SU1146810A1 - Цифровой измеритель уровн - Google Patents

Abstract

1. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ по авт. св. № 361527, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности результатов измерений путем устранени  ошибок при переключении диапазонов уровней измер емого сигнала, в него введен блок установки кода, первый, второй, третий, четвертый и п тый входы и первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом второго опорного Логарифмического преоб разовател , с управл ющим выходом узла.выбора чувствительности, со счетчиком диапазо1;ов, с импульсным, потенциальным и дополнительным выходами и с первым и вторым дополнительными входами врем цифрового преобразовател , третий дополнительный вход которого соединен с вькодом второго опорного логарифмического преобразовател , а врем цифровой преобразователь содержит последовательно соединенные генератор счетных импульсов , элемент И, счетчик импульсов и триггер переполнени , последовательно соединенные дешифратор и ищщкатор, а также формирователь импульсов сброса и т риггер незаподнени , при этом выходы разр дов счет чика импульсов подключены к соответствующим входам дешифратора, выход формировател  импульсов сброса подключен к входам установки нул  счетчика импульсов и триггеров переполнени  и незаполнени , выходы которьк  вл ютс  соответственно импульсным и потенциальным выходами врем цифрового преобразовател , дополнильным выходом, входом и первым, вторым . и третьим дополнительными входами которого  вл ютс  соответственно выход формировател  импульсов сброса, второй вход элемента И, объединенный с входом установки единицы триггера незаполнени , первый и второй входы ,. СО установки кода счетчика импульсов и вход формировател  импульсов сброс са. 1. . - .--- . : 2. Измеритель по п. 1, о т л и- чающийс  тем, что блок уста- новки кода содержит формирователь импульсов установки, первый и второй триггеры смены знака, элемент НЕ, |i элемент ИЛИ и первый и второй элеGb менты И, при этом выход формировате00 л  импульсов установки, вход которого  вл етс  первым входом блока установки кода, подключен к первым вхо- . дам первого и второго элементов И, вторые входы и выходы которых  вл ютс  соответственно третьим и четвер тым входами и перйым и вторым выхода;МИ блока установки кода, вход и выход :элемента НЕ соединены со счетными входами соответственно первого и второго триггеров смены знака, объединенные входы установки нул  которых  вл ютс  п тым входом блока установки кода, вторым входом которого  в

Description

л етс  вход элемента НЕ, а инверсные выходы первого и второго триггеров смены знака подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И.

Изобретение относитс  к электросв зи и может быть использовано в технике проводной св зи дл  измерени  уровн  сигнала.

По основному авт. св. № 361527 5 известен цифровой измеритель уровн , содержащий управл емьй усилитель, детектор, управл ющий мультивибратор измерительный логарифмический преобразователь напр жени  во временной интервал, врем цифровой преобразователь со счетчиком импульсов, узел выбора чувствительности со счетчиком диапазонов, первый и второй опорные логарифмические преобразователи, 5 узел вычитани  временных интервалов и коммутатор сигналов переключени , причем выход управл ющего мультивибратора соединен одновременно с входом измерительного логарифмического пре- 20. образовател  и с входами первого и второго опорных логарифмических преобразователей , ВЫХОДЫ трех логарифмических преобразователей подключены к соответствзтощим входам узла вычи- 25 тани  временных интервалов, кроме того , выход второго опорного логарифмического преобразовател  соединен с зондирующим входом коммутатора сигналов переключени , к импульсному 30 и потенциальному входам которого подключен через врем цифровой преобразователь выход узла вычитани  временных интервалов, а выходы коммутатора сигналов переклнзчени  подключены IJ соответствующим входам узла выбора чувст вительности со счетчиком диапазонов , управл ющий выход последнего дновременно подключен к входам зла вычитани  .временных интервалов 40 коммутатора сигналов переключени , к запретным входам которого подклюены соответствующие выходы узла выбора чувствительности со счетчиком иапазонов i 45

Недостатком известного цифрового измерител  уровн   вл етс  невысока 

достоверность результатов измерени  вследствие ошибок, обусловленных процессом автоматического переключени  диапазонов уровней измер емого сигнала, из-за чего возникает необходимость специально оговаривать в инструкци х, как именно при этом отсчитьгоать показани , в противном случае это приводит к значительным ошибкам. Особенно этот недостаток про вл етс  при измерении быстроизмен ющихс  уровней, привод щих к частому переключению диапазонов В этих случа х отсчет показаний цифрового индикатора значительно затрудн етс , веро тность ошибки при отсчете увеличиваетс . Дл  получени  достоверных результатов измерений требуетс  дополнительное врем , что приводит, в конечном итоге, к снижению производительности труда.

Цель изобретени  - повьшение достоверности результатов измерений путем устранени  ошибок при переключении диапазонов уровней измер емого сигнала.

Цель достигаетс  тем, что в цифровой измеритель уровн , содержащий управл емый усипитель, детектор, управл ющий мультивибратор, измерительньй логарифмический преобразователь нацр жени  во временной интервал , врем цифровой преобразователь со счетчиком импупьсов, узел выбора чувствительности со счетчиком диапазонов , первый и второй опорные логарифмические преобразователи, узел вычитани  временных интервалов и коммутатор сигналов переключени , причем выход управл ющего мультивибра-. тора соединен одновременно с входом измерительного логарифмического преобразовател  и с входами первого и второго опорных логарифмических преобразователей, выходы трех логарифмических преобразователей подключены к соответствующим входам уела нычитанн  временных интервалов, кроме того, выход второго опорного логарифмического преобразовател  соединен с зондирующим входом коммутатора сигналов переключени , к импульсному и потенциальному входам которого подключен через врем цифровой преобразователь выход узла вычитани  временных интервалов, а выходы коммутатора сигналов переключени  подключены к Соответствующим входам узла выбора чувствительности со счетчиком диапазонов, управл ющий выход последнего одновре менно подключен к входам узла вьгчита ни  временных интервалов и коммутато ра сигналов переключени , к запретным входам которого подключены соответствующие выходы узла выбора чувст вительности со счетчиком диапазонов введен блок установки кода, первый, второй, третий, четвертый и п тый входы и первый и второй выходы которого соединены соответственно с .выхо дом, второго опорногологарифмическог преобразовател , с управл ющим выходом узла выбора чувствительности со счетчиком.диапазонов, с импульсным , потенциальным и дополнительным выходами и с -первым и вторым дополни тельными входами врем цифрового преобразовател , третий дополнительный вход которого соединен с выходом второго опорного логарифмического преобразовател , и врем цифровой преобразователь содержит последовательно соединенные генератор, счетных импульсов, элемент И, счетчик импуль сов и триггер переполнени , последевательно соединенные дешифратор и ин дикатор, а также формирователь импульсов сброса и триггер незаполнени , при этом выходы разр дов.счетчика импульсов подключены к соответствующим входам дешифратора, выход формировател  импульсов сброса подключен к входам установки нул  счетчика импульсов и триггеров переполнени  и незаполнени , выходы которы  вл ютс  соответственно импульсным и потенциальным выходами врем цифрового преобразовател , дополнительным выходом, входом и первь1М, вторым и -третьим дополнительньми входами которого  вл ютс  соответственно выход формировател  импульсов сброса второй вход элемента И, объединённый с входом установки единицы триг104 гера незаполнени , первый и второй входы установки кода счетчика импульссов и вход формировател  нмпульЬов сброса. Блок установки кода содержит формирователь импульсов установк., первый и второй триггеры смены знака , элемент НЕ, элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, при этом выход формировател  импульсов установки , вход которого  вл етс  первьм входом блока установки кода, подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы и выходы которых  вл ютс  соответственно третьим и четвертым входами и первым и вторым выходаьш блока установки кода, вход и выход элемента НЕ соединены со счетными входами соответственно первого и второго триггеров смены знака, объединенные входы установки нул  которых  вл ютс  п тым входом блока установки кода, вторым входом которого  вл етс  вход элемента НЕ, а инверсные выходы первого и второго триггеров смены знака подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И. На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема предпагаемого цифрового измерител  уровн ; на фиг, 2 - временные диаграммы, по сн ющие принцип е.го работы. Цифровой измеритель уровн  содержит управл емый усилитель 1, детектор 2, управл ющий мультивибратор 3, измерительный логарифмический преобразователь 4 напр жени  во временной интервал, врем цифровой преобразователь 5 со счетчиком импульсов, узел 6 выбора чувствительности со счетчиком диапазонов, первый 7 и второй 8 опорные логарифмические преобразователи , узел 9 вычитани  временных интер валов, коммутатор 10 сигналов переключени  и блок 11 установки кода содержащий формирователь 12 импульсов установки, первый 13 и второй 14 триггеры смены знака, элемент НЕ 15, элемент ИЛИ 16 и первый и второй элементы И 17 и 18, а врем цифровой преобразователь 5 содержит элемент И 19, генератор 20 счетных импульсов , счеТчик 21 импульсоЬ, формирователь 22 импульсов сброса, дешифратор 23, индикатор 24, триггер 25

переполнени - и триггер 26 незаполнени .

Цифровой измеритель уровн  работает следующим образом.

Измер емый сигнал подаетс  на 5 вход цифрового измерител  уровн , усиливаетс  управл емым усилителем 1, преобразуетс  детектором 2 в посто нный и поступает на вход измерительного логарифмического прёобразова- тел  4, управл емого циклозадающим управл ющим мультивибратором 3 (диаграмма 1 , -фиг. 2). Этим же управл ющим мультивибратором 3 управл ютс  первый 7 и второй 8 опорные логарифмические преобразователи.

На измерительньй вход первого опорного логарифмического преобразовател  7 подаетс  опорное напр жение UY, соответствующее нижней гра- 20 нице диапазона уровней измер емого сигнала, а на измерительный вход второго опорного логарифмического преобразовател  8 - опорное найр ение Uj- Измерительным и опорными 25 логарифмическими преобразовател  4, 7 л 8 соответственно формируютс  выходные 1шпульсы длительностью 11 цх 2, м cj (фиг. 2, диаграммы 2, 3, 4). Разностьо - D, выбираетс  экви- 30 валентной диапазону уровней измер емого сигнала .

Длительность импульса св зана с уровнем измер емого- сигнала логарифмической зависимостью, длительйос-35 ти С, и с2 - фиксированные, их длительность определ етс  соответственно опорными напр жени ми U ; и U.

Импульсы , 1 поступают на соответствующие входы узла 9 вьгаита- 40 ни  временных интервалов, в котором логическими схемами, формируетс  импульс или импульс З-х щ 2, диаграммы 5 , 6 ). Формирование импульсов o или ,( 45 определ етс  сигналом знака, поступающим на узел 9 вычитани  временных интервалов от узла 6 выбора чувствительности .

I ,.

Сочетание измерительного и двух 50 опорных логарифмических преобразователей 4, 7 и 8 с узлом 9 вычитани  временных интервалов позвол ет уменьшить погрешность преобразовани  .напр жени  во временной интервал. 55

С выхода узла 9 вычитани  временных интервалов, в зависимости от того , сигнал знака равен 1 или О,. импульс - л (обозначим его через t;j ) поступает на вход врем цифрового преобразовател  5, в котором с помощью элемента И 19 происходит заполнение этого импульса высокочастотными импульсами генератора 20 счетных импульсов. Число счетных импульсов, прошедшее за врем  7 , подсчитываетс  счетчиком 21 импульсов , которьй предварительно перед началом измерени  сбрасываетс  в исходное нулевое состо ние импульсом сброса формировател  22. Импульсы сброса (фиг. 2, диаграмма ) формируют формирователем 22 при запуске его по переднему фронту импульсами второго опорного логарифмического преобразовател  8. Вход формировател  22  вл етс  третьим дополнительным входом врем цифрового преобразовател .

После подсчета числа счетных импульсов, соответствующего уровню измер емого сигнала, счетчик 21 принимает определенное состо ние, которое дешифрируетс  депифратором 23. Сигналы дешифратора поступают на индикатор 24, который отображает цифровой эквивалент зфовн  измер емого сигнала.

В зависимости от уровн  входного измер емого сигнала могут иметь место три случа :

г, О 1 .

л /л л ч I - при невыбранном 6. JL«

I диапазоне уровней;

0,-,- J - при выбранном диапазоне уровней.

В первом случае на вход врем цифрового преобразовател  5 импульс j, не поступает, а значит его счетчик 2 импульсов будет находитьс  в нулевом состо нии. Нулевое состо ние счетчика определ етс  схемой дешифрации нулевого состо ни , реализованной на триггере 26 незаполнени , на вход установки О которого поступает импульс сброса формировател  22, а на вход установки 1 - сигнал t Выходной сигнал триггера 26  вл етс  выходным потенциальным сигналом незаполнени  врем цифрового преобразовател  5.

Во втором, случае счетчик 21 импульсов врем цифрового преобразовател  5 переполн етс . Это состо ние счетчика определ етс  триггером 25 переполнени , на счетный вход которого поступает выходной сигнал старшего разр да счетчика 21, а на вход установки нул  - импульс сброса формировател  22. Выходной сигнал триггера 25  вл етс  выходным импульсным сигналом переполнени  врем цифрового преобразовател  5., .

Наличие выходных сигналов незаполнени  и переполнени  на выходе врем цифрового преобразовател  5 свидетельствует о невыбранном диапазоне измерени . Сигналы незаполнени  и переполнени  поступают соответственно на потенциальный и импульсньй входы коммутатора 10 сигналов переключени  На этот же коммутатор 10 с узла 6 выбора чувствительности поступает сигнал знака, а также зондирунхций сигнал с выхода второго опорного

:логарифмического преобразовател  8. В результате логического взаимодействи  входных сигналов коммутатора 10 в нем формируютс  сигналы переключени  поступающие на суммирующий или вычитающий вход счетчика диа пазонов узла 6 выбора чувствительности . Под действием сигналов переключени , поступающих на суммирующий вход, диапазоны зфовней переключаютс  в направлении уменьшени  . - Чувствительности управл емого усилител  1, а под действием сигналов,

(поступающих на вычитающий вход, диапазоны уровней переключаютс  в направлении увеличени  чувствительноети .

Диапазоны переключаютс  до тех пор, пока не будет выбран соответствующий диапазон. При этом будут отсутствовать сигналы незаполнени  и переполнени  на соответствующих выходах врем цифрового преобразовател  5 и будет иметь место упом нутый третий случай: Otty cj-t.

Управление чувствительностью происходит ступенчато (подйапазонно) под действием сигналов узла 6 выбора чувствительности. Эти сигналы также используютс  дл  формировани  сигнала зндка, что, в частности, может быть осуществлено следующим образом.

Обозначим через N - число диапазонов уровней, которые использзпотс  при измерении положительных уровней, т.е. превьппающих О дБ, а через М число диапазонов, используемых при измерении отрицательных уровней, т.е ниже О дБ. Эти диапазоны подсчитываютс  счетчиком диапазонов узла о в процессе их переключени . Определенное состо ние этого счетчика соответствует выбранному диапазону. Число состо ний счетчика диапазонов узла 6 равно N+M диапазонов. Все состо ни  от 1 до N объедин ютс  одной логической схемой ИЛИ узла 6, а состо ни  от 1 до М - другой схемой ИЛИ узла 6. Наличие единичного сигнала, на выходе первой схемы ИЛИ узла 6 свидетельствует о положительном знаке измер емого уровн , а наличие такого сигнала на выходе второй схемы ИЛИ узла 6 - об отрицательном знаке.

Если величина уровн  измер емого сигнала (уровень сигнала слишком мал или велик) выходит за пределы измерени  прибора, то необходимо прекратить поступление сигналов переключени  на вход счетчика диапазонов узла 6, зафиксировав таким образом состо ние, соответствующее максимальной или минимальной чувствительнобти управл емого усилител  1. Дл  этой цели служат сигналы, поступающие с N-ro и М-го вькодов узла 6 выбора чувствительности .

По окончании измерени , т.е. после окончани  импульсаЗ 2 , формирователем 12 формируетс  с некоторой задержкой импульс установки кода (фиг.2 диаграмма 8). Задержка этого импуль-. са необходима дл  учета окончани 

, - -у....

процессов счета импульсов в счетчике 21, в узле 6выбора чувствительности , а также процесса формировани  сигнала знака.

Шпульс установки с формировател  12 поступает на первый вход второго элемента И 18, на второй вход которого поступает сигнал незаполнени . При наличии на третьем входе этого элемента сигнала разрешени , импульс установки с его выхода (фиг. 2, диаграмма 11) поступает . на второй дополнительный вход врем цифрового преобразовател  5, который устанавливает в счетчике импульсов этого преобразовател  такой код, при котором в каждом дес тичном разр де отображаетс  после измерени  индикатором 24 1Ц1фра 9. Следует заметить, что сигнал разрешени , поступак ций с выхода элемента ИЛИ 16 на третий вход второго элемента И 18, имеет место лишь дл  случа , когда 9 не было смены знака (фиг. 2, диаграм ма 10), т.е. когда на счетных входах первого 13 и второго 14 триггеров не было перепада сигнала с О в 1 или с 1 в О. Первый 13 и второй 14 триггеры в начале каждого цикла измерени  устанавливаютс  в исходное состо ние импульсом сброса , поступающим с дополнительного выхода врем цифрового преобразовател  5, соединенного с выходом формиро вател  22. При смене знака (фиг. 2, диаграмма 12) установка в счетчике 21 кодов 9 не требуетс , так как в этом случае измер емый сигнал проходит через точку О дБ и, следовательно, О дБ и должен отображатьс . Дл  этой цели с помощью первого триггера 13 (фиг. 2, диаграмма 13О или элемента НЕ 15 и второго триггера 14, а также элемента ИЛИ 16 (фиг. 2, диаграмма 140 формируетс  сигнал запрета , поступающий на третий вход второго элемента И 18, который исклю чает по вление на его выходе (фиг.2 10 диаграмма 15) импульса установки кода, а значит, и установку кода 9 в счетчике 21 импульсов. Импульс установки кода с формировател  12 также поступает на второй вход первого элемента И 17. При наличии на его втором входе разрешающего сигнала переполнени  на его выходе (фиг. 2, диаграмма 9 ) по вл етс  импульс установки кода, поступающий н  первый дополнительный вход врем цифрового преобразовател  5 и устанавливающий в его счетчике 21 такой код, который фиксируетс  в этом счетчике в момент возникновени  сигнала переполнени . Этот код деШифрируетс , при этом отображаетс  индикатором 24 соответствующее этому коду число.. Технико-экономическа  эффективность цифрового измерител  уровн  заключаетс  в устранении ошибки при , отсчете показаний цифровых индикаторов и тем самым в порьшении достоверности результатов измерений.

Claims (2)

1. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ по авт. св. № 361527, от л и- ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерений путем устранения ошибок при переключении диапазонов уровней измеряемого сигнала, в него введен блок установки кода, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы и первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом второго опорного Логарифмического преобразователя, с управляющим выходом узла.выбора чувствительности, со счетчиком диапазонов, с импульсным, потенциальным и дополнительным выходами и с первым и вторым дополнительными входами времяцифрового преобразователя, третий дополнительный вход которого соединен с выходом второго опорного логарифмического преобразователя, а времяцифровой преобразователь содержит последовательно соединенные генератор счетных импульсов, элемент И, счетчик импульсов и триггер переполнения, последовательно соединенные дешифратор и индикатор, а также формирователь импульсов сброса и триггер незаполнения, при этом выходы разрядов счет^! чика импульсов подключены к соответствующим входам дешифратора, выход • формирователя импульсов сброса подключен к входам установки нуля^- счетчика импульсов и триггеров переполне ния и незаполнения, выходы которых являются соответственно импульсным и потенциальным выходами времяцифрового преобразователя, дополнильным выходом, входом и первым, вторым и третьим дополнительными входами которого являются соответственно выход формирователя импульсов сброса, второй вход элемента И, объединенный с входом установки единицы триггера незаполнения, первый и второй входы .. установки кода счетчика импульсов и вход формирователя импульсов сброса.

1 . - — \ .....

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что блок установки кода содержит формирователь импульсов установки, первый и второй триггеры смены знака, элемент НЕ, элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, при этом выход формирователя импульсов установки, вход которого является первым входом блока установки кода, подключен к первым вхо- . дам первого и второго элементов И, вторые входы и выходы которых являются соответственно третьим и четвертым входами и первым и вторым выходами блока установки кода, вход и выход элемента НЕ соединены со счетными входами соответственно первого и второго триггеров смены знака, объединенные входы установки нуля которых являются пятым входом блока установки кода, вторым входом которого яв

SU .„I 146810 ляется вход элемента НЕ, а инверсные выходы первого и второго триггеров смены знака подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И