Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса

жения) из измерения исключается, Поэтому измерение длительности удар ного процесса производится с большой погрешностью, зависящей от выбранных пороговых уровней, на которых и происходит измерение длительности ударного процесса.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для измерения параметров ударного импульса, содержащее интегратор с логическим управлением, выход которого соединен с первым входом первого нуль- органа и через делитель напряже- ния - с первым входом второго нуль- органа, выходы первого и второго нуль-органов через соответствующие. формирователи импульсов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, генератор опорной частоты, счетные декады младшего и старшего разрядов, выходы которых подключены к входам цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к вторым входам первого и второго нуль- органов, источник опорного напря-: жения, соединенный с вторым вхо" дом делителя напряжения, выход генератора опорной частоты подключен к вторым входам первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входом счетной декады младшего разряда и первым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетной декады старшего разряда, второй выход счетной декады младшего разряда через инвертор соединен с вторым входом третьего логического элемента И-НЕ, дополнительно . введены два операционных. усилителя, декодирующая сетка, ключ, кнопочный переключатель, коммутатор, два нуль-органа, три логических элемен" та И-НЕ и генератор опорной частоты, причем источник опорного напряжения подключен к первым входам коммутатора, выходы которого через декодиру" ющую сетку подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя и к прямому входу первого дополнительного нуль-органа, инвертирующий вход ко" торого соединен с шиной входного сигнала и с инвертирующим входом второго дополнительного нуль-органа, прямой вход которого подключен к выходу второго операционного усилителя, выход второго дополнительного нуль-органа через первый дополнительный логический элемент И-НЕ подключен к одному иэ входов второго дополнительного логического элемента И-НЕ, другой вход которого черезкнопочный переключатель соединенс выходом первого дополнительногонуль-органа, выход второго дополнительного логического элемента И-НЕ 5 подключен к одному из входов третьего дополнительного логического элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с выходом ключа, первый и второй входы которого подключены к вы ходам соответственно основного идополнительного генераторов опорнойчастоты, выход третьего дополнительного логического элемента И-НЕ подключен к выходной шине, а вторыевходы коммутатора - к общей шине,На фиг.1 приведена блок-схемаустройства; на фиг.2 - диаграмма,поясняющая его работу.Цифровое устройство для измерения параметров ударного импульсасодержит интегратор 1 с логическимуправлением, нуль-органы 2-5, источник 6 опорного напряжения, соединенный с делителем 7 напряжения, формирователи 8 и 9 импульсов, логические элементы И-НЕ 10-15, инвер-,тор 16, генераторы 17 и 18 опорнойчастоты, счетные декады 19 и 20соответственно младшего и старшегоразрядов, цифро-аналоговый преобразователь 21, декодирующая сетка22 на резисторах, операционные усилители 23 и 24, кнопочный переключатель 25, коммутатор 26 и ключ 27.Устройство работает следующим 35 образом.Измерение пикового значенияударного импульса осуществляетсяпосредством интегратора 1 с логическим управлением, нуль"органов 2 40 и 3, источника б опорного напряжения,соединенного с делителем 7 напряжения, формирователей 8 и 9, логических элементов И-НЕ 10-12, инвертора 16, .генератора 17 опорной часто ты, счетных декад 19 и 20, соответственно, младшего и старшего разрядов и цифро-аналогового преобразователя 21.При измерении пикового значения 50 ударного импульса на управляющемвходе интегратора 1, с логическимуправлением отсутствует управляющийсигнал, При этом интегратор 1 с логическим управлением работает в 55 режиме усиления. Выход интегратора 1с логическим управлением соединеннепосредственно с одним входомнуль-органа 2 и через делитель 7напряжения с одним входом нуль-органа 3. На другие входы нуль-органов 2 и 3 поступает напряжение свыхода цифро-аналогового преобразователя 21. На выходе нуль-органов 2и 3 образуется положительный перепаднапряжения, если входное напряжение 65 превышает нулевой уровень, формиро65 ватели 8 и 9 преобразуют этот положительный перепад напряжения в сигнал логической единицы, необходимый для управления логическими элементами И-НЕ 10-12. Логические элементы И-НЕ 10-12 пропускают на входы счетных декад 19 и 20 младшего и старшего разрядов импульсы с выхода генератора 17 опорной частоты, Напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 21 повышается до тех пор, пока не сравняется с измеряемым входным напряжением. При этом нуль-органы 2 и 3 имеют на выходах отрицательное напряжение, на выходах формирователей 8 и 9 появляется напряжение, соответствующее логическому нулю, и импульсы счета с генератора 17 опорной частоты на входы счетных декад 19 и 20 младшего и старшего разрядов не поступают, так как логические элементы И-НЕ 10-12 закрыты.При увеличении измеряемого входного напряжения в счетные декады 19 и 20 младшего и старшего разрядов вновь поступают импульсы до выравнивания напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 21 с измеряемым входным напряжением.Измеряемый входной сигнал поступает непосредственно на вход нуль- органа 2, выходное напряжение которого управляет поступлением счетных импульсов на счетную декаду 19 младшего разряда. На вход нуль-органа 3, управляющего счетной декадой 20 старшего разряда, измеряемое напряжение поступает с коэффициентом передачи 0,85-.0,9. Значение резисторов (не показаны) делителя 7 напряжения подобраны таким образом, что по окончании поступления счетных импульсов в счетную декаду 20 старшего разряда на вход счетной декады 19 младшего разряда до момента сравнения напряжений поступает еще 10-15 импульсов. Таким образом, нуль-орган 3 срабатывает раньше, чем нуль-орган 2, и на вход счетной декады 20 старшего разряда импульсы могут поступать только с выхода счетной декады 19 младшего разряда через логический элемент. И-НЕ 12 и инвертор 1 б. В момент сравнения измеряемого входного напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 21 счетные импульсы перестают поступать и на вход счетной декады 19 младшего разряда.Измерение длительности ударного процесса производится следующим образом. Входной измеряемый сигнал поступает кроме интегратора 1 на инвер 5 10 15 20 25 30 35 40 тирующие входы двух нуль-органов 4и 5,На прямые входы этих нуль-органовподаются: отрицательное опорное напряжение на нуль-орган 4 и положительное на нуль-орган 5Величиныопорных напряжений на выходах обоихнуль-органов 4 и 5 равны по абсолютной величине. Получение необходимых опорных напряжений происходитс помощью операционного усилителя 23и двоичной декодирующей сетки 22.С помощью коммутатора 2 б на резисторы декодирующей сетки 22 подается либо опорное напряжение,либо нулевой потенциал. Такимобразом, на выходе операционногоусилителя 23 появляется напряжение,кратное величине 15. ОперационныйПопусилитель 24 инвертирует напряжение,поступающее с выхода операционногоусилителя 23. На выходе операционного усилителя 24 появляется напряжение, кратное величинеПопТаким образом, на прямые входыобоих нуль-органов 4 и 5 поступаютразнополярные опорные напряжения,Уоократные - -,Следовательно, величины опорныхнапряжений составляют от 0 до 13%от максимального пикового значениянапряжения сигнала. Нуль-орган 4выделяет отрезки времени, в течение которых отрицательные полуволны измеряемого напряжения (ударногопроцесса) по абсолютной величинепревжаают уровень отрицательногоопорного напряжения, а нуль-орган5 - отрезки, в течение которых положительные волны измеряемого напряжения (ударного процесса) превышают уровень положительного опорного напряжения,В зависимости от положения кнопочного переключателя 25 измеряетсялибо длительность каждой положительной полуволны напряжения, либо длительность пачки положительных и отрицательных полуволн напряжения. Вовтором случае началом отсчета является момент первого превышения одногоиз установленных опорных напряженийи концом отсчета момент самого последнего пересечения любого установленного уровня,В случае измерения длительностикаждой положительной полуволны на логический элемент И-НЕ 14 подаетсясигнал только с выхода нуль-органа 5.Прямоугольные импульсы с выходануль-органа 5 подаются на логическийэлемент И-НЕ 13, инвертируются и свыхода логического элемента И-НЕ 13уже инвертированные поступают на один из входов логического элементаИ-НЕ 14. На другой вход логическо 947815го элемента И-НЕ 14 сигнал не подается, происходит еще одно инвертирование сигнала с выхода нуль-органа 5. Импульсы с выхода логического элемента И-НЕ 14 подаются на одиниз входов логического элемента И-НЕ15, на другой вход этого элементаподаются импульсы кварцованной частоты с генератора 17 с частотой,например, 10 кГц,Таким образом, на выходе логического элемента И-НЕ 15 появляютсяпачки импульсов частоты 10 кГц длительностью, равной длительности отрезков времени, в течение которыхположительные волны измеряемого сигнала превышают выбранный уровень положительного опорного напряжения.Далее пачки импульсов поступают насчетные декады (не показаны). Вслучае измерения длительности пачки положительных и отрицательныхполуволн на коммутируемый вход логического элемента И-НЕ 15 подаются импульсы с генератора 18 опорнойчастоты с частотой 12,5 кГц, Навторой вход логического элементаИ-НЕ 14 подаются импульсы с выхода. нуль-органа 4. В этом случае на выходе логического элемента И-НЕ 15появляются пачки импульсов, равныепо длительности отрезкам времени,в течение которых положительныеполуволны измеряемого сигнала превышают положительное опорное напряжение, а отрицательные полуволны -отрицательное опорное напряжение.Эти пачки импульсов заполнены импульсами с частотой следования12,5 кГц, Число импульсов во всехпачках суммируется на счетчиках длительности (не показаны).В случае, если число полуволн измеряемого сигнала конечно, и Формасигнала близка к синусоиде, затухающей по экспоненциальному закону,число импульсов, накопленное в счетчиках, соответствует суммарнойдлительности пачек положительныхи отрицательных полуволн. Увеличение частоты генерации опорнойчастоты с 10 до 12,5 кГц позволяетискусственным путем учитывать в итоговом результате ранее неизмеряемыезаштрихованные участки, что повышаетточность измерения.Повышение точности измерения ударного процесса способствует улучшению качества проведения испытанийизделий на ударные перегрузки и вконечном счете повышает качество выпускаемой продукции,Формула изобретения ЦиФровое устройство для измеренияпараметров ударного импульса, содержащее интегратор с логическим уп-.равлением, выход которого соединенс первым входом первого нуль-органаи через делитель напряжения - спервым входом второго нуль-органа, 5 выходы первого и второго нуль-органов через соответствующие формирователи импульсов соединены спервыми входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, ге- О нератор опорной частоты, счетныедекады младшего и старшего разрядов,выходы которых подключены к входамцифро-аналогового преобразователя,выход которого подключен к вторым 15 входам первого и второго нуль-органов, источник опорного напряжения,соединенный с вторым входом делителя напряжения, выход генератораопорной частоты подключен к. вторым 20 1 входам первого и второго элементовИ-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входом счетной декадымладшего разряда и первым входомтретьего элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетной декады старшего разряда, второй выход счетной декады младшего разряда через инвертор соединен с вторымвходом третьего логического элемента И-НЕ, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерений, в него дополнительно введены два операционных усилителя, декодирующая сетка, ключ, кнопочныйпереключатель, коммутатоо, два нульоргана, три логических элементаИ-НЕ и генератор опорной частоты,причем источник опорного напряжения подключен к первым входам коммутатора, выходы которого через 40. декодирующую сетку подключены кинвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого подключен к инвертирующему входувторого операционного усилителя ик прямому входу первого дополнительного нуль-органа, инвертирующий входкоторого соединен с шиной входногосигнала и с инвертирующим входомвторого дополнительного нуль-орга на, прямой вход которого подключенк выходу второго операционного усилителя, выход второго дополнительного нуль-органа через первый дополнительный логический элемент И-НЕподключен к одному из входов второгодополнительного логического элемента И-НЕ, другой вход которого черезкнопочный переключатель соединен свыходом первого дополнительногонуль-, органа, выход второго дополнительного логического элемента И-НЕподключен к одному из входов третьего дополнительного логического элемента И-НЕ, другой вход которогосоединен с выходом ключа, первый и 65 второй входы которого подключены к947815 10 г Составитель.Л.ПлетневаЕ.Папп Техред Т. Фанта Корректор А.Дзятк е ак ное Покомитета СССРи открытийушская наб 4/5 иал ППП Патент; г. Ужгород, ул, Проектна выходам соответственно ссновного и дополнительного генератора опорной частоты, выход третьего дополнительного логического элемента И-НЕ подключен к выходной шине, а вторые входы коммутатора - к общей шине. 5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 648/70 Тираж 427 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, 1. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник под ред. В.В.Клюева. Т. 1. М Машиностроение, 1978, с.424- 425. 2. Авторское свидетельство СССРВ 676931, кл. С 04 Р 10/04, 1974.