SU367443A1 - УСТРОЙСТВО дл ДИСКРЕТИЗАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть применено в телеметрии и при точной магнитной записи механических и тепловых величин дл  временного уплотнени  измер емых сигналов.

Известны устройства дл  дискретизации измерительных сигналов, содержащие в каждом канале параметрические датчики и резисторы, соединенные между собой по мостовой схеме, интеграторы, формирователи, ключи и генератор импульсов.

Однако известные устройства применимы только дл  процессов, ограниченных по частоте , причем верхн   частота изменени  входного воздействи  должна быть по меньщей мере в два раза ниже значени  несущей частоты f( (согласно теореме Котельникова ). Однако измер емые процессы зачастую занимают более широкую полосу частот, значительно превышающую границу 0,5 fo.

При наличии высокочастотной помехи ,5 /о во входном воздействии периодическа  выборка непосредственно входной функции приводит к образованию низкочастотной паразитной модул ции выходных импульсов, что эквивалентно присутствию входного ложного воздействи  низкой, в частности нулевой, частоты.

Цель изобретени  - повышение надежности работы устройства.

Цель достигаетс  тем, что вход мостовой схемы соединен через формирователь с генератором импульсов, а выход через интегратор, параллельно которому включены резистор и ключ, и другой ключ, соединенный с генератором , подключен к выходной клемме устройства .

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства дискретизации измерительных сигналов, на фиг. 2 - блок-схема управл ющего автогенератора.

Устройство дискретизации содержит два канала 1 преобразовани  физической величины и общие дл  них выходные клеммы 2, зашунтированные нагрузочным сопротивлением 3, и генератор 4 управл ющих импульсов с посто нным периодом следовани  То, имеющий

две секции выходных зажимов 5i-7i и 52-7. Первый канал преобразовани  содержит последовательно включенные звень : мостовую или потенциометрическую схему 5i с параметрическим датчиком 9i, усиливающий интегратор 10, накопительный конденсатор lli которого защунтирован разр дным ключом 12i, и последовательный ключ . Управл ющие входы ключей 12{ и 13i присоединены к выходам генератора 4. Питающа  цепь мостовой или потенциометрической схемы Si присоединена к генератору 4 через формирователь /4) однопол рного треугольного импульса с выходным зажимом /5|.

Второй канал преобразовани  вынолнен идентично и содержит одноименные звень  с индексом 2Управл ющие и питаюп1не датчики имнульсы напр женн  (тока) па выходах 5i-7, 15i относительно импульсов на выходах 52-/г, ISz смепдепы по времени па половипу периода 7о.

Ключи }2i, 12z и 13, /,2 основное врем  ра30iMKHyTbi и замыкаютс  лишь на короткий промел уток времени нри выработке генератором 4 импульса на соответствующем выходе.

Генератор управл ющих импульсов может быть выполнен, нанример, по схеме, представленной на фиг. 2. Он содержит автогенератор 16 с частотой 2/Го, триггер /7 и два ждущих блокинг-генератора /Si и /&, подключенных к противоположным нлечам триггера через дифференцирующие цепи /9i и W, соответственно . С приходом занзскающего импульса на блокинг-генератор его транзистор (лампа) отпираетс  и на выходе 5i (2) вырабатываетс  кратковременный импульс положительной пол рности , после чего транзистор запираетс  и па выходе 6i (62) формируетс  кратковременный импульс-выброс, замыкающий разр дный ключ иитегратора.

В качестве формировател  Mi или }4z однопол рных треугольных имнульсов можно использовать интегратор с принудительным разр дом его накопительного конденсатора в конце каждого перпода интегрировани  двухнол рного пр моугольного импульса с выхода триггера 17. Треугольные имиульсы па выходах формировател  начинают нарастать в каждом цикле с нулевого значени  со сдвигом во времени на половнну периода То на выходе 15i по отношению к выходу 152.

Датчики 9) и 9z расположены на измер емом объекте в непосредственной близости один от другого, воснринима  практически одну и ту же физическую величину (т. е. величину в одной точке).

Устройство дискретизации работает следующим образом.

С моментом to поступлени  на датчики входного воздействи  почти совпадает пачало формировапи  треугольного импульса t/is , питающего мостовую схему 8i первого капала , на измерительной диагонали которой вырабатываетс  напр жение Us,, нарастающее приблизительно от нул  по линейному закону в течение 0,5 Го и спадающее во второй полупериод по линейному закону до нул ,

Это напр жение поступает на вход предварительно разр женного интегратора 16, , папр жение которого Uio,, непрерывно нарастает во времени. Блокинг-генератор 18 вырабатывает короткий импульс Ls, , замыкающий ключ /5). При этом интегрированный сигнал передаетс  на выходные клеммы 2 и в нагрузку 3, т. е. производитс  кратковремеииа 

ыборка иапр женн  интегратора. После размыкани  данного ключа в :iioMeiiT /2 ключ 12t нтегратора 10, кратковременно замыкаетс , и накопительный конденсатор быстро разр аетс  до пул . После возврата интегратора в исходное положение начинаетс  новый нернод нреобразовапи  входной величины.

Одповре.менпо с рассмотренными процессами измер ема  величина преобразуетс  во

втором канале. Однако здесь треугольный имнульс , поступаюпий па питающую диагональ мостовой схемы Sz, и .моменты выборки нанр жени  интегратора JO-i и возврата его в нулевое положение сдвннуты на половину пернода TO по отпощению к аналогичным процессам в первом канале. Поэтому в установивщемс  режиме интервалы изменени  папр жеии  питани  люстовой схемы 2 и врем  непрерывного интегрнровани  равны нериоду

TO, моменты же выработки вторым каналом выходных AM импульсов оказываютс  смещенными на половину периода.

Таки.м образом, вместо непосредственной выборки входной велнчипы, как в обычпых

устройствах дискретизации или как в обычпых АИ модул торах, в предлагае.мом устройстве осуществл етс  предварительпа  интегральна  обработка сигнала при двухкратном периодическом усреднении измер емой велнчины .

При носто нном значении измер емой величины PI амплитуда выходпого импульса U2, определ етс  следующим выражени ми

.-С.Л; С, ..С,-.6,5,„,,,

MHil

гдеСч - коэффициент преобразовани 

далчика;

SMSKC - амплитуда треугольного имнульса на выходе формировател ;

Тпит - носто нна  вре.мени интегратора .

Практически нредлагаемое устройство может быть выполнено в нескольких вариантах. В частности, интеграторы могут быть построены по известной схеме на базе операционных усилителей посто щюго тока с конденсатором

в цени обратной св зи. При этом одновре.менно с интегрировапие.м при соответствующем выборе Го и Тппт можно получить усиление снгнала. Возможно также вынолнение устройства с разделением функций усилени  и интегрированп  нри примепепии самосто тельпых звеньев, в частностн дифференциального усилител  и пассивного интегратора. Схема включени  датчиков может быть выполнена мостовой, полумостовой, дифференциальной и

потенцпометрической, причем входна  измерительна  схема может содержать от одного до четырех датчиков. Ключи в устройстве дискретизации могут быть вынолнены на интегральных прерывател х, бинол рпых или полевых трапзисторах.

Предлагаемое устройство обеспечивает эффективное подавление высокочастотных входных воздействий, период которых равен или меньше значени  То; нрн этом фактическое значение частоты дискретизации составл ет 2/Го. Таким образом, верхн   частота измер емого процесса должна быть не ниже 1/То.

Предмет изобретени 

Устройство дл  дискретизации измерительных сигналов, содержащее в каждом канале

параметрические датчики и резисторы, соединенные между собой по мостовой схеме, интеграторы-формирователи , и генератор импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства, вход мостовой схемы соединен через формирователь с генератором импульсов, а выход через интегратор, параллельно которому включены резистор и ключ, и другой ключ, соединенный с генератором, подключен к выходной клемме устройства.

4,sfe,

fi

ipu: 7