Способ преобразования переменного напряжения с трансформацией временного масштаба Советский патент 1983 года по МПК G01R19/04 

00 со

Изобретение относится к электретизмерительной технике и может быть .использовано при измерениях высокочастотных напряжений.

Известен способ преобразования нпряжений с трансформацией временного масштаба, заключающийся в формировании каналов синхронизации с системой фазовой автоподстройки . частоты стробирующих импульсов, стрбирования.высокочастотных сигналов этими импульсами, запоминании мгновенных значений в моменты времени стробированйя высокочастотного напряжения и выделении огибающей низкочастотного напряжения. При этом спектр высокочастотного напряжения трансформируется в область низких частот El.

Недостатком этого способа является большая погрешность преобразования, обусловленная неидентичностью диодных характеристик смесителя, нелинейностью-диодных характеристик, нестабильностью длителности строб-импульсов, а также и их амплитуд. ,,,

Наиболее близким к изобретению яляется способ преобразования переме ного напряжения, заключающийся в фомировании- стробирующих импульсов . малой длител1 ности, стробировании высокочастотного напряжения, причем строб-импульсы автоматически сдвигаются во времени относительно сигнал при каждом повторении -и таким образом последовательно считывают его пр точкам, Запоминании мгновенных значений в моменты времени строби-. рования и выделении огибающей преобразованного низкочастотного напряжения С. :

Недостатком .известного способа : преобразования на.пгяжений является большая погрешность (до.10%} от не.линейности диодов в смесителе,, нестабильности длительности стробимпульсов, изменения постоянных времени заряда конденсатора и фильтрации промежуточного напряжения фиксированной частоты.

Цель изобретения - повышение точ ности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования переменного напряжения с трансформацией временного масштаба, заключающемуся в формировании стробирующих импульсов, засинхронизированных с преобразуемым напряжением, запоминании мгновенных значений переменного напряжения в момент времени стробирования, выделении огиба кицей преое5разованного низкочастотного напряжения, формируют .опорное напряжение, по частоте и форме совпадающее с преобразованным напряжением низкой частоты, засинхронизиро

ванное с ним, суммируют его с преобразуемым напряжением, стробируют просуммированное напряжение,. выделяют мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования, изменяют амплитуду и фазу опорного напряжения относительно прбюбразованного низкочастотного напряжения до тех пор, пока не будут равны нулю мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования, и по нему судят о преобразуемом напт ряжении.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность дан- . ного способа; на фиг. 2 - блок-схе- V ма устройства, реализующего данный способ преобразования переменного напряжения с трансформацией временного масштаба; на фиг. 3 - схема блока синхронизации.

Высокочастотное напряжение стробируется сформированными импульсами короткой длительности и засинхронизированные с ним. На элементе памяти, например, на конденсаторе запоминаются мгновенные значения в .моенты времени стробирования. Выделя-. ют огибающую преобразованного низкочастотного напряжения. Формируют опорное напряжение, по частоте и форме Совпадающее с преобразованным низкочастстным напряжением, суммируют ; его с высокочастотным напряжением. . Просуммированное напряжение стробируется сформированными импульса- и малой длительности. В моменты стробирования вьщеляются и запоминаются мгновенные значения просуммиованного .напряжения. Изменяют амплитуду и фазу опорного напряжения относительно преобразованно-го напряжения низкой частоты до тех пор, пока не будут равны нулю мгногенные значения просуммированного напряжения, и по нему судят о преобразуемом нап-. ряжении.: . .

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется диаграммами (фиг.1). На фиг. 1с( показано высокочастотное

напряжение,, которое стробируется импульсами малой длительности,пунктирной линией показана огибающая-преобразованного низкЬчастотного напряжения. На фиг. 1 сГ- стробирующие импульсы. На фиг. 1- показано опорное напряжение, которое совпадает по форме и частоте с преобразованным низкочастотным напряжением и сдвинуто по фазе относительно напряжения, которое укс1зано на фиг. 1о( (пунктирная линия), и отличается от него по амплитуде. На фиг. 1t показана сумма этого сдвинутого опорного напряжения с высокочастотным н пряжением. В моменты времени стробирования выделяются и запоминаются мгновенные

эяачения этой суммы (фиг.1(}. ЕСЛИ теперь сдвигать по фазе и изменять амплитуду сформированного опорного напряжения (фиг. 1в) относительно преобразованного напряжения низкой частоты Л фиг. Ю, пунктирная линия), 1о наступает такой мсмиент, когда мгновенные значения равны нулю. , Тогда по этому напряжению можно судить о преобразуемом.

Иидикацил нуля можно осуществлять О путем последовательного преобразования напряжений, указанных на фиг.16, з Чвьвделения огибающей преобразованного на пряжения и преобразования его в постоянное напряжение). Видно, 15 что предлагаемый способ преобразования напряжений основан на методе 1фавнова1ивающего преобразования, который отличается высокой точностью.

.Устройство (фиг. 2) содержит ге- oQ HeipiaTop 1 опорного напряжения, бх.ок 2 сигисронизации, Управляемый аттенюатйр .3, управляемьЕй фазовращатель Г4, сумматор 5, смеситель 6, -фильтр 7,

нуль-орган 8, причем выход опорного 25 генердтора 1 непосредственно соединен с первым, входом.: блок а 2 синхро- : низаьонй -и через управляемый аттенюатор 3, управляемый фазовращатель 4 ; .. соединен с первым входом сумматора 5.,-. И с входом всего устройства, вход вес;гр устройства соединей с вторыми входами блока 2 синхронизации и сумматора 5, выход сумматора 5 соединен: через c 4ecйтeль б, фильтр 7с нульорганом 8. Кроме того, выход блока 2 35 синхронизации соединен с вторым вх эдом сме.сителя 6. I

Блрк 2 син.хронизации содержит стробоскопический преобразователь 9,,,, фазовы:й детектор 10, перестрайвае- 0 адй генератор 11, генератор стробимпульсов 12, .усилиТель-рграничитбль. 13, причем, второй вход блока 2 синхронизации подсоединен через стробоскопический преобразователь 9 к первому:45 входу фазового детектора 10,.а первый вход блока синхронизации подключен, через усилитель-ограничитель 13 к-второму входу фазового детектора, ;10,.выход,.последнего соединен через 50 перестраиваемый генератор 11, формирователь с;троб-импуд1эсов 12 с вторым входом стробоскопического преобразователя 9 и выходом блока 2 синхронизадаи. .; .--v-:- . . . / v - - 55 Устройство, реализующее предлагаемый.спрсоб, рабртаёт следующим обра рм ( фиг. 2),,

v Входной высокочастотный с частотой р сигнал (например, гармонический) JiocTynaeT на второй вход блока 2 синхронизаДии, на первый его вход поступает низкочастотный гармоничес-. кий сигнал, сформированный в опорном генератрре 1. С выхода блока 2 синхронизации снимаются строб-им- 65

пульсы, которле засинхронизиррванны с входным высокрчастотньам напряжением и напряжением низкой фшсиррванной частоты, снимае.лым с выхода рпррного генератора 1. Причем должноСоблюдаться соотношение

BX-rtf,

стр:

- низкая фиксированная частота напряжения опорного генератора

-частота следования стробТЕГТр

нмпульсов; и - количество периодов высокрчастотнргр напряжения,

-кртррре укладывается в периоде следрвания строб-им- пульсов, )1 1,2,...

Рабата блока 2 синхронизации: основана на использовании систеьщ фазр вой автрподстройки частоты (ФАПЧ). Особенностью, является то, что опорно напряжение низкой фиксированной частоты в системе ФАПЧ (Фит. 3) поступает с рпорного генератора гармонического напряжения через усилитель-ог раничитель 13. Таким рбразом, блок 2 тгинхронйзации формирует стробирующие импульсы, засинхронизированныё с преобразуемым напряжением и напряжением, опорного генератрра. V

В опррном генераторе 1 формируютнапряжение фиксированной низкой частрты, по форме совпадающее с пре- : p6pa3yeivajM или с преобразованным, причем преобразованное напряжение засинхронизировано с. преобразуемым и со стробиру1ощими импульсами и с напряжением низкой фиксированной частоты, сформированным в. опорном генераторе 1. Сформированное напряжение поступает через управляемые аттенюатор 3 и фа.зовращатель 4 . к первому входу сумматора 5. В сумматоре 5 суммируют его с преобразуемым напряжением высокой частрты, поступающим на его второй вход.

С выхода сумматора 5 просуммированное напряжение поступает на вход смесителя 6, причем смеситель 6 и фильтр 7 образуют простейший стробоскопический преобразователь. В смесителе б стробируют просуммированное напряжение строб-.импульсами, снимаемыми с блока 2 синхронизации выделяют мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования, выделение осуществляется в действия ст обймпульса, когда ключ смесителя открыт, запоминают мгновенные значения переменного напряжения в момент времени стробирования. С выхода смеси-, теля запомненные мгновенные значеви-я просуммированного сигнала поступают на вход фильтра 7, в котором осуществляется выделение огибающей преобразованного низкочастотного напряжения, причем форма выделенной огибающей совпадает с формой преобра зуемого напряжения. Сформированное напряжение поступает на нуль-орган 8. В случае если мгновенные, действующее, или среднее значения сформированного напряжения не будут равны нулю, то изменяют амплитуду и фазу опорного напряжения относительно преобразованного низкочастотного до тех пор, рока эти значения не будут равны нулю. По этому напряжению, снимаемому с управляемого фазовраща-.еля 4, судят о преобразуемом напрянсении, причем оно полностью несет информацию об амплитудно-фазовых соотношениях преобразуемого напряжения Точность преобразования высокая, так как,происходит компенсация мгновенных значений высокочастотного напрял ения и опорногс напряжения низ кой частоты в моменты времени стробирования. При этом исключаются, по сравнению с прототипом, погрешности преобразования от нестабильности длительности импульсов, нелинейности диодов смесителя, изменения постоянных времени заряда при подключении образователя к двухполюснику с выходным импедансом, изменяющимся в широком динамическом диапазоне. Опорное напря:жение низкой частоты также можно сформировать с минимальными нелинейными искажениями. Кроме того, преобразование высокочастотного напряжения в низкочастотное,например для гармонического напряжения, можно осуществить многократным стробированием в одну точку в максимумах высокочастотного и опорного низкочастотного напряжений. Это наглядно видно на временных диаграммах фиг. 1а,в,1, что значительно повышает точность преобразования. Погрешность преобразова шя по предлагаемому способу может достичь десятых долей процента, тогда как у известного устройства она достигает 10%.

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ТРАНСФОРМАЦИЕЙ ВРЕМЕННОГО МАСШТАБА, заключающийся В формировании стробирующих импульсов, засинхронизированных с преобразуемым напряжением, запоминании мгновенных значений переменного напрДжения в момент времени стробирования, выделении огибающей преобразо ванного низкочастотного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования,, формируют опорное напряжение, по частоте и форме совпадающее с преобразованным напряжением . низкой частоты, засинхронизированное с ним, суммируют его с преобразуемым напряжением, стробкруют про-.: суммированное напряжение, выделяют мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты .времени стробирования, изменяют амплитуду и фазу опорного напряжения относительно преобразованного низкочастотного напряжения до , пока не будут равны нулю мгновенные (Л значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования, с и по нему о преобразуемом напряжении.,

f psuSpaioScHHoe слдллдаг/г ни}пай itacfnom

I i-f-l - &- L- a.L.

CmpuSi fyn iL ue,.- -f Опорное

&и10кочаапот.чсе иапряженм