Способ индикации резонансной частоты измерительной цепи

 

Изобретение относится к технике измерений и позволяет повысить точность индикации резонансной частоты. Согласно способу высокочастотный сигнал (С) резонансной частоты перемножают с С низкой частоты, значение которой выбирают равной полуширине резонансной кривой между точками максимальной крутизны этой кривой. Затем выделяют из перемноженных сигналов гармонические С суммарной и разностной частот и суммируют выделенные сигналы. Прошедший через резонансную цепь суммарный С перемножают поочередно с гармоническими С суммарной и разностной частот. Гармонические С с удвоенным значением резонансной частоты выделяют, а амплитуды выделенных С уравнивают изменением реактивного параметра резонансной цепи. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и) (51) 4 " 01 R 23/07 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тоты, следую»»ем, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (? 1 ) 4 ) 96 3 1 О/? 4-2 ) (22) 20.02,87 (46) 07.09,89,Бюл, № 33 (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) )().A.Ñêðèïíèê, А.В,Алексашин, К,Л,)»)евче»»ко и Д,А.Богуславский (53) 6?1,317.361 (088,8) (56) Патент »)»РГ ¹ 2545004, кл. Н 03 Н 3/00, 1977. (54) ГПОГОБ ИНДИКАЦИИ РЕЗОНАНСНОЙ

ЧАСТОТ)» ИЗ1»ЕРИ7ЕЛЬНОЙ ЦЕПИ (57) Изобретение относится к техн»»ке измерений и позволяет повысить точность индикации резонансной частоты.

Согласно способу высокочастотный

Изобретение относится к технике измерений и может бь»ть использовано для индикации резонансной частоты лри контроле высококачественных дат— чиков, Цель изобретения — повышение точности индикации резонансной частоты.

На чертеже показана структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа, Высокочастотньп» сигнал резонансной частоты перемножают с сигналом низкой частоты, значение которой выб».рают равной полуширине резонансной кривой между точками максимальной крутизны этой кривой, Из перемноженных сигналов выделяют гармонические сигналы суммарной и раэностной частот и суммируют вьщеленные сигналы, Прошедший через ре2 сигнал Г резонансной частоты перемножают с С низкой частоты, значение которой выбирают равной полуширине резонансной кривой между точками максимальной крутизны этой кривой. Затем вьщеляют иэ перемноженных сигналов гармонические Г суммарной и раэностной частот и суммируют выделенные сигналы. Прошедший через резонансную цепь суммарный С перемножают поочередно с гармоническими С суммарной и раэностной частот. Гармонические Г с удвоенным значением резонансной частоты выделяют, а амплитуды выделенных С уравнивают изменени,ем реактивного параметра резонансной цели, 1 ил. зонансную цепь суммарнь»й» сигнал перемножают поочередно с гармоническими сигналами суммарной и разностной частот.

Вьщеляют гармонические сигналы с удвоеннъ»м значением резонансной часАмплитуды выделенных сигналов уравнивают изменением реактивного параметра резонансной пепи.

Отличие предложенного способа от известных заключается в последовательности выполнения шести новь»х операций с сигналами, в результате которых повышается точность измерения реактивных параметров датчиков и их малых изменений.

Су»»(ность способа заключается в

3 1506372

Высокочастотный сигнал ре.2онанс ной частоты tfi(t) = Б, os(Е)(+С+Я<) перемножают с сигналол(низкой ч»cтоты Uz(t) =- Г сos(Qt +<.I)z ). Вначение

5 низкой частоты Я выбирают равен<< половине полосы пропускания () peзонансHoH кривой на уровне, соответствующем точкам максимальной крутизны резонансной кривой измерительной цепи, т.е. G = hC1 /2.

В результате перемножения формиру. ется амплитудно-модулирова колебание с подавленным сигналом несущей на резонансной частоте вид; 15

U (t) = --- U U cos (е() -g)k+

3 2 pnl <))г (- tpt) соя (((с, + (2)t +(p,s(p), где S, — крутизна преобразования, Составляющая разностной частоты

Я гсср(— Q представляет собой сигнал нижней боковой частоты резонанс- 25 ной кривой, а составляющая суммарной частоты И< = И, + 2 — сигнал верхней боковой частоты.

Из двухчастотного сигнала U (t) выделяют раздельно гармонические сиг- 30 налы разностиой и суммарной частот

S<

U, (t) =--„U, U„,,соs (CDzt+(1(, — Cf — g ) p

U (t)= — — К71)„, 11 cos(Q>t+(1), +е,-44), S1

Izpny.oäIf-. через цепь (некоторым oc.Is6ëeíèåIi относительно уровня ос.fis6()ения на резонапсной частоте Я

1/ -Я.С, образуя колебания вида

В<

U (t) 2 U,„L ГК(К - Я(и — +

" z г

Ч в <)y )+К2К4«s (Q f-+(дь- +(.<(18)) к

Кo Ко где К = †----- и К

t+q 2, t+n l,, коэффициенты ослабл(ния (-иг лало)) 6»оковых частот (0. и CÄ соответственно; с

"3

К вЂ” коз(1)Аициент передачи измерительной цепи на ре.)она)<свой частоте

CD0 =-CD

Я = С?» /Ь(0 — эквивалентная цобротfIocте» цепи

03> и (((= --..-- — отz с,", (22 h, = -«) о 2 носительные расстройки цепи;

cIrctfg, и Ц), = arctic () ((г— (j)o3 oBI Ie (дв)<ги вносим(»!е p picñ тpcl(zff ной относительно ре-Io»a ca цепью.

Прощедг)ий череs резонансную цене. сигнал 1)г(Е:) перемножают поочередно с гармоническими сигналами боковых частот, В результате персмножения сигнеu(a U2(t) с гармоническим сигнзлом !14 (t) нижней (разност«о)f) часто ы формируется многочастотный сигна;) лида

4 полремсffffo с(<гнала."<з двух боковь(х частот, Сигналы нижней и верхней частот частот вида

U (t) — -U,tl„, (К, cos((),t+(P,) +

Б(+ К cos (CD>t + Ц)6 )), 50 где Ц), = CI),— g — (1) ;

= (.<), + ч) -(1)4 — фаз оные синие и, вносимые после суммирования колеба4(Возбу)<едают измерительную цепь, содержащую последовательно оедш(нные емкость С и индуктивность I, од55 где К, и К вЂ” коз(()фициенты Аильтрации на частотах соответственно (Dz и ОЭз, Е,) Ц)4 — дополнительные фазовые . сдвиги, вносимые при фильтрации, Суммируют выделенные сигналы Г4(t)

II U (t), образуя вновь двухчастотный сигнал нижней и верхней боковых 45 г

S(Sz (- г Г, 2,.

И () = — - --Ц 1) КК Г1.

+сс.к(2() t+2(P .s(P )) + К, К К (cos (2pt+

+((— ((-(Ps)+COS(2(O, +(P ° К(P ))), При перемножении сне нала U (t) (армоническим сигналом 11s(t) верхней (суммарной) частоты образуется многочастотн(,<Й сигнал нида

S, S„ г г Г г, г

U„(t)= ---- U U t K K 1+сos(2И t< ) 8 (((, <""z(Z 4 3

+2 (Pz s(Ps )) t K,Ê К (coo(2(tt (p,-(p„-(p,)+с в(2(с,t +(p,+(p, ((,))) .

ВьЕцеляют из много»частотных сигчалов US(t) и 11 (t) е аРмонпческ<(е сигналы с удвоенным значением резонансной частоты вида! 506372

8 82 2 2

U (t) = --- — (J (I К K K K сс з(2Ц t+

0 8»>» > 1 4 5

+(1> +(!> )

8 Я, 2,2

+ ((> + (!>

-!И() =

К К V. cos(2(i1 t+

2 3 5 5 1т (>4) >

К 5 >со з(>(!»(ппе частоте ?

1! T (, i>(. >втряции ня

Я,> двиг, вносимый и! 1«

И

tP — Аззовь>1 с

С> фильтряц>(Сравнивают ямпл

П (УД(l «(»I(Å (>C>r>(»iÕ и г ря з но от>(оп >(«>!rp»СИГНЯЛОВ И ПОЛУ(Я(Я жение г

s,с

" - 1 г (4,; I+q ?,-, --,1 --;1-7-, - д - „; ) (1+() ;>2) и

Я»>

2. расстро-к следует, что (Ы +а Яо ((»1(> (»1, + S2 откуда имеют

1 и, 1 ()О

-- т,c

Устройстт>о содержит генератор высокой частоты Ы, первый гере 11(n жичель 2 бялянсний меду.(ятлр > генератор 3 низкой частоты, I(n>Incor>(>e фильз рь! 4 и 5 рязностиой и с>."1 .(ярнс>й частот, сумматор 6. и(рвий авто— мя-.иче"Kè,R переKëæ÷àTелI, 7> делитель

8 частоты, последовательно cneли-(r I(нь(е индуктивность 9 н Рм1сос тп«.й дат"(ик 1 О, образу>о>пие измери I r:тьпу 1 цепь, варисон 1 1 перв(гй ре з и тор 1?, 50

Урявг>(вяют я".>плитуд(1 с ряд>птвяс;(;(õ сигналов изменением ре акт>(вне г о пав ряметря и>ь>(рителт.ной пс 1(1 . R ре->i лт—

TÿTå изменения ем>сости С илп;>ндуктивности Т. и->(1 .няется ре онянсняя частотз цепи(> = /-!(1,С> а следовательно, изменяю-ся относите>;ь>11(е рясст- 30 ройк> цеп>(!тГ и ? . Пр» равенстве

«м(тлитуд срявг(>(г яемых c>(r нал.>в квадратыы расс Ipn(к пепи стано>>втсп од>(н

2 ковыми (I>(, = 7т, ), и чис.п(те. .(ь в вира женин для разнос тиого 11;11(I .11жепия обращается в н;ль ° Из равенства абсолк>т>п>х значат(((й nT>(r cèòez> >(>(x операционный усилитель 13 второй ре1 I .>истор 14,1 торой перемножител> 15 (балянсный смеситель) избирательный усилитель !6 на удвс епную ре:(п; н.нуь. частоту, амплитудный

>(åòcêònp 17, второй автоматический перек.(ючатель 18, третий рез>(стор 19, первый конденсатср 20, "етвертый резистор ?1, второй кснцетт(.ятор ?", диф(ференц>тальный vc>UI>гтель ?3 и >(ндикятор ?4.

Устройство работает следующим образ от.> °

В результате перемножения сигна;то" гснера горов !и 3 в балансном мог(уляторе формируются колебания р>>зчостной >(суммарной частот, которые разделяются ст>ильтрами 4 и 5 и со диняются вновь в один сигнал сумм;>Topo1(6„ Суммарные колебания возбуждают последовательную резонансную из(ерительнук цепт-. 9 и 10 на двух боковых частотах. Усилителем !3, 1l::одное сопротивление которого благодаря параллельной отрицательной обратной связ>т через резисторы 12

1! 14 бли>ко к нулю, преобразует двухчастотний ток резонансной цепи в пропорциональное напряжение. >то напряжение перемножяетс>- в балансном смесителе 15 поочередно с сигналами боковых частот, подаваемых через первый автоматический переключатель 7.

Из результируюшего сигнала избирательным усилителем 16 выделяются и усиливаются пакеты напряжений с удвоенной частотой генератора 1 длительность(п, равной полупериоду управляющего напряжения переключателя

7„ Период коммутации переключателя

7 задается делителем 8 частсть> и выбирается в 10-20 раз больше пе« риода низкочастотного сигнала гепер атор а 3. Усиленные п ак е ты на пряжений удвоенной частоты поочередно выпря >JIR>OTC>r одним детектором 17 и разделя(птся вторим автоматическим переключателем !8, работающим синхронно с переключателе(> 7, Выпрямленнтте напряжения сглаживают я усредняющими цепочками 19,20 и

21,22 и постувяют ня диьферет(циальний усил"тель 23. Усиле>(ное разно-тное напр":жение с выхода усилителя 23 изменяет емкость вярикапа 11 в направлении сближения резонансной частоты цепи 9 и 10 с частотой генера1Ы 37г тора 1. Напряжение ст«тизма следящей системы резонансной цепи индицируется и рсгистрируется самопишущим при— бором ?4, Благодаря индикации ре зоггаггс гой частоты обеспечигглетсгг повьияение точ. ности измерения отиос ительных откдопений емкости ггакладочных датчиков с нлчальггой емкостью 1-30 пФ в преде г пах 10 — 10 с погреыностью не бопее 0,5-17 на частотах 5 — 10 МГгг, Формулаизîcретения i зстотой, а затем вьгходной сигнал измерительной цепи перемножают с сосСоставитечь Г1,11уранов

1 едактор A.Козори з Техред 11. Коданич Корректор H.К,гбации

Заказ 5431/47 Тир«ж 714 11одписное

611ИИПИ Государственного комитета по гзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 1N — 35, Рауыская наб., д. 4/5

Произ водстве нно-изцатея ьск сй комбинат Патент, г . Ужгород,:.я . Гл гарин«, 1() 1

Способ индггк«гпп ре зонансной частi! ты измерительной цепи, основ«гигый па формировании исггытательного сигнала в виде суммьг двух составляющих

I частоты которых смещегпг относ гтелг гго резонансной частоты измерительггои цепи нл величину половины ее полосгы пропуск«пил, возбуждении испытательным сигналом измерительной цепи, выделении из ее выходного сигнала двух солебаиий и сравнении «мплитуд этих колебаний, о т л и ч л in шийся тем, что, с целью повышения точности иггдик«ции, дюрмируют амплитудномодулированное колеблние с модуспирующей частотой, равной половине полосы

5 пропугклния измерительной цепи вы1 деггяют из гего кол баггия суммарной и

pBaiiîñòíîé ч«стот, примыксп щих к ре 3О нлнснои астоте измерительной цепи, и и из нпх сьормируют испытательный сигнап в вгще суммы колебаний суммарной и р«зностной частот, которьгм íîз буждают измерительную цепь, затем выходной c èãii«ë измерительной цепи перемножают с r oc ò«âë íiniöåé испытательного сигнала сум.гарной частоты и выделяют из ре зультирующе го сигH aëë колеб«ггие с удвоенной резонансной тавляющей испытатеггьггого сигнала разнос пгойг астотьг и выделяют из резуль-тггрулцего сигнала колебание с удвоенной резонансной частотой, после чего «мплитуды обоих кслебаггийг сравпп25 вают на удвоенной резонансной частоте и индицируит рс зонансную частоту ггри равс.нстве сравниваемых амплитуд.