Измеритель добротности колебательных контуров

 

Союз Советских

<<>), 739437

Соцнвпнстнческна

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено06.09.76 (2l)2402461/18 21 с присоединением заявки,% (23) Приоритет— (5iI) M. Кл .

0 01 R 27/26

Гесудеретееииьй кемитет

СССР

IIo делам изебретеиий и открытий

Опубликовано 05.06.80, Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 10,06,80 (53) ÀK 621.317..337(088.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Свирид (73) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ

КОНТУРОВ

Изобретение относится к радиоизма рительной технике, предназначено для измерения добротности колебательных систем с повышенной точностью и быстродействием, может бьггь использовано для измерения емкости, индуктивности, тан5 генса угла потерь различных элементов.

Известно устройство для измерения добротности радиотехнических систем, содержащее измерительный контур, вход10 ной и выходной согласукпцие элементы, два широкополосных усилителя, блок автоматической регулировки амплитуды, два ключа, блок регистрации момента возбуждения $1) .

Недостатком устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для измерения добротности и резонансных контуров, содер)жащее последовательно соединенные генератор, управляемый по частоте, частотный модулятор, ко второ

2. му входу которого через усилитель

)тодключен генератор ступенчатого напряжения и блок измерения второй производной, состоящий из трех синхронных демодуляторов, первые входы которых обьединены и подключены к исследуемому конгуру, а вторые входы соединены с соответствующими выходами генератора ступенчатого напряжения, суммирующего устройства, аттенюатора и вычитающего . устройства, причем выход первого демодулятора соединен с одним из входов вычитающего устройства, выходы второго и третьего демодуляторов соединены со входами суммирующего устройства, выход которого через аттенюатор соединен со вторым входом вычитающего устройст» ва. Кроме этого, в состав устройства входит второе вычитающее устройство, выход которого через блок поиска соеди нен с генератором, управляемым по частоте, а входы - с выходами соответственно второго и третьего синхронных демо» дуляторов, а также индикатор и последо30

3 73О4 ватально соединенные второй аттенюатор и третье вычитаюшее устройство, выход

1 которого через переключатель соединен с усилителем P).

Недостатком устройства является низ5 кая точность измерения, обусловленная методической погрешностью, связанной с определением второй производной.

Целью иэобретения является повышение точности измерения добротности колебательных систем.

Указанная цель достигается за счет, того что в измеритель добротности колебательных контуров, содержащий генератор, перестраиваемый по частоте, соединенный с одним входом частотного модулятора, другой вход которого через усилитель соеI динен с выходом генератора ступенчатого напряжения, а выход через исследуемый контур соединен с амплитудным детекто- . ром, выход последнего и выходы генератора ступенчатого напряжения соединены с соответствующими входами блока из. мерения второй производной по частоте, состоящего из трех синхронных демодуляторов, при этом выход первого демодулятора соединен с одним из входов первого блока вычитания и с одним иэ вхсгдов первого сумматора, другой вход которого соединен с выходом второго сйнхронного демодулятора и с другим входом первого блока вычитания, а вы ход первого сумматора через первый

-аттенюагор соединен с одним из входов

-второго блока вычитания, другой вход ко"горогО соединен С вЫхОДОМ третьегО синхронного детектора, выход первого блока вычитания через устройство поис" ка соединен со: входом генератора пере-. страиваемой частоты, второй аттенюатор 40 соединен с одним из входбв третьего блока вычитания, выход которого через.. пе»реключатель соедийен с управляющим

"входом-усилителя и индикатор, введены втОрой сумматор» третий аттенюатор» чет 45 вертый синхронный дембдулятор и четвертый 6JIQK вычитания, причем восход последнего соединен с другим входом третЬего блока вычитания, один вход соединен с

ВЫХОДОМ BTOPOro СИНХРОННОГO ДЕМОДУЛЯТO- 50 ра, один из входов четвертого блока вычитайия соединен с выходдм второго син- "хронного демодулятора, а другой вход четвертого блока вычитания соединен с выходОм TpeTbel o аттенюатора вход ко 55 торого соединен с выходом второго сум матора," одинвход п жледнего соединен с

I вйходом третьего демодулятора» а другой

axon — с выходом четвертого сйЖфонно1

37 4, .гР демодулятора, один вход последнего соединен с одним из входов генератора ступенчатого напряжения, другой вход—

/ с одним из выходов амплитудного дете», тора, a выход блока Вьшеления втОрОй ,производной соединен со входом второго аттенюатора. при этом устройство поиска соединено с управляющим входом переключателя, а выход генератора перестраиваемой частоты соединен с одним из входов индикатора, другой вход последнего соединен с выходом усилителя..

На чертеже представлена функциональная электрическая схема измерителя добротности.

На схеме показаны исследуемый контур 1, генератор 2, управляемый по частоте, частотный модулятор 3, генератор ступенчатого напряжения 4, соединенный с модулятором 3 через усилитель 5, амплитудный детектор 6, блок измерения второй производной по частоте 7, содержащий три синхронных демодулятора

8-10, суммируюшее устройство 11, аттенюатор 12 и вычитаюшее устройство 13.

Для задания числа; с помошью второй производной от амплитудно-частотной характеристики исследуемого контура в устройство введен соответствующий канал измерения второй производной в одной из точек, расположенных по соседству с исслепуемой точкой (LO ), например, (Ш ЛШ ). Этот канал содержит синхронный демодулятор 14» суммирующее устройство 15, аттенюатор 16 с коэффициентом затухания, равным двум, и вычнтаюшее устройство 17, аттенюатор 18 и вычитающее устройство 19 с большим коэффициентом передачи. В данном случае неОбходимый коэффициент затухания аттенюатора 18 в зависимости от устанавливаемого числа и определяют исходя иэ характеристики второй производной.

Настройка генератора 2 на резонансную частоту исследуемого контура 1 автоматизирована с помошью вычитаюшего устройства 20 и устройства поиска

21, которое содержит блок поиска 22 и блок управления 23, соединенный с переключателем 24, а также индикатор 25, содержащий преобразователь 26 "амплитуда-частота и блок измерения отношеНия частот 27, к которому подключено

Отсчетное устройство 28, представляюIIIee собой счетчик импульсов.

Измеритель работает следуюшйм образом.

При воздействии на частотный модулятор 3 ступенчатого напряжения 0= (6) 5 73

Н8 его выходе образуется напряжение постоянной амплитуды с периодически изменяющейся во времени 1 частотой, например uJ, о +Ддцг, о дц, ц-дцг,. с -2дэ, которое, проходя исследуемый контур 1 и амплитудный детектор 6, претерпевает амплитудные изменения. В синхронных демодуляторах 8,9,10,14 информация об амплитудно-частотной ха.I пактеристике исследуемого контура 1, соответствующая указанным частотам за исключением одной из них, например, Ш-Рйш, разделяется под действием генератора ступенчатого напряжения 4 и запоминается. Далее напряжения с выходов синхронных демодуляторов 9, 10 складываются в устройстве 11, ослабляются в два раза аттенюатором 12 и вычитаются в устройстве 13 с напряжением синхронного демодулятора 8, а напряжения с выходов демодуляторов 8 и 14 также складываются в устройстве

15 ослабляются в два раза аттенюатэром 16 и попадают в вычитаюшее устройство 17. При постоянной амплитуде модулируюшего напряжения напряжение на выходах вычитаюших устройств 13 и

17 пропорциональны второй производной

or амплитудно-частотной характеристики контура 1 соответственно в точках и и

uJ + дол . Одновременно с этим на выходе вычитаюшего устройства 20 образуется напряжение, пропорциональное первой производной, которое управляет устройством поиска 21. Устройство поиска 21 перестраивает генератор 2 в пределах диапазона частот до тех пор, пока на выходе вычитаюшего устройства

20 не образуется напряжение, соответствуюшее точной настройке исследуемого контура в резонанс. При перестройке генератора 2 изменяется амплитуда каждой "ступеньки" напряжения на выходе амплитудного детектора 6, и в синхронных демодуляторах 8,9, 10,14 непрерывно накапливается информация о значении амплитудно-частотной характеристики в исследуемой точке и ее окресностах, а на выходах вычитаюших устройств 13, . 17, 20-о значениях соответствующих производных. При прохождении через точку резонанса первая производная изменяет свой знак на противоположный и останавливает систему поиск4 >переводя ее в режим автоподстройки. С этого момента времени система поиска следит за состоянием точной настройки генератора 2 на резонансную частоту контура

1 и через блок управления 23 воздейст9437 6 вует на переключатель 24, который соединяет выход вычитающего устройства

19 с управляющим входом усилителя 5.

При этом цепь следящей обратной связи, регулирующей приращение частоты.М04и

2 2лЫ, оказывается замкнутой.

Выходное напряжение вычитаюшего устройства 19, управляя коэффициентом передачи усилителя 5, устанавливает, амплитуду ступенчатого напряжения та5

10 кой, при котором выходное напряжение частотного модулятора 3, получая приращение частот hW, +2hCU и прохода иссле» дуемый контур 1 и амплитудный детектор

6, создает соотношение напряжений вторых производных, образованных на выходах, вычитаюших устройств 13 и 17, в и исследуемых точках и) H Wp. ЬШ соответствующее затухание аттенюатора 18.

Регулируя степень затухания аттенюатора 18, можно согласовать значения числа с положением декадного переключателя отсчетного устройства 28. Таким образом, в установившемся режиме даннаа система авторегулировки в зависимости от добротности исследуемого контура 1 ,стабилизирует с заданной степенью точности определенную величину амплитуды ступенчатого напряжения 2 h,О . Стабилизированное напряжение, снимаемое с выхода усилителя 5, поступает на прербразователь 26 и в нем преврашаетса в частслу, пропорциональную приращению частоты 2 Au) . Эта частота в блоке измерения отношения частот 27 преоб разуется в период, который заполняется частотой Шо генератора 2, управляемого по частоте, образуя количество импуль сов, пропорциональное измеряемой добротности, затем подсчитываемое отсчетным устройством 28. При отключении исследуемого контура 1 процессы в схеме протекают в обратном порядке, возвращая измерительное устройство к исходному состоя» нию.

Формула изобретения у Измеритель добротности колебательных контуров, содержащий генератор, перестраи» ваемый по частоте, соединенный с одним рходом частотного модулятора, другой рход которого через усилитель соединен

l с выходом генератора ступенчатого на- пряжения, а выход через исследуемый кон. тур соединен с амплитудным детектором, выход последнего и выходы генератора ступенчатого напряжения соединены с

7 7394 соответствующими входами блока измере,. ния второй производной по частоте, состояшего из трах синхронных демодуляторов, при этом выход первого демодулятора соединен с одним из входов первого блока вычитания и с одним из sxoдов первого сумматора, другой вход которого соединен с выходом-второго синхронного демодулятора и с другим вх дом первого блока вычитания, а выход первого сумматора через первый аттэнюатор соединен с одним из входов второго блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора, выход первого блоке вычитания через устройство поиска сое динен со входом генератора перестрнияаэ. мой частоты, а также второй аттенюатор соединен с одним из входов третьего блока вычитания, выход которого через переключатель соединен с управляюшим входом усилителя, и индикатор, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй сумматор третий аттенюа-2s тор, четвертый синхронный демодулятор и четвертый блок вычитаиия, причем выход последнего соединен с другим входом третьего блока вычитания, а один из входов четвертого блока вычитания

37 8 соединен с выходом второго синхроыногг демодулятора, а другой вход четвертого блока вычитания соединен с выходом третьего аттенюатора, вход которого соединен с выходом второго сумматора,,один вход последнего соединен с выходом третьего демодулятора, в другой вход - с выходом четвертого синхронного демодулятора, один ьход последнего соединен с одним из входов генератора ступенчатого напряжения, другой вход — с одним из выходов амплитудно- го детектора, выход блока выделения второй производной соединен со входом второго аттенюатора, при этом устройство поиска соединено с управляюшим входом переключателя, а выход генератора

-перестрвиваемой частоты соединен с од- ,1 ним из входов индикатора, другой вход последнего соединен с выходом усилителяе

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 523366, кл. 6 01 К 27/26, 11,01.74.

2. Авторское свидетельство СССР, ¹ 519659, «л. 1З Ol Я 27/26, 16.08.74 (прототип) ЦНИИПИ Заказ 2916/39 Тираж 1019 Подписное Ьяпиал ППП Патент, г. Ужт ород, уд, Проектная, 4