Автоматический измеритель комплексных параметров Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ Изобретение атносится к радиоизмерительной технике и может быть использова но для измерения полных сопротивлений V и комплексных коэффициентов передачи преЬфазрвйтелеЙ электрических сигналов, а также для снятия амплитуднофазочастных характеристик преобразователей механических сигналов и диапазонах низких и ин анизких частот. Известен универсальный амплитуднофазовый преофазователь СВЧ сигналов, содержащий генератор перестраиваемой частотЬ, мостовой измерительный блок, фазосдвигакшие цепи на базе щелей связи детекторных головок ориентированных сшределениьш офазом, три сумматора оторног и измеряемого сигнала, четыре детектора-квадратора, четыре фильтра нижних частот, сумматор для выделе м ния -.фазонезависимого сигнала, два диффервщшапьных усилителя и электроннолучевой шадикатор iT. Недостаткакга известного преофазователя являются большое время измерения & ПАРАМЕТРОВ. .. i . диапазоне низких и янфраннзквх частоТ) ооределяемое постояшюй времени фильтров нижних частот детекторных каскадов, коэффшщент перекрыпгйя диапазона частот, не превьппаюогай ЗО% определяемый свойствами фвзосдввгаюшях пеночек, слбжность схемы и конструкаяя, определягау/{ая напвчвем четырех детекторных гопсйзок и соопгвегственно, четьфех измерительных каналов для выделения постоянной составляюшей из измерительного сигнала. близким к взофетению является четырезсдетекторный измерн- тель комплексных параметров, содержащий генератор перестраиваемой частоты, первый выход которого соединен с входом измерительного бпока, ыход которого подключен к измерительным входам сумматоров четырех иа ерительных каналов, каждый на коггорытс содержит последовательно соединенные сумматор, детектор-квадратор, блок запоминания амплитудных значений сигналив

со сбросом памяти, к опорным входам сумматоров подключены четыре дополнительных выхода генератора перестраиваемой, частоты, выходы четырех блоков запоминания соединены соответственно с входами двух дифференциальныхусилителей, выходы которых соединены fcootbeTCTBeHHO с двумя отклоняющими пластинами электронно-лучевого ивдикатора 2 .-

Недостатком известного устройства i |является необходимость наличия четьфе1}с опорных сигналов генератора перестраиваемой частоты. Наличие четырех измерительных каналов приводит к увеличепШо погрешности из-аа неидентичности снижает надежность, усложняет регулировку и° настройку устройства. Время измерения известного устройства определяется измеряемым фазовым сдвигом и фазовым сдвигом опорного сигнала, и составляет один период частоты следования измеряемого сигнала в диапазоне низких и инфранизких частот.

Цель изобретения - сокращение времени измерения в диапазоне низких и инфранизких частот, уменьшение погрешности намерения.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом измерителе комплексных параметров, содержаший генератор перестраиваемой частоты, первый выход которого соединен с входом измерительного блока, выход которого подключен к измерительным входам сумматоров, соединенных с входами дегекторов-квадраторов, блоков запоминания амплитудных значений сигналов к опорным входам первого и третьего сумматоров подключены соответственно второй и третий выходы генератора перестраиваемой частоты, электронно-лучевой индикатор, два дифференциальных усилителя, выходы которых соединены соответственно с двумя отклонякяцими пластинами электронно-лучевого индикатора, выходы первого и второго блока запоминания амплитудных значений, соответственно - с входами первого дифференциального усилителя, введены активный сумматор, усилитель постоянного тока, инвертор, причем измерительный вход второго сумматора соединен с выходом инвертора, вгсод которсго соединен с вторым выходом генератора перестраиваемой частоты, входы активного сумматора соответственно соединены с выходами первого и второго блочков запоминания амплитудных значений.

вход усилителя постоянного тока соединен с выходом третьего блока запоминания амплитудных знамений, выходы активного сумматора и усилителя постоянного тоКа соответственно соединены с входами второго дифференциального усилителя.

На чертеже представлена структурная схема устройства в режиме измерения комплексных сопротивлений.

Устройство содержит генератор 1 перестраиваемой частоты, например с выходами 2-4, измерительный блок

6,с йсследуемьп двухполюсником 5, инвертор 7, сумматоры 8 - 10, детекторы-квадраторы 11 - 13, блоки 14 16 для запоминания амплитудныхзначений сигналов с автоматическим или ручным сбросом памяти, активный сумматор 17с коэффициентом передачи 1, усилитель, постоянного тока 18 с коэффициентом усиления 2, дифференциальные усилителя 19 и 2О, электронно-лучевой йндикато э 21.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал вида где Ug- амплитуда; U - круговая частота; t - время с основного выхода 2 генератора 1 поступает на измерительный блок 6 с исследуемым двухполюсником 5. С выхода измерительного блока 6 сигнал

, K,.(u,

где k - коэффициент передачи измерительного блока 6;

(JQ - модуль измеряемого параметра исследуемого двухполюсника 5; f- фаза измеряемого комплексного параметра исследуемого двухполюсника 5 поступающая на измерительные входы сумматоров 8 - Ю.

С дополнительного выхода 3 генератора 1 перестраиваемой частоты,

имеющего фазу О, сигнал поступает на опорный восод сумматора 8 и инвертора

7,а с дополнительного выхода 4, имеюшего фазу ЭО, сигнал поступает на

опорный вход сумматора 10. Сигнал с выхода 7 поступает на опорный вход сумматора 9, т.е. на опорных входах суммаггоров 8-10 имеет сигналы вида

Up Sin tut;

. UQ 3ln (UJi-t-180°); и 3ln(a;4;+90 ). : . Таким образом, напряжения, поступаюоие на входы детекторов-квадраторов 11-13 имеют вид ) Х{ш4; +-Г80), Uвx З «-f 23 oS 3 oS x(u)t+90°) , где К2 - коэффициент передачи суммат ров для измеряемого сигнала коэффициент передачи суммат ров для опорного сигнала. Можно принять К, а На выхсаах детекторов-квадраторов 11-13 амплитуды .напряжений описываются следующими выражениями ВЫХ11 С (-У 2усовф1п. Гfsin fs 1 .«y ycostfsj Bbixir A UV-2ro54)sin2 i/s x|u)t «yci:«t t yC05« 5j V.(Tr 2y5i«4j5in2 c ri+j-s nifs x uJi4oirctqr y eostfs JV где К Д - коэффициент передачи сигнала детекторов-квадраторов. На выходах блоков эадоминания 1416, амплитуды напряжейий постояннся о тока описываются следующими выражениями. Uo(lV-2xco54), вЫХ14 с. Bbwi5 Ai o(V-2r) eык16 c A oi T 25rsi) Вычитанием Ug, 4 ВЬнИБ ференциальном усилителе 19 на его вь ходе получаем напряжение у-11 11т:4.К k 11 Bbi)fl3 BbixiV выхв о

На выходе активного сумматора 17 напряжение имеет вид

.,(V

:Ф о р м у л а изобретения

55

Автоматический измеритель комплекЬных параметров, содержащий г-енератор перестраиваемой частоты,, перрмй выход Напряжение на выходе усилителя постоянного тока 18 имеет вид. (1+Т242р,-пЧ). Ы%18 24Кди2 Напряжение с выхода усилителя постоянного тока 18 и с выхода активного сумматора 17 подается на соответствующие входы дифференциального усилителя 2О, напряжение на выходе которого имеет вид JI11II 1 2|/ 1|2, ,-4К2к. 120- 6Ь№18- ВЫХ1Т С А 0 После подачи сигнаповО. .,|ои t BbtX2о электронно-лучевой индикатор 21 получаем на эщзане световое пятно, радиус отклонения которого от центра трубки ft характеризует модуль коэффициента отражения, а угол отклонения радиус-вектора от вертикали коэффициента отражения . 22 J. k ВЫХ19 ewx20 S A чувствительность индикатора; вЫХ20 ВЫХ1Э Таким офазом, предлагаемый автоматический измеритель комплексных параметров обеспечивает измерение на инфранизких частотах .;. за время, не более 3/8 периода частоты следования измеряемого сигнала в широком диапазоне частот. Кроме того, за счет сокрушения измерительных каналов с четырех до трех и использование двух опорных сигналов генератора перестраиваемой частоты уменьшается погрешность измерения, расширяется номенклатура применяемых генераторов перестраиваемой , частоты(например генера торы типа Г6-15, Г6-26). С Помощью предлагаеMoro устройства можно также измерять комплексные коэффициенты передачи преобразователей электрических сигналов (четырехполюсников) а также комплексные Коэффициенты преобразователей механических сигналов (сейсмоприемников, МЙ1ФОФОНОВ, гидрофонов т.д.) которого соединен с входом измеригепьного блока, выход которогб подключен к измерительным входам сумматоров, соединенных с входами детекторов-квадраторов, подключенных к входам блоков эа похтнания амплитудных значений сигналов, к опорным Екодам первого и третьего сумматоров подключены соответственно второй и третий вьосоды генератора перестраиваемой частоты, электроннолучевой индикатор, два дифференциальных усилителя, выходы которых соединены со ответственно с двумя отклоняющими плас тинами электронно-лучевого индикатора, выходы первого и второго блока запоминания амплитудных значений соответствен но соединены с входами первого дифференциального усилителя, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью сокращения времени измерения на низких и инфранизких частотах| v и уменьшения погрешности измерения, введены активный сумматор, усилитель постоянного i0 13 тока, инвертор, причем измерительный вход второго сумматора соединены с выходом инвертора, Екод которого соединен с вторым выходом генератора перестраиваемой частоты, входы активного сумматора соответственно соединены с входами первого и второго блоков запоминания амплитудных значений, вход усилителя постоянного тока соединен с выходом третьего блока запоминания ампдитудных значений, выходы активного сумматора и усилителя постоянного тока соответственно соединены с входами второго дифференциального усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Вопросы радиоэлектроники, сер. РТ, 1971 вьш. 7, с. 57-61. 2.Авторское свидетельства , СССР № 781711 кл. Q 01 R 27/О2, 11.12.78 (прототип).