Устройство для измерения нелинейности двухполюсников

 

Изобретение может быть применено в устройствах для неразрушающего контроля объектов с использованием эффектов нелинейности. Цель изобретения - повышение точности, достоверности и оперативности измерений нелинейности двухполюсников - достигается введением в устройство повторителей 3 и 4 напряжения, фильтра 6 высших частот и постоянной составляющей, фильтра 9 низших частот, избирательного усилителя 11, двухполюсника 7 с известной характеристикой нелинейности, блока 14 моделирования характеристики нелинейности, дискриминаторов 12 и 13, блока 16 синхронизации. Кроме того, устройство содержит генератор 1 двухчастотного напряжения, источник 2 регулируемого постоянного напряжения, фильтр 5 высших частот и постоянной составляющей, фильтр 8 низших частот, избирательный усилитель 10 и вольтметр 15. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (111 (я) g С 01 R 27/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 4272508/24-21 (22) Ol .07. 88 (46) 07. 07. 90. Бюл. Р 25 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г.Б.Сердюк, В.Г.Усатенко и В.В.Щербатко (53) 621.3)7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 362260, кл. С О! R 27/08, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ДВУХ110ЛЮСНИКОВ (57) Изобретение может быть применено в устройствах для неразрушающего контроля объектов с использованием эффектов нелинейности. Цель изобретения — повышение точности, достоверности и оперативности измерений нелинейности двухполюсников — достигается введением в устройство повторителей 3 и 4 напряжения, фильтра 6 высших частот и постоянной составляющей, фильтра 9 низких частот, избирательного усилителя 11 двухполюсника

7 с известной характеристикой нелинейности, блока 14 моделирования характеристики нелинейности, дискриминаторов 12 и 13, блока 16 синхронизации.. Кроме того, устройство содержит генератор l двухчастотного напряжения, источник 2 регулируемого постоянного напряжения, фильтр 5 высших частот и постоянной составляющей, фильтр 8 низких частот, избирательный усилитель 10 и вольтметр 15.

1 ил.

1576873

Изобретение относится к измери тельной технике и может использовать. ся при нераэрушающем контроле объектов (например, электрорадиоизделий)

5 с использованием эффектов нелинейности.

Пелью изобретения является повыше ние точности, достоверности и оперативности измерений нелинейности двухполюсников.

На чертеже представлена функцио нальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 вухчастотног0 напряження, источник

2 регулируемого постоянного напряжения, первый 3 и второй 4 повторители напряжения, первый 5 и второй 6 фильтры высших частот и постоянной сос- -. тавляющей, двухполюсник 7 с известной ! вольт-амперной характеристикой (БлХ)

Э первый 8 и второй 9 фильтры низких частот, первый 10 и второй ll избира, тельные усилители, первый 12 и вто- 25 ой 13 дискриминаторы, блок 14 моделирования характеристики нелинейноСти, вольтметр 15 и блок 16 синхронизации, ричем вход генератора 1 двухчастотного напряжения и первый выход источ- 30 ника 2 регулируемого напряжения соеди нены между .собой, первые входы перво, го 3 и второго 4 повторителей напря,,:жения подключены ко второму выходу ,источника 2 регулируемого постоянного, напряжения, вторые входы первого 3 и второго 4 повторителей напряжения подключены ко второму выходу генератора l, двухчастотного напряжения, выходы первого повторителя 3 напряже- 4О ния подключены к входам первого фильтра 5 высших частот и постоянной составляющей, к первому и второму выходам которого. подключен исследуемый двухпалюсник 17 и первый и второй входы фильтра 8 низких частот, выход которого подключен к избирательному усилителю 10, выход которого подключен к первому входу первого дискриминатора 12, выход которого подключен к вольтметру 15, выходы второго повторителя 4 поцклн чены к входам второго фильтра 6 высших частот и постоянной составляющей, к выходам которогo подключены двухполюсник 7 с

55 известной характеристикой нелинейнос— ти и входы второго фильтра 9 низких частот, выход которого подключен к входу второго избирательного усилителя 11, выход которого подключен к первому входу второго дискриминатора

13, к второму входу которого подключен выход блока 14 моделирования характеристики нелинейности, выход второго дискриминатора !3 подключен к второму входу первого дискриминатора

12, выход блока 16 синхронизации под— ключен к входу источника 2 регулируе— мого постоянного напряжения и к входу блока 14 моделирования характеристики нелинейности °

Устройство работает следующим образом.

При необходимости проведения изме— рений на выходе блока 16 синхронизации, включаемого оператором, вырабатывается импульс с длительностью, равной требуемой длительности измерения,поступающий одновременно в блоки

2 и 14. По переднему фронту импульса на выходе источника 2 регулируемого постоянного напряжения появляется постоянное напряжение, изменяющееся по заданному закону. При этом все время в течение цикла измерений на выходе генератора 1 двухчастотного напряжения присутствует двухчастотное колебание близких частот (Я, 63 ):

1! (t) = Ч соз(ус + (P ) +

1+ V cos(63 t + ЧР2).

Последовательное включение генератора 1 двухчастотного напряжения и источника 2 регулируемого напряжения смещения обеспечивает наличие на выходах повторителей 3 и 4 суммь| напряжений, состоящей из напряжения вида (1), регулируемого напряжения смещения, а также комбинационных и разностных колебаний, обусловленных собственной нелинейностью блоков 1-4, амплитуда каждого из которых значительно ниже амплитуд V u V колеба— ний на выходе генератора l двухчастотного напряжения. На выходах фильтров 5 и 6 высших частот и постоянной составляющей присутствует тестирующее воздействие, в котором колебания на раэностной частоте 43, — Я вызванные собственной нелинейностью блоков 1-4, отсутствуют. Это воздействие поступает на исследуемый двухполюсник 17,.выбранный учасьToK которого можно аппроксимировал рядом Тейлора:

I(U) I(U ) + a,U (t) + а U (t) 5

+ aU (с) + .. ° + а U (e), 3 5 где Б — постоянное напряжение смещео ния, (1 I(U ) а

2 к К!Жк

15 (2) u-u

К= l, j;

V = V, + V ().

1 = v,)t (à + а4 ),5(×, !

V ) + ...g, (3) При малых значениях V и V влиянием коэффициентов а, а,... можно пренебречь и считать, что отклик на разностной частоте пропорционален второй производной ВАХ по напряжению на выбранном участке.

Изменение напряжения смещения на . выходе источника 2 регулируемого постоянного напряжения по заданному, например линейному, закону обеспечивает движение переменного двухчастотного воздействия (1) по участкам ВАХ.

При этом при малых значениях V < и V можно считать, что изменение амплитуды колебаний тока на )азностной частоте пропорционально изменению второй производной каждого из участков ВАХ при изменении аргумента

1напряжения смещения) .

Колебания тока на частотах <.), u63<, а также на комбинационных и разностных частотах поступают на вход фильтра 8 низких частот, ослабляющего колебания на частотах Я„ Я и всех комбинационных частотах и пропускающего колебания на разностной частоте Я, — 4) . Колебания на этой частоте с выходов фильтра 8 низких частот поступают на вход избирательного усилителя 10 обеспечивающего усиление указанных колебаний до уровня, достаточного для регистрации их амплитуды вольтметром 15; При этом в реальном случае избирательный усили— тель 10 усиливает сумму сигналов: информативных колебаний на разностной частоте и шума, вызванного воздейстЛри этом в спектре колебаний тока через двухполюсник 17, кроме колебаний с частотами G3 и Я, присутствуют колебания на комбинационных и разностных частотах. Амплитуда колебаний то— ка на разностной частоте (01 — Q< при двухчастотном входном воздействии имеет вид

76873 вием внешних импульсных адди ивныл

Ф электромагнитных помех.

Одновременно тестирующее воздейст. ние через повторитель 4, фильтр 6

1: высших частот и постоянной составляющей поступает на двухполюсник 7 с известной характеристикой нелинейности.

Фильтр 9 низких частот и избирательный усилитель 11 обеспечивают выделение колебаний, представляющих собой смесь полезного сигнала, соответствующего ВАХ эталонного днухполюсника

7, и шума, вызванного воздействием внешних импульсных аддитивных электромагнитных помех, скоррелированного с шумом н составе сигнала на выходе избирательного усилителя 10. Синхронно с этим на выходе блока 14 модели20 рования характеристики нелинейности появляется сигнал, являющийся моделью вольт-нелинейной характеристики эталонного двухполюсника 7 (представляющий собой зависимость кнадратичной

25 нелинейности BAX эталонного двухполюсника от величины напряжения смещения). На выходе дискриминатора )3, осуществляющего вычитание детерминированного сигнала, возникает сигнал, представляющий собой выделенный шум.

Первый дискриминатор 12 осуществляет вычитание шума из сигнала, в результате на его выходе возникает сиг- нал, представляющий собой BAX иссле35 дуемого днухполюсника 17, почти не содержащий шума. После окончания импульса блока синхронизации прекращают свою работу источник 2 регулируемого постоянного напряжения и блок

14 моделирования характеристики нелинейности, устанавливая на выходе нулевой сигнал, при этом они устанавливаются в исходное состояние (в частности, счетчик импульсов блока 14 сбрасывает в 011 свое значение) .

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы частота следования сигналов на выходе генератора тактовых импульсов н блоке 14 моделирова50 ния характеристики нелинейности, являющаяся частотой дискрети.зации f сигнала, представляющего собой модель ВАХ эталонного днухполюсника 7, была выбрана н соответствии с теоремой Котельникова согласно ныражению

f9 fñу (4) где f — частота наивысшей гармоники с н спектре дискретизируемого

1576873 сигнала (в случае бесконечного спектра f — частота, при которой отбрасывание всех гармоник сигнала с частотами f „ >f с последующим его преобразованием во временную область приводит к погрешности не выше допустимой). Фс1рмулаиз обретения

- Составитель В. Величкин

Редактор H.Горная Техред M.Äèäûê

Корректор Т,Палий

Заказ 1845 Тираж 557 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

У

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Устройство для измерения нелинейности двухполюсников, содержащее гене— разор двухчастотного напряжения, источник регулируемого постоянного напряжения, фильтр высших частот и постоянной составляющей, фильтр низких частот, избирательный усилитель и воЛьтметр, причем вход генератора дв хчастотного напряжения и первый вы сод источника регулируемого постоянного напряжения соединены между собой, к первому и.второму выходам фильтра высших частот .и постоянной . со тавля щей подключены клеммы .дпя поДключения исследуемого двухполюскика,и первый и второй входы фильтра низких частот, выход которого подключей к избирательному усилителю, о т.л и ч а ю щ е е с. я тем., что, с целью повышения точности, достоверности и быстродействия измерений, в него дополнительно введены два идентичных повторителя напряжения, второй фильтр вь1сших частот и постоянной составляющей, второй фильтр низких частот,вто—

Ф рой избирательный усилитель, двухполюсник с известной характеристикой нелинейности, блок моделирования характеристики нелинейности, первый и

5 второй дискриминаторы и блок синхронизации, причем первые входы первого и второго повторителей напряжения подключены к второму выходу источника регулируемого постоянного напряжения, вторые входы первого и второго повторителей напряжения подключены к выходу генератора двухчастотного напряжения,,выходы первого повторителя подключены к входам первого фильтра высших частот и постоянной составляющей, выходы второго повторителя подключены к входам второго фильтра высших частот и постоянной .составляющей, к выходам которого под20 ключены клеммы для подключения двухполюсника с известной характеристикой нелинейности и входы второго фильтра низких частот, выход которого подключен к входу второго избирательного усилителя, выход первого избирательного усилителя подключен к первому входу первого дискриминатора, выход которого подключен к вольтметру, выход второго избирательного усилителя подключен к первому входу второго дискриминатора, к второму входу которого подключен выход блока моделирования характеристики нелинейности, выход второго дискриминатора подклю35 чен к второму входу первого дискриминатора, выход блока синхронизации подключен к входу источника регулируемого постоянного напряжения и входу блока моделирования характеристики нелинейности.