Автоматическое устройство для измерения добротности элементов колебательного контура

 

(и> 741 192

Союз Соватскмк

Соцмалмстмческмк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 16,09.77 (21) 2517872/18-21 с присоединением заявки М

G 01 R 27/26

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,06.80. Бюллетень Мо 22

Дата опубликования описания 150680 (53) УДК 621.317 °.73 (088.8) (72) Автор изобретения

B. В . Молочников (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДОБРОТНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО

КОНТУРА

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для измерения параметров радиоэлементов, в частности, для измерения добротности катушек индуктивности, тангенса угла потерь конденсаторов, а также активного сопротивления, емкости, индуктивности и тангенса угла потерь диэлектрических материалов в широком диапазоне частот.

Известно устройство для измерения добротности радиотехнических элементов, содержащее один ключ, соединенный с двумя широкополосными усилите- 15 лями, блок автоматической регулировки амплитуды, другой ключ, блок -регистрации момента возбуждения (1)..

Известное устройство имеет относительно высокую погрешность измере- 2Р ния добротности в широком диапазоне частот из-за-нелинейных искажений, обусловленных работой широкополосного усилителя в режиме насыщения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения добротности, содержащее измерительный блок, выход .которого соединен с соответствующими Зр входами двух широкополосных усилите лей с регулируемыми коэффициентами усиления, и входом блока автоматической установки уровня напряжения, ограничитель соединенный входом с выходом первого широкополосного усилителя, выходом — со входом измерительного блока, а управляющим sxoдом — с выходом блока автоматическо1 установки уровня напряжения, эквивалент входного сопротивления измери тельного блока, вход которого электрически связан с выходом второго широкополосного усилителя и с одним из входов блока автоматической регулировки усиления, выход которого соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя, блок измерения отношения напряжений, соединенный входами с выходом эквивалента входного сопротивления измерительного блока и с выходом измерительного блока, блок измерения часто" ты (2) .

Недостаток известного устройства— погрешности измерения добротности эа- счет разброса параметров ограни чителей и широкополосных усилителей, ъ также за счет изменения нарамет741192 ов ограничителей и широкополосных усилителей под действием дестабилизирующих внешних факторов (изменение температуры, влажности и давления окружающей среды).

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматическое устройство для измерения добротности элементов колебательного контура, содержащее два широкополосных усилителя, одни входы которых объединены и соединены со входом блока автоматической установки уровня напряжения и с выходом измерительного блока, вход последнего соединен с выходом огра- 15 ничителя, один вход которого соединен с выходом первого широкополосного усилителя,.а управляющий вход ограничителя соединен с выходом бло- ка автоматической установки уроння 2О напряжения, выход второго широкополосного усилителя соединен со входом эквивалента входного сопротивления измерительного блока и с одним из входон первого блока автоматической регулировки усиления, выход которого соединен с другим входом второго широкополосного усилителя, введены второй блок автоматической регулировки усилейия, блок измерения отношения напряжения и блок измерЕния ЗО частоты, причем один и другой входы нторого блока автоматической регулировки усиления соответственно соединены са входом и выходом ограничителя, выход последнего также сое- 35 динен, с одним из входов первого блока автоматической регулировки усиления, управляющие входы каждого блока автоматической регулировки усиления соединены с выходом блока автоматической установки уровня напряжения, а выход второго блока автоматической регулировки усиления соединен с другим входом первого широкополосного усилителя, выход эквивалента входного сопротивления измерительного блока соединен с одним из входов блока измерения отношения напряжения, другой вход последнего соединен с выходом измерительного блока и со входом блока измерения частоты.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема автоматического устройства для измерения добротности элементов колебательного контура.

Устройство содержит измерительный блок 1, состоящий из колебательного контура входного и выходного элементов связи. Выход измерительного блока 1 соединен со входами широкополосных усилителей 2 и 3. Широкополосный усилитель 2 содержит последовательно .соединенные блок 4 усиления и блок 5 поддержания постоянного сдвига фаз напряжений, Имеется 45 также блок 6 автоматической установки уровня напряжения, подключенный к выходу измерительного блока 1.

Блок 6 автоматической установки уровня напряжения содержит последовательно соединенные блок 7 сравнения напряжений и регулятор 8 уровня ограничения, при этом к одному входу блока 7 сравнения напряжений подключен источник 9 постоянного опорного напряжения, а к другому входу блока

7 сравнения напряжения подключен выход измерительного блока 1, Устройство содержит также ограничитель 10, соединенный входом с выходом первого широкополосн.ого усилителя 2, выходом — со входом измерительного блока 1, а управляющим входом — с выходом блока 6 автоматической установки уровня напряжения. Имеется также эквивалент 11 входного сопротивления измерительного блока.

В описываемом варианте в качестве такого эквивалента входного сопротивления измерительного блока 1 использован широкополосный трансформатор, выполненный аналогично входному элементу, связи измерительного блока 1.

Эквивалент входного сопротивления измерительного блока 1 подключен входом к выходу второго широкополосного усилителя 3 и к одному иэ входов блока 12 автоматической регулировки усиления . Блок 1 2 содержит последовательно соединенные блок

13 сравнения напряжений и регулятор

14 коэффициента усиления. Выход блока 12 соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя 3, а второй его вход . соединен со входом измерительного блока 1.

Устройство содержит блок 15 измерения отношения напряжений, соединенный входами с выходом эквивалента

11 входного сопротивления измерительного блока и с выходом измерительного блока 1. Имеется также блок 16 измерения частоты, электрически связанный с высокочастотным трактом устройства. Устройство содержит и второй блок 17 автоматической регулировки усиления, аналогичный блоку

12, и содержит блок 18 сравнения и регулятор 19 коэффициента усиления.

Блок 1.7 подключен входами ко входу и выходу ограничителя 10, выходом— к управляющему входу первого широкополосного усилителя 2. Управляющие входы блока 12 и 17. соединены с выходом блока 6 автоматической уста- новки уровня напряжения.

Работа автоматического устройства для измерения добротности элементов колебательного контура заключается в следующем.

В начальный момент времени, после подключения измеряемого элемента к измерительному блоку 1, широкополосные усилители 2 и 3 имеют мак741192

Формула изобретения

Автоматическое устройство для измерения добротности элементов колебательного контура, содержащее два широкополосных усилителя, одни входы которых объединены и соединены со входом блока автоматической установ ки уровня напряжения и с выходом из мерительного блока, вход последнего:

)симальные коэффициенты усиления, а ограничитель 10 имеет максимальный уровень ограничения. 3а счет обеспечения блоком 5 поддержания постоянного сдвига фаз напряжений баланса фаз в системе: широкополосный уси- 5 литель 2 - ограничитель 10 - измерительный блок 1, наступает автогенераторный режим, при котором на выходе измерительного блока 1 лавинообразно нарастает напряжение с частотой

I равной собственной резонансной частоте колебательного контура, входящего B состав нзмерительнрго блока 1.

При достижении выходи ого н апр яжения блока 1 значения равного заданному уровню, которое устанавливается источником 9 постоянного опорного напряжения, на выходе блока 7 сравнения появляется напряжение ошибки, которое преобразуется в регуляторе 8 уровня ограничения в:. управляющее напряжение. Этим напряжением регулируется уровень ограничения ограничителя 10 и устанавливается до величины, обеспечивающей условия баланса амплитуд в установившемся режиме автогенераторно . системы.

При этом на входы блоков 13 и 18 сравнения блоков 12 и 17 автоматической регулировки усиления поступают высокочастотные напряжения

1 неограниченные с выходов широкополосных усилителей 2 и 3 и ограниченные с выхода ограничителя 10 . Разности напряжений между амплитудными значениями неограниченных напряжений 35 и ограниченных вырабатывают в блоках

13 и 18 сравнения приращения напряжений, которые преобразуются в регуляторах коэффициента усиления 14 и 19 в управляющие напряжения; Эти- 40 ми напряжениями регулируются коэффи-. циенты усиления широкополосных усилителей 2 и 3 до значений, при которых устанавливаются заданные отношения амплитуд неограниченных напря- 45 жений на выходах широкополосных усилителей 2 и 3 к амплитуде ограниченного напряжения на выходе ограничителя 10. Для обеспечения постоянного отношения амплитуды неограниченного напряжения к амплитуде ограниченного напряжения при различных уровнях ограничения, который определяется величиной измеряемой добротности, одновременно с автоматической установкой уровня ограничения ограничителя 10 управляющим напряжением с регулятора 8 изменяются коэффициенты усиления регуляторов 14 и 19.

Для учета частотной зависимости коэффициента трансформации входного 60 элемента связи измерительного блока

1 к выходу широкополосного усилителя 3 подключен эквивалент 11 входного сопротивления измерительного блока, который электрически и кон- 65 структивно выполнен аналогично вход ному элементу связи измерительного блока 1.

В связи с тем, что коэффициенты усиления широкополосных усилителей

2 и 3 устанавливаются по отнсшению одного уровня напряжения, а именно по отношению уровня ограничения ограничителя 10 коэффициенты усиле-. ния этих усилителей устанавливаются одинаковыми и в этом случае добротность будет определяться как отнсхаение напряжений с выхода измерительного блока 1 с выхода эквивалента 11. входного сопротивления измерительного блока с учетом коэффициента трансформации выходного элемента связи измерительного блока 1 и коэффициента первой гармоники ограниченного напряжения на выходе ограничителя 10. Так как отношения амплитуд неограниченного и ограниченного напряжений независимо от измеряемой добротности остается постоянное, остается постоянным и коэффициент первой гармоники ограниченного напряжения, а следовательно исключается погрешность измерения добротности за счет искажения формы кривой напряжения на входе измерительного блока 1. При этом обеспечивается устойчивый непрерывный автоколебательный режим в широком диапазоне частот и измеряемых добротностей, так как ограничитель 10 для автогенераторной системы является безынерционным. В связи с тем, что коэффициент усиления широкополосных усилителей 2 .и 3 устанавливаются по отношению одного уровня напряжения (одного ограничителя) независимо друг от друга отдельными блоками соответственно 17 и 12 автоматической регулировки усиления, исключается погрешность за счет разброса параметров элементов широкополосных усилителей 2, 3, а также эа счет дестабилизирующих внешних факторов, изменяющих параметры элементов ограничителя 10 и широкополосных усилителей 2 и 3.

Отношение напряжений, или доброт-. ность, измеряется блоком 15 измерения отношения напряжения. Частота измеряется блоком измерения частоты

16, а устанавливается конденсатором переменной емкости измерительного блока 1.

741192

Составитель Л.Сотникова

Техред Ж.Кастелевич Корректор М,Коста

Редактор Г.Шибаева

Йакаэ 3196/45 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединен с выходом ограничителя, один вход которого соединен с выходом первого широкополосного усили теля, а управляющий вход ограничителя соединен с выходом блока автоматической установки уровня напряжения, выход второго широкополосного усилителя соединен со входом эквивалента входного сопротивления измериТельного блока и с одним из входов первого блока автоматической регулировки усиления ., выход которого соединен с другим входом второго широкополосного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности измерения в него введены второй блок автоматической регулировки усиления, блок измерения отношения напряжения и блок измерения частоты, причем один и другой входы второго блока автоматической регулировки усиления соответственно соединены со входом и выходом .ограничителя, выход последнего также соединен о одним иэ входов блока автоматической регулировки усиления, управляющие входы каждого блока автоматической регулировки усиления соединены с выходом блока автоматической установки уровня напряжения, а выход второго блока автоматической регулировки усиления соединен с другим входом первого широкополосного усилителя, выход эквивалента входного сопротивления измерительного блока соединен с одним из входов блока измерения отношения напряжения, другой вход последнего соединен с выходом измерительного блока и со вхо15 дом измерения частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9523366, кл. G 01 R 27/26, 11,01, 4.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 92366089/21, 02.06,76, кл . G 01 R 27/26 (прототип) .