способ измерения отношения двух напряжений

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в том, что формируют от уровня большего входного и первого опорного напряжений первое и второе соответственно линейно убывающие вспомогательные напряжения с крутизной, пропорциональной большему входному и опорному напряжениям соответственно, и определяют искомое отношение меньшего входного напряжения к большему по результату измерения второго вспомогательного напряжения в момент равенства первого вспомогательного напряжения меньшему входному напряжению, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, формируют от уровня меньшего входного напряжения третье вспомогательное линейно убывающее напряжение с крутизной, пропорциональной меньшему входному напряжению, определяют искомое отношение большего входного напряжения к меньшему по результату измерения первого вспомогательного напряжения в момент равенства третьего вспомогательного напряжения второму опорному напряжению.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Известен способ измерения отношения двух напряжений, заключающийся в формировании первого и второго вспомогательных напряжений, убывающих от уровней большего из входных и опорного напряжений соответственно, и определении искомого отношения по результату измерения второго вспомогательного напряжения в момент равенства первого вспомогательного напряжения меньшему входному напряжению, причем первое и второе вспомогательные напряжения формируют линейно убывающими с крутизной, пропорциональной большему из входных и опорному напряжениям соответственно.

Недостаток известного способа - ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием возможности измерения отношения большего измеряемого напряжения к меньшему.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа.

Это достигается тем, что формируют от уровня меньшего входного напряжения третье вспомогательное линейно убывающее напряжение с крутизной, пропорциональной меньшему входному напряжению, фиксируют искомое отношение по результату измерения первого вспомогательного напряжения в момент равенства третьего вспомогательного напряжения второму опорному напряжению.

Введенные новые операции - формирование третьего вспомогательного линейно убывающего напряжения, в момент равенства которого с меньшим вторым опорным напряжением производят фиксацию значения первого вспомогательного линейно убывающего напряжения, которое на основании теоретических исследований пропорционально отношению большего измеряемого напряжения к меньшему, определяют более широкие функциональные возможности предложенного способа.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие способ.

Способ осуществляют следующим образом.

В момент t_o формируют первое вспомогательное падающее напряжение U(t) от уровня большего входного напряжения, например U, с крутизной, пропорциональной U:

U(t) = U(1-kt) где K - коэффициент пропорциональности.

В тот же момент t_o формируют второе вспомогательное падающее напряжение U(t) от уровня опорного напряжения U(U>U) с крутизной, пропорциональной U_o:

U(t) = U(1-kt)

В некоторый момент t₁ напряжение U(t)окажется равным напряжению U:

U(t₁) = U(1-kt₁) = U (1)

В этот же момент t₁ измеряют значение U(t₁) :

U(t₁) = U(1-kt) (2)

Решая совместно уравнения (1) и (2), получим

U(t₁) = U

(3) т.е. напряжение U(t₁) пропорционально искомому отношению напряжений.

В момент t_o формируют третье вспомогательное линейно убывающее напряжение U(t)от уровня меньшего входного напряжения, например U с крутизной пропорциональной U.

U(t) = U(1-kt), (4) где К - коэффициент пропорциональности.

В некоторый момент t₂ напряжение U(t) окажется равным меньшему опорному напряжению U_o2.

U(t₂) = U(1-kt₂) = U (5)

В этот же момент t₂ измеряют значение U(t₂)

U(t₂) = U(1-kt₂) (6)

Решая совместно уравнения (5) и (6), получим

U(t₂) = U , (7) т.е. напряжение U(t₂) пропорционально отношению большего измеряемого напряжения к меньшему.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит первый и второй источники 1 и 2 вспомогательных напряжений соответственно, компаратор 3, ключ 4, первый и второй входы 5 и 6, источник 7 опорного напряжения и выход 8. Каждый источник 1 и 2 выполнен на интеграторе 9 и сумматоре 10. Устройство также содержит третий источник 11 вспомогательного напряжения, второй компаратор 12, второй ключ 13, источник 14 второго опорного напряжения, первый и второй усилители 15, 16 соответственно, второй выход 17.

Выход источника 1 соединен с одним входом компаратора 3, другой вход которого подключен к входу 6 меньшего входного напряжения. Выход компаратора 3 соединен с управляющим входом ключа 4, вход которого соединен с выходом источника 2, а выход - с выходом 8 устройства. Входы источников 1 и 2 соединены с входом 5 большего из входных напряжений и источником 7 соответственно.

Вход каждого источника 1 и 2 соединен с входом интегратора 9 и суммирующим входом сумматора 10, вычитающий вход которого соединен с выходом интегратора 9, а выход - с выходом источника 1 (2).

Между выходом 8 и выходом ключа 4 включен первый усилитель 15 с коэффициентом усиления U_o2. Вход 6 меньшего входного напряжения соединен с входом источника 11 третьего вспомогательного напряжения, выход которого соединен с одним входом компаратора 12, другой вход которого подключен к выходу источника 14 второго опорного напряжения. Выход компаратора 12 соединен с управляющим входом второго ключа 13, выход которого соединен с вторым выходом 17 устройства через второй усилитель 16 с коэффициентом усиления равным U_o1. Вход второго ключа 13 соединен с выходом первого источника 1 вспомогательного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

По команде, поступающей в момент to на входы "Пуск" интеграторов 9, на выходах источников 1, 2,11 формируются вспомогательные линейно убывающие напряжения U(t),U(t),U(t), крутизна которых пропорциональны напряжениям U,U_o1, U соответственно.

Напряжение U(t) подается на один вход компаратора 3, на другой вход которого поступает напряжение U(U_вх2<U). При выполнении в момент t₁ условия U_B1(t₁)=U_вх2 на выходе компаратора 3 формируется сигнал, поступающий на управляющий вход ключа 4, на выходе которого фиксируется величина U_B2(t₁), которая согласно соотношению (3) пропорциональна отношению меньшего измеряемого напряжения U_вх2 к большему U_вх1, а на выходе первого усилителя 15 с коэффициентом усиления U_o2 фиксируется величина UU , а в случае ослабителя с коэффициентом передачи - величина .

Напряжение U_B3(t) подается на один вход второго компаратора 12, на другой вход которого поступает напряжение U_o2 c выхода 14 источника опорного напряжения. При выполнении в момент t₂ условия U_B3(t₂)=U_o2 на выходе второго компаратора 12 формируется сигнал, поступающий на управляющий вход второго ключа 13, на выходе которого фиксируется величина U_B1(t₂), которая, согласно соотношению (7) пропорциональна отношению большего измеряемого напряжения U_вх1 к меньшему U_вх2, а на выходе второго усилителя 16 с коэффициентом усиления U_o1 фиксируется величина UU , а в случае ослабителя с коэффициентом ослабления 1/U_o2- величина .

По сравнению с прототипом данный способ позволяет за счет формирования третьего вспомогательного линейно убывающего напряжения, в момент равенства которого с меньшим вторым опорным напряжением, производить фиксацию значения первого вспомогательного убывающего напряжения, расширяя тем самым функциональные возможности способа.