 и входом устройства 7 сравнения, а выход его соединен совходом блока 9 управления и входомселектора 10, другие входы его соединены с выходом блока 9 управления 60 ТЦщсоэЧ .Я ТОтсюда, 4 Ъ- и ц, О ь "Х 1 и выходом генератора 12 счетныхимпульсов, а выходы связаны со входами счетчиков 11, 16 и реверсивногосчетчика 15, выход которого соединен,со входом селектора 10. Информационные выходы счетчиков 11, 16 связанысо входами элементов 13 И схем, выходы которых через элемент 14 ИЛИсобирания подключены ко входу реверсивного счетчика 15.В исходном состоянии счетчики11, 15, 16 находятся в нулевом состоянии, а ключи 1 и 5 закрыты.При измерении синфазной состав- ЗО ляющей сигнал ОЯ), снимаемый свыхода исследуемого объекта, интегрируется в течение промежуткавремени, равного полупериоду Т/2 колебаний выходного напряжения 35 генератора 3 переменного тока. Дляэтого в блоке 9 управления формируется сигнал времени 1 -1 О =Т)2 (фиг .2 в)1на время которого сигналом с блока9 открывается ключ 5. К моменту 1(фи( .2 в,г) напряжение на выходеинтегратора 6 определяется следующим выражением;О = - -щ- сов Ч (1)ТОунт.х игде Г - постоянная времени интегрирования; Т, О - соотве 1 ственно:период и амплитуда колебаний исследуемого сигнала; Ч - угол сдвигафаз между вектором измеряемого напряжения и осью абсцисс,Полярность опорного напряженияОисточника 2 выбирается противоположной полярности напряжения (1) в момен. 1 окончания первого тактаинтегрирования.55 Во втором такте интегрирования(ключ 5 закрыт, а ключ 1 открыт)напряжение Ое интегрируется до момента т 4 (фиг,2 г), когдаТО Оо тдИС- СОВА+б(рОвании синфазной составляющей О ххв счетчике 11 зафиксируется кодчислаУ,ЯТ5 О 4 3 0 П ХХоа при преобразовании квадратурной составляющей 0 Х в реверсивном счетчике 15 - дополнительный код числа 10. До момента обнуления реверсивного счетчика 15 в счетчике 16 зафик-. сируется код числайд Нок - К5 2Таким образом, измерение синфазной и квадратурной составпяющих напряжения обеспечено без применения фаэосдвигающих цепей, что позволило значительно повысить точность измерения в широком частотном диапазоне. На результат преобразования не влияет частота исследуемых колебаний, а также нестабильность частоты генератора счетных импульсов и постоянной времени интегрирования, Их стабильность требуется обеспечить лишь на время аналогоцифрового преобразования, Одновременно расширены функциональные возможности устройства за счет измерения рЧ исследуемой цепи.Формула изобретенияЦифровой. измеритель комплексных параметров напряжения, содержащий генератор счетных импульсов, счетчик, . селектор, блок управления, генератор переменного тока, аналоговый квадратор, два ключа, интегратор, устройство сравнения, источник опорного напряжения, выход генератора переменного тока связан со входом блока управления, входом аналогового квадратора и входом исследуемого объекта, выход которого подключен к сигнальному входу первого ключа, выходыобоих ключей соединены со входоминтегратора, выход которого подключен ко входу источника опорного напряжения и Входу устройства сравнения,выход которого соединен со входомблока управления, выход блока управ -ления соединен со входом селектора,выход которого соединен со входомсчетчика, а второй вход селекторасоединен с выходом генератора счетных импульсов, выход источника опорного напряжения соединен со входомВТОРОГО ключа причем Входы упраВле -ния ключей соединены с соответствующими выходами блока управления, одиниз входов которого подключен к выходу аналогового квадратора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью 20 повышения точности при расширениифункциональных возможностей, в неговведены элементы И, элемент ИЛИ ре -версивный счетчик, счетчик импульсов,вход которого соединен со вторым вы ходом селектора, аинформационныевыходы счетчика результата подключены к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены с инфор.- мационными выходами счетчика импуль сов, а выходы через элемент ИЛИ соединены с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход кото-.рого подключен к третьему выходуселектора, а выход связан со входом 35 управления селектора, четвертый входкоторого соединен с устройством сравнения непосредственно. Источники информации,40 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9457037, кл,301 В 17/06, 1972,2 Авторское свидетельство СССРпо заявке 92452537/21,кл.6 01 В 17/06,14,02.77.711480 Составы Техред Н ель И.БахтинаКовалева . Коррект Редактор Д.Милитеев селовск аказ 32 ктная, 4 илиал -ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Про Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5