Устройство для измерения пикового значения ударного импульса

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 01 К 1.9/04 13 ЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН Н АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 430325, кл. С 01 К 13/02, 1970.2. Авторское свидетельство СССР У 676931, кл. С 01 К 13/02, 1974.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПИКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ УДАРНОГО ИМПУЛЬСА, содержащее последовательно включенные генератор опорной частоты, первый элемент И-НЕ и счетчик импульсов, последовательно включенные первый цифро-аналоговый преобразователь, первый нуль-орган и второй элемент И-НЕ, вто рой нуль-орган, третий элемент И-НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, оперативно-запоминающий узел, второй цифро-аналоговый преобразователь, третий нуль-орган, первый и второй ждущие мультивибраторы, блок считывания и пиковый детектор, причем аналоговый коммутатор, аналогоцифровой преобразователь, оперативно-запоминающий узел и второй цифро.ЯО 1132241 аналоговый преобразователь включеныпоследовательно, сигнальный входаналогового коммутатора соединен склеммами для подключения источникаисследуемых сигналов, выход второгоцифро-аналогового преобразователяподключен к первому, входу второгонуль-органа, третий нуль-орган, первый ждущий мультивибратор, блок считывания и второй ждущий мультивибратор включены последовательно, первый вход третьего нуль-органа соеди-.нен с шиной нулевого потенциала,. вторые входы всех нуль-органов подключены к выходу аналогового коммутатора, выход второго ждущего мультивнбратора соединен с одним из входов третьего элемента И-НЕ, другойвход которого подключен к выходу в орого элемента И-НЕ, а выход - к одному из входов оперативно-запоминающего узла, выход второго нуль-органасоединен с одним из вхо ов вто ого д Рэлемента И-НЕ, выход третьего нуль-.органа подключен к одному из входов М первого элемента И-НЕ, выход опера- ЬР тивно. запоминающего узла соединен Я с одним из входов блока считывания, фЬ выход которого через пиковый детектор подключен к управляющему входу аналогового коммутатора,1132Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначенодля использования в цифровых измери"тельных системах при исследованииимпульсов, обеспечивающих калибровкуударных стендов в процессе лабораторно-стендовых испытаний приборов.Известно устройство для измерениянапряжения, содержащее преобразователь напряжение . - код, вход которогочерез первый переключатель соединен с клеммами для подключения источника исследуемого напряжения и с выходом преобразователя код - напряжение, два регистра памяти, входы которых через второй переключатель подключены к выходу преобразователя напря" жение - код, а выходы соединены с входами блока сравнения кодов, подключенного выходом к входу преобра- . 20зователя код - напряжение 11 1.Недостаток известного устройствазаключается в низком быстродействии,ограничивающим обйасть применения подобного измерителя лишь медленно меняющимися входными сигналами.Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения параметров, и частности пикового значения ударного импульса, содержащее управляемый интегратор, выход которого соединен с первым входом первого нуль-органа и с одним из входных выводов делителя напряжения, другой входной вывод которого подключенк выходу источника опорного напряжения, а выход - к первому входу второго нуль-органа, последовательновключенные генератор опорной частоты,первый элемент И-НЕ и счетчик импульсов, последовательно включенные40второй элемент И-НЕ, соединенный первым входом с выходом генератора опорной частоты, третий элемент ИНЕ ивторой счетчик импульсов вспомогаУ45тельные формирователи сигналов, включенные между выходами:соответствующих нуль-органов и вторыми входамипервого и второго элементов И-НЕ,цифро-аналоговый преобразователь, .входы которого подключены к выходампервого и второго счетчиков импульсов, а выход - к вторым входам обоих нуль-органов, инвертор, включенный между выходом первого счетчика импульсов и вторым входом третьегоэлемента И-НЕ, первый и второй эле-, менты И, первые входы квгорого соединены с выходом третьегО элемента И 241 2 НЕ, а выходы - соответствен 1 о с входами третьего и четвертого счетчиков импульсов, третий и четвертый элемен ты И, первые входы которых подключены к выходу первого элемента И-НЕ, а выходы - соответственно к входам пятого и шестого счетчиков импульсов, триггер управления, один из выходов которого соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И,а другой выход-с вторыми входами второго и четвертого элементов И 21 . Работа указанного устройства базируется на принципе сравнения входного напряжения и напряжения компенсации, вырабатываемого на выходе цифро-аналогового преобразователя и пропорционального цифровому коду, При этом напряжение компенсации всегда догоняет входное напряжение, а в момент сравнения производится запись кода, по которому и воспроизводится искомое пиковое значение. В связи с тем, что пик исследуемого импульсане всегда совпадает с точкой замераза счет дискретности действия цифроаналогового преобразователя, имеетместо существенная ошибка в резуль-тате измерения, причем ее величинатем больше, чем меньше длительностьсигнала.Цель изобретения - повышение точности измерения,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения пикового значения ударного импульса, содержащее последовательно включенныегенератор опорной частоты, первыйэлемент И-НЕ и счетчик импульсов,последовательно включенные первыйцифра-аналоговый преобразователь,первый нуль-орган и второй элементИ-НЕ, второй нуль-орган, третий элемент И-НЕ, введены аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразова-.тель, .оперативно-запоминающий узел,второй цифро-аналоговый преобразователь, третий нуль-орган, первый ивторой ждущие мультивибраторы, блоксчитывания.и пиковый детектор, причем аналоговый коммутатор, аналогоцифровой преобразователь, оперативно-запоминающий узел и второй цифроаналоговый преобразователь включеныпоследовательно, сигнальный вход аналогового коммутатора соединен с клеммами для подключения источника исследуемых сигналов, выход второго цифро3 1132 аналогового преобразователя подключен к первому входу второго нуль-органа, третий нуль-орган, первый ждущий мультивибратор, блок считывания и второй ждущий мультивибратор включены после"5 довательно, первый вход третьего нуль- органа соединен с шиной нулевого потенциала, вторые входы всех нуль- .органов подключены к выходу аналогового коммутатора, выход второго ждущего мультивибратора соединен с одним из входов третьего элемента И-НЕ, другой вход котброго подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к одному из входов оперативно 15 запоминающего узла, выход второго нуль-органа соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, выход третьего нуль-органа подключен к одному из входов первого элемента И-НЕ, вы 20 ход оперативно-запоминающего узла соединен с одним из входов блока считывания, выход которого через пико. - вый детектор подключен к управляющему входу аналогового коммутатора.5На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 (а-л) - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу. Устройство содержит аналоговый коммутатор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, цифро-аналоговые преобразователи 3 и 4, оперативно-запоминающий узел 5, нуль-органы 6-8, элементы 9-11 И-НЕ;генератор 12 опоР ной частоты, счетчик 13 импульсов, ждущие мультивибраторы 14 и 15, блок 16 считывания, пиковый детектор 17, Генератор 12 опорной частоты, элемент 11 И-НЕ и счетчик 13 импульсов вклю чены последовательно. Также последовательно в группах включены цифроаналоговый преобразователь 3, нуль- орган 6 и элемент 9 И-НЕ, аналоговый коммутатор 1, аналого-цифровой пре-45 образователь 2; оперативно-запоминающий.узел 5 и цифро-аналоговый преобразователь.4; нуль-орган 8, ждущий мультивибратор 14, блок 16 считывания и ждущий мультивибратор 15. Сиг нальный вход аналогового коммутатора 1 соединен с клеммами для подключения источника исследуемых сигналов. Выход цифро-аналогового преобразователя 4 подключен к первому входу нуль-др гана 7. Первый вход нуль-органа 8 соединеч с шиной нулевого потенци,ала. Вторые входы нуль-органов 6-8 241 .4,подключены к выходу аналогового коммутатора 1. Выход ждущего мультивиб. ратора 15 соединен с одним из входов элемента О И-НЕ, другой вход о которого подключен к выходу элемента 9 И-НЕ., а выход - к одному из входов оперативно-запоминающего узла 5, Выход нуль-органа 7 соединен с одним из входов элемента 9 И-НЕ, Выход нуль-органа 8 подключен к одному из входов элемента 11 И-НЕ, Выход оперативно-запоминающего узла 5 соеди-, нен с одним из входов блока 16 считывания, выход которого через пиковый детектор 17 подключен к управляющему входу аналогового коммутатора 1.Устройство работает следующим об- разом.Входной измеряемый сигнал Ибк (фиг, 2 а) поступает на сигнальный вход аналогового коммутатора 1, на управляющем входе которого присутствует логический "О". С выхода коммутатора 1 сигнал Ц (фиг. 2 б) направляется на вход аналого-цифрового преобразователя 2 и иа соответствующие входы нуль-органов 6-8. Аналого-цифровой преобразователь 2 преобразует поступающий сигнал в последовательность цифровых кодов,которые поступают на вход оперативно-запоминающего узла 5 и на вход цифро-аналогового преобразователя 3. С выхода цифро-аналогового преобразователя 3 аналоговый сигнал И (фиг. 2 б), пропорциональный цифровому коду, подводится к инверсному входу нуль-органа 6, где сравнивается с входным сигналом И 8. За счет того, что аналого-цифровой преобразователь 2 задерживает сигнал на время преобразования, на выходе 1 цифро-аналогового преобразователя 3 сигнал возникает с задержкой и на инверсном входе нуль-органа 6 происходит отставание сигнала от Ц Нуль-орган 6 включен так, что если сигнал на прямом входе, подключенном непосредственно к выходу коммутатора 1, больше, чем на инверсном, на выходе нуль-органа 6 присутствует логическая "1", если наоборот - логический "О". Поэтому за счет .отставания сигнала на инверсном входе нуль-органа 6 при нарастании сигнала Ц в сигнале Ц на выходе нуль-органа 6 будет присутствовать логическая "1", а при спаде сигнала - логический "О" (фиг. 2 в).Оперативно-запоминающий узел 5 собран на основе 0 -триггеров и запись в него осуществляется тогда, когда на входе записи возникает отрицательный перепад сигнала (задний 5 фронт импульса).,Если же на входе записи присутствует логическая "1", цифровая информация без искажений проходит на выход оперативно-запоминающего узла 5 и поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 4, с выхода которого сигнал поступает на инверсный вход нуль-органа 7, где сравнивается с входным сигналом Ц . Выходной сигнал Ц нуль-органа 7 изображен на фиг. 2 г.При появлении на входе устройства нарастающего сигнала Ц на обоих входах элемента 9 И-НЕ возникают сигналы логической 1 , а на его выходе -м 11 1120 сигнал логического "0", который инвертируется элементом 10 И-НЕ (фиг.2 е), Логическая "1" с выхода элемента 10 И-НЕ поступает на вход записи опера 25 тивно-запоминающего узла 5, поэтому информация, подводящая к входу оперативно-запоминающего узла 5, направляется на вход цифро-аналогового преобразователя 4. Сигнал с выхода которого поступает на инверсный вход нуль- органа 7, где сравнивается с входным сигналом О. На выходе нуль-органа 7 формируется логическая "1". При спаде сигнала, т.е, при переходе через вершину пика, на выходах нуль-орга нов 6 и 7 возникают сигналы логического "0" и в оперативно-запоминающем узле 5 остается записанным цифровой код, пропорциональныйнапряжению максимального пика. Если же теперь напря- ф жение вновь начинает нарастать, то на выходе нуль-органа б вновь возника". ет логическая "1", а на выходе нуль- органа 7 будет присутствовать логический "0", запрещая прохождение логичес ,кой" 1" от выхода нуль-органа 6 к входу записи оперативно-запоминающего узла 5, Информация в оперативно-запоминающем узле 5 будет сохраняться до тех пор, пока напряжение Рак на 50 входе устройства не превысит аналоговый сигнал И(фиг. 2 д), поступающий на инверсный вход нуль-органа 7 с выхода цифро-аналогового преобразователя 4, преобразующего цифровой 55 код оперативно-запоминающего узла 5. Как только напряжение Ифпревыснт.напряжение Ц нуль-орган 7 сформирует на выходе логическую "1", раз решая прохождение через оперативно- запоминающий узел 5 цифровых кодов, пропорциональных входному аналоговому сигналу И.При появлении аналогового сигнала, отличного от нуля, нуль-орган 8 переходит в состояние логической "1" .(фиг, 2 ж), разрешая прохождение импульсов калиброванной частоты от генератора 12 опорной частоты через элемент 11 И-НЕ в счетчик 13 импульсов. Последний подсчитывает импульсы до тех пор, пока аналоговый входной сигнал Щ в первый раз не сравняется с нулем, после чего на выходе нуль- органа 8 возникает сигнал логичеси пкого 0 , предотвращая поступление импульсов от генератора 12 в счетчик 13, На счетчике 13 формируется цифровой код длительности импульса входного аналогового сигнала Ио,рк э который может быть индицирован на цифровом табло, либо введен в ЭВМ.Сигнал отрицательного перепада на выходе нуль-органа 8 (задний фронт) запускает ждущий мультивибратор 14, который формирует сигнал(фиг,2 з) запуска для блока 16 считывания информации, которым может быть либо ЭВМ, либо устройство преобразования двоичного кода в десятичное число с индикацией полученного значения величины амплитуды пика. Блок 16 начинает считывание информации из оперативно-эапоминающего узла 5. При этом на его информационном выходе возникает сигнал логической "1" (фиг. 2 и), переключающий входной аналоговый коммутатор 1, эаземляя вход устройства (т.е. вход аналогоцифрового преобразователя 2 и нуль- органов 6-8). По окончании считывания сигнал логической "1" пропадает, но на управляющем входе коммутатора 1 напряжение (фиг. 2 к) спадает медленно эа счет введения пикового детектора 17, и еще некоторое время коммутатор 1 находится в состоянии, когда вход устройства заземлен. Задний фронт сигнала с выхода блока 16 считывания запускает ждущий мульти- вибратор 15, формирующий сигнал логического "0" (фиг. 2 л). Этот сигнал поступает на один из входов элемента 10 И-НЕ, формируя сигнал логической "1" на входе записи оперативно- запоминающего узла 5Поскольку вэто время на входе аналого-цифрового преобразователя 2 сигнал равен нулю, на его выходе также формируются логические "О", которые и записываются в оперативно-запоминающий узел 5. Последний обнуляется и устрой ство подготавливается к приему и обработке следующего пикового сигнала.Ударные импульсы, как правило, име ют затухающий характер, поэтому для предотвращения воздействия затухающих пиков на запуск устройства и считывания ложной информации о величине пиков, следующих за первым (основным), емкость пикового детектора 17, управляющего переключением аналогового коммутатора 1, подобрана. такой,чтобы входы аналого-циФрового преобразователя 2 и нуль-органов 6, 7 и особенно 8 быпи закорочены все время,пока длится:затухающий процесс (ориен 5 тировочно фмО, 1 с), после чего устройство вновь подключается к измерительной линии, а выход коммутатора 1 к входу аналого-цифрового преобразо-фвателя 2,Таким образом, предлагаемое устрой-,ство позволяет измерять амплитуды сигнала с повышенной точностью за счеттого, что запись максимального значения,всегда происходит тогда, когдазнак градиента изменяется с положительного на отрицательный, т.е. в са-мой вершине пика.1132241 ставитель Л. Морозхред Ж.Кастелевич едактор М, Петрова каз 9786/38 одписно ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная,ВНИИПИ по д 113035, Тираа 710 осударственного комит ам изобретений и откр сква, Ж, Раушская а СССРийб., д. 4 орректор Е. Сирохман