Устройство для измерения добротности Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

| Изобретение относится к контроль но-поверочной аппаратуре и может быть использовано в измерительных преобразователях. Известно устройство для измерения добротности затухания механических колебательных систем, содержащее два компаратора с высоким и низким порогом, два источника опорного напряжения, дополнительные формирователи импульсов, триггер, управляемый формирователь импульсов и регистратор 13. Недостатком данного устройства является ограниченный частотный диапазон, так как предполагает формиро вание существенно коротких по длительности вспомогательных импульсов в сравнении с периодом исследуемого синусоидального сигнала. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения добротности механических колебательных систем с электрическим съемом колебаний, содержащее систему возбуждения колебаний, два компаратора два источника питания, пиковый детек .тор, триггер и счетчик числа колебаний 2 . Однако лзвестное устройство характеризуется невысоким классом точности вследствие значительной погреш ности, вносимой пиковым детектором, из-за различия величин постоянных времени пикового детектора и забухающего синусоидального сигнала, а также вследствие инструментальной погрешности пикового детектора, соизмеримой с нижним порогом уровня. Цель изобретения - повышение точности измерения добротности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее систему возбуждения, соединенную через ключ с резонатором, два компа ратора, источник опорногр напряжения, йервый пиковый детектор, соединенный с одним из входов одного из компараторов, другой вход которого соединен с источником опорного напр жения, а выход резонатора через масштабный усилитель соединен с входом первого пикового детектора, и формирователь импульсов, соединенный со счетчиком, введены дифференциальный усилитель, второй пиковый детектор и элемент ИЛИ, причем выход масштабного усилителя соединен с одним из входов дифференциального усилителя, с входом первого пикового детектора и q одним иэ входов второго пикового детектора, неинвертируиадий вход Дифф ренциального усилителя соединен с вы ходом элемента ИЛИ, а выход - с входом формирователя импульсов и с другим входом второго пикового детектора, выход которого соединен с одним из вхацов другого компаратора, подключенного другим входом к источнику опорного напряжения, а выходы обоих компараторой соединены с входами элемента ИЛИ. На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит резонатор 1, систему 2 возбуждения колебаний, соединенную через ключ 3 с резонатором 1, выход которого соединен с входом масштабного усилителя 4, дифференциальный усилитель 5. с коэффициентом усиления, равньм , два пиковых детектора 6 и 7, выходы которых соединены с входами компараторов 8 и 9, собранных на интегральных операционных усилителях, источник 10 ОПОРНОГО напряжения, эдемент 11 ИЛИ, входы которого соединены с выходами компараторов 8 и 9, формирователь 12 импульсов и счетчик 13 импульсов. Работа устройства основана на подсчете числа периодов свободно затухающих колебаний, проаюдших в счетчик 13 эа время, в течение которого амплитуда колебаний уменьшилась в 23,15 раза. При этом количество сосчитанных периодов численно равно добротности. Действительно, амплитуда затухающего колебания резонатора 1 определяется формулой :OuIel «V -Аов ТГ I . . . где, А - начальная амплитуда колеба: °. ния;. . f ; Тр - собственная частота и период колебания резонатора N - .число периодов; t ToN - время счета числа периодов. Приняв N Q, получим «в Tf .е , отсюда отношение с1мплитуд должно быть 9 е 23,15. При включенной системе 2 возбуждения (ключ 3 замкнут) сигнал с резонатора 1 поступает через масштабный усилитель 4 -на вход запертого дифференциального усилителя 5, в результате чего формирователь 12 импульсов не выдает импульсов на счетчик 13, При отключении системы 2 возбуждения (ключ 3 разомкнут) напряжение на выходе резонатора 1 и соответственно на выходе масштабного усилителя 4 начинает уменьшаться по закону экспоненты. В начальный момент, когда напряжение на выходе пикового детектора б превышает ста-. J;1I билизированное напряжение от источника 10 опорного напряжения, компара тор 8 через элемент 11 ИЛИ выдает напряжение, -запирающее диффереициальный усилитель 5. При дальнейшем умень шении напряжения с резонатора 1 напряжение детектора 15 становится равным напряжению источника 10 опорного напряжения, компаратор 8 че- , рез элемент 11 ИЛИ отпирает усилитель 5, выходной сигнал KOTopoi-o проходит через формирователь 12 импульсов ив форме лиандра поступает в счетчик 13 иппульсов. Одновременно выходное напряжение диффергнциального усилителя 5 выпрямляется пиковь М детектором 7 и поступает на компара тор 9 ш Поскольку это напряжение превБЕиает напряжение источникаЮопорного напряясения, то выходной сигнал ксмпаратора 9 отрнцателен и не поступает на элемент 11 ИЙИ, поэтому дифференциальный усилитель 5 остается .открытым в течёниё всего времени счета импульсов, 47 ; Так как коэффициент усиления дифференциального усилителя 5 равен е , то при падении напряжения иа резона.торе 1 с начала импульсов в ераз, напряжение на выходе пикового детектора. 7 становится равным напряжению источника 10 опорного напряжения, При этан компаратор 9 вкшает положительный сигнал, который через .элемент 11 ИЛИ запирает дифференциальный усилитель 5. Сигнал на счетчик 13 импульсов не поступает, счет импульсов прекращается, Устройство позволяет быстро непосредствеино в числовом выражении :Оез дополнительных вычислений (как того требует известная схема) и с (К льшей точностью, не превьшагацей 0,7%, четредеЛить добротность контролируемого изделия (резонатора), При.этом отгклонение от среднего значения добротности, т.е. воспроизводюлость результатов, составляет 0,35%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ, содержащее систему возбулодения, соединенную через ключ с резонатором, два компаратора, источник опорного напряжения, первый ПИКОВЫЙ детектор, соединенный с одним из входов одного из компараторов, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход резонатора через масштабный ус.илитель соединен свходом первого 4 пикового детектора, и фо1 «и| ователь импульсов, соединенный со счетчиксж о. тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дифференциальный усилитель, второй пиковый детектор и элемент ИЛИ, причем масштаб-. ноГо усилителя соединен с одним кэ входов дифференциального усилителя, с входом первого пикового детектора). и с одним из входов второго пикового детектора, неинвертирующий вход дифференциального уси.лителя соединен с выходом, элемента ИЛИ, а выходом с входом формирователя импульсов и с другим входом второго пикового детектора, выход которого соединен е одним из вхосо с дов Другого KOMn ipaTopa, подкл 0ченно го другим входом к источнику опорного напряжения, а выходы обоих компараторов соединены с входами элемента. ИЛИ. - .