Интегратор с весовым усреднением сигналов

) (11) 01 Ч 3/10 1)5 С 01 К 1 ЕНИЯ ОП И К АВТОРСКОМ ЬСТ СРО.5 НИинфо а е, предя случай гнал жет быть ой аппарацессов.Цельчности изв сил ся к инфо 1 пульсов лов по ехнике, предования случай ных сигналов може бытьппара ческо процессов.повышение точсключения шу стоянного ителя мовН нтег трук атора,урнаяструкинтегния конструк Фиг.1 привед схема интегратурная схема ра; на Фиг, пользуемого ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4331440/31-25 (22) 23.1.87 (46) 07.08.90.Бюл. Иф 29 1(71) Физико-механический инсти . м. Г.В.Карпенко ,(72) О.П,Бухало и П,П.Драбич 53) 550.837,621.327.7 (088.8) 56) Авторское свидетельство С У 883760, кл, С 01 К 19/04, 19Авторское свидетельство ССС Ф 1343378, кл, С 01 Ч 3/1 О, 19 54) ИНТЕГРАТОР С ВЕСОВЫМ УСРЕ М СИГНАЛОВ 57) Изобретение относится к юионно-измерительной техниказначено для интегрировани ьх импульсных биполярных си с весовым усреднением и мо использовано в геофизическ т ре метода переходных про и обретения - повышение то м рений путем исключения шумо Изобретение относит цонно-измерительной т н значено для интегрир,х импульсных биполяр с весовым усреднением использовано в геофизи т)1 ре метода переходных Цель изобретения ности измерений путемтеля постоянного тока и упрощениеконструкции. Цель достигается путеминтегрирования в стробах информационных импульсов и весового усреднениярезультата интегрирования. Интегратор содержит шестиканальный коммутатор аналоговых сигналов, входы управления которого подключены к выходамраспределителя импульсов, усилительпостоянного тока, резистор, интегрирующий и накопительный конденсаторы,Два вывода интегрирующего конденсатора и один вывод накопительного конденсатора через ключи коммутаторасоединены с инвертирующим входом ивыходом усилителя постоянного тока,другой вывод накопительного конденсатора постоянно подключен к выходуусИлителя постоянного тока, а резистор включен между аналоговым входоминтегратора и входом одного из ключей коммутатора. 3 ил.р атор е р ас пред елителя и на фиг. 3 - диаграммы сигна, ясняющие работу интегратора.Интегратор содержит распределитель 1 импульсов, резистор 2, коммутатор 3 аналоговых сигналов, усилитель 4 постоянного тока, интегрирующий конденсатор 5, накопительный конденсатор 6, входную клемму 7 синхронизации, входную клемму 8 аналоговых сигналов и выходную клемму 9, -ричем шесть выходов 10-15 распреде - лителя 1 импульсов соединены с шестью входами управления коммутатор 3 ана 1583859логовых сигналов, вход распределителя 1 импульсов подключен к входной клемме 7, первый и второй аналоговые входы коммутатора 3, а также один вы вод накопительного конденсатора 6 подключены к выходу усилителя 4 пос" тоянного тока, соединенному также с выходной клеммой 9, третий, четвертый и пятый аналоговые входй коммутатора 3 соединены с инвертирующим входом усилителя 4 постоянного тока и шестым выходом коммутатора 3, резистор 2 включен между входной клеммой 8 и шестым аналоговым входом ком мутатора 3, один выход интегрирующего конденсатора 5 соединен с первым и третьим выходами коммутатора 3, второй вывод конденсатора 5 подключен к второму и четвертому йыходу комму татора 3, второй вывод накопительного конденсатора 6 соединен с пятым выходом коммутатора 3, а неинвертирующий вход усилителя 4 подключен к общей шине интегратора. 25Распределитель 1 импульсов содержит выпрямитель 16, диод 17, резистор 18, первый 19 и второй 20 одновибраторы, первый триггер 21, первый 22 и второй 23 элементы совпадений, 30 инвертор 24, дифференцирующий элемент 25, второй триггер 26, третий1 27 и четвертый 28 элементы совпадений, причем вход выпрямителя 16 и один вывод диода 17 соединены с входной клеммой 7 устройства, выход выпрямителя 16 соединен с входом первого. одновибратора 19 и счетным входом триггера 21, второй вывод диода 17подключен к первому выводу резистора18 и установочному входу первого триггера 21, второй вывод резистора18 подключен к общей шине устройства,выход первого одновибратора 19 соединен с входом второго одновибратора 4520, инверсный выход которого является шестым выходом 15 распределителя1, а прямой выход подключен к первымвходам первого 22 и второго 23 элементов совпадений, вторые входы которых соединены соответственно с прямкоми инверсным выходами триггера 21,выход первого элемента 22 совпаденийнепосредственно и через инвертор 24 подключен соответственно к четвертому 13 и пятому 14 выходам распределителя 1, а также к первому входутретьего элемента 27 совпадений непосредственно и через дифференцирующий элемент 25 к установочному входувторого триггера 26, выход второгоэлемента 23 совпадений соединен сосчетным входом второго триггера 26,первым входом четвертого элемента28 совпадений и третьим выходом 12распределителя 1, вторые входы элементов 27 и 28 совпадений подключены к инверсному выходу второго триггера 26, а их выходы - соответственно к первому 10 и второму 11 выходам распределителя 1 импульсов.Работу интегратора (Фиг.3) поясняют диаграмма 29 подлежащего измерению сигнала, поступающего на входную клемму 7, диаграмма 30 синхронизирующего сигнала, из которого форми"руются сигналы управления в распределителе 1 импульсов, диаграмма 31сигнала на выходе одновибратора 19,диаграммы 32 и 33 сигналов на прямом и инверсном выходах одновибратора 20, диаграммы 34-36 сигналов на выходах соответственно элементов 22 и 23 и инвертора 24, диаграмма 37 сигнала на выходе триггера 26 и диаг- раммы 38 и 39 сигналов на выходах элементов 27,и 28.Интегратор работает следующим образом.На входную клемму 8 поступает биполярная последовательность импульсов, подлежащих измерению (диаграмма 29), а на,входную клемму 7 - синхронизирующие импульсы (диаграмма 30), причем полярность подлежащих измерению и синхронизирующих импульсов одинакова. Распределитель 1 формирует на своих выходах 10-15 последовательности импульсов, показан" ные соответственно на диаграммах 38, 39, 35, 34, 36 и 33. Из этих диаг" рами следует, что в исходном состоянии открыты первый, второй и пятый каналы коммутатора 3, так как на его соответствующих входах управления присутствует потенциал логического И 01По приходу положительных информационного и синхронизирующего импульсов закрывается второй и пятый, а открываются четвертый и шестой каналы коммутатора 3, В итоге конденсатор 6 отключается на времяизч цепи отрицательной обратной связи усилителя 4, а вместо него включается конденсатор 5. Последний на протяжении времени.заряжаетсячерез резистор 2 и открытые первыйи.четвертый каналы коммутатора 3 отвходного напряжения А(й) током где К - сопротивление резистора 2,По окончании импульса 8 конденсатор 5 отключается от усилителя4, вместо него включается конденсатор 6, На отключенном конденсаторе5 сохраняется зарядСф иАй(С),1КФгде 3 - номер интегрируемого импульса до прихода отрицательного информационногоимпульса,По приходу отрицательных информационного и синхронизирующего импульсов конденсатор б остается подключенным в цепь отрицательной обратнойсвязи. усилителя 4, куда также навремяподсоединяется через второй и третий открытые каналы коммутатора 3 конденсатор 5. На подключенных конденсаторах устанавливаетсянапряжение 10 30 ц, - 9. . С,+С С,ц(3) т где цЦ ) - выходное напряжение.Следовательно, напряжение на конденсаторе 6 изменится на величину где С, и С- емкости конденсаторов .5 и 6.35Далее на протяжении действия импульсая конденсаторы доэаряжаются током . В момент окончания дейлствия импульсац двум конденсаторам сообщается заряд 2 о 40По окончанию импульса 8 конденсатор 5 отключается от усилителя 4 и закорачивается открытыми первым и вторым каналами коммутатора 3. Таким образом, с поступившегО заряда 2 о вычитается заряд ц " С,ц(1), (где цЦ ) - напряжение на выходе усилителя 4), т.е, конденсатору 6 за один период следования информационных импульсов сообщается заряд 50л2Ч = 2- " = --АаЕ -1 1 К. 1 ц. = ---А(11 -- 1- цЦ),(1)Далее аписа;пый процесс будет многократно повторяться.Решение разностного уравненияпри начальном условии ц(0) = цо имеет вид1"нЦ(3) = - - -А(Е)йе.12КС В установившемся режиме при вы"полнении условия устойчивости 1С(1 напряжение на конденсаС 2торе 6 равно2ц(оо ) = ---А(е)йеС1Ст.е. линейно зависит от измеряемойв ели чины.Принцип действия распределителя 1заключается в следующем,При поступлении на входную клемму 7 устройства разнополярных синхроимпульсов (диаграмма 30, фиг.З)на выходе выпрямителя 16 формируется однополярная последовательностьимпульсов, поступающая на вход одновибратора 19 и счетный вход триггера 2. В результате на выходе одновибратора 19 образуется импульснаяпоследовательность, представленнаяна диаграмме 31 (фиг.З), Задним фронтом импульсов с выхода одновибратора19 запускается одновибратор 20 и наего прямом и инверсном выходах формируются импульсные последовательности, представленные на диаграммах 32и 33 (фиг. 3) соответственно,На прямом и инверсном выходахтриггера 21 вырабатываются коммутирующие импульсы, поступающие на первые входы элементов 22 и 23, на вторые входы которых подается сигнал спрямого выхода одновибратора 20,В результате на выходе элемента22 появляется импульсная последовательность, представленная на диаграм -ме 34 (фиг,З), а на выходе элемента23 в . последовательность импульсов,показанная на диаграмме 35 (фиг.З).С помощью дифференцирующего элемента25 выделяется отрицательный фронтимпульсов на входе элемента 22.Сигнал с выхода элемента 25 подается на вход установки в "0" триггера 26,на счетный вход которого подаются импульсы с выхода элемента 23. В итоге на инверсном выходе триггера 26 формируется сигнал, изображенный на диаграмме 37 (фиг.З), который поступает на первые входы элементов 27 и 28 1 О совпадений. На вторые входы элементов 27 и 28 подаются импульсы напряжения с выходов элементов 22 и 23 совпадений. Выходные сигналы элемен" тов 27 и 28 иллюстрируются диаграм мами 38 и 39 фиг.З), Таким образом, на выходах 10-15 распределителя 1 формируются импульсы управления работой коммутатора 3.2 ОИнтервал усреднения входных значений сигнала задается соотношением дозирующего и накопительного конденс саторов, в частности при= 1 25С переходной процесс заканчивается за один цикл работы устройства; при С-- = 0,5 за 10 циклов с точностью 0,1% при в - = 0,9, за четыре2цикла с погрешностью 0,01%; при С= 0,1 за 60 циклов с погрешСностью 0 07% при в 1 = 0 05 зау оу ф35 100 циклов с точностью 0,4% и т,д. Предлагаемый интегратор, как и известный интегрирует на заданном интервале времени последовательность щ разнополярных импульсов и усредняет результат интегрирования по весовой функции. Однако в нем исключено влияние шумов одного усилителя постоянного тока, за счет чего повышается точ ность. Измерений, и он более простпо конструкцииФормула из обретения Интегратор с весовым усреднением сигналов, содержащий распределитель импульсов, коммутатор аналоговых сигналов, состоящий из шести аналоговых ключей, входы и выходы которых служат входами и выходами коммутатора аналоговых сигналов, интегрирующий и накопительный конденсаторы, резистор и усилитель постоянного тока, причем вход распределителя импульсов служит синхронизирующим входом интегратора, к выходам распределителя импульсов подключены шесть входов управления коммутатора аналоговых сигналов, выход усилителя постоянного тока, служащий выходом интегратора, подключен к первому и второму аналоговому вхо" ду коммутатора аналоговых сигналов, к инвертирующему входу усилителя постоянного тока подключены третий и четвертый аналоговые входы коммутатора аналоговых сигналов, а неинвертирующий вход подключен к общей шине интегратора, один вывод интегрирующего конденсатора соединен с первым и третьим выходом коммутатора аналоговых сигналов, к второму и четвертому выходам которого подключен второй вывод интегрирующего конденсатора, а аналоговым входом чнтегратора служит первый вывод резистора, о т л и ч а ю щ и й" с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения шумов усилителя постоянного тока и упрощения конструкции, второй вывод резистора соединен с шестым аналоговым входом коммутатора аналоговых сигналов, пятый вход и шестой выход которого соединены с инвертирующим входом усилителя постоянного тока, а между пятым выходом коммутатора аналоговых сигналов и выходом усилителя постоянного тока включен накопительный конденсатор.1583859 Корректор О.Кравцова писн и ГКНТ СЧС иям и я наб оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,Гагарина, 101 Составитель В,Попо дактор А,Козориз Техред Л.Серд 1 оковаЗаказ 2252 Тираж 5 б 8ВНИИПИ Государственного комит зобрет113035, Москв Раушс ета по и а, Ж,крытия д. 4/5