Устройство для измерения длины волны в волноводе Советский патент 1985 года по МПК G01R23/04 

Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения - повышение точности измерения. На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения длины волны в волноводе, Устройство для измерения длины волны в волноводе состоит из измерительного волноводного тракта 1, неподвижного измерительного зонда 2, детектора 3, фазовращателя 4, выполненного электрически управляемым, короткозамкнутой нагрузки 5, вычислительного блока 6j измерителя 7 длительности импульса, блока 8 упра ления. Вычислительный блок 6 состоит из дифференциального усилителя 9, первого пикового детектора 10, блока 11 вычитания, блока 12 сравнения, триг гера 13, второго пикового детектора 14, блокинг-генератора 15,блок 8 управления - из источника 16 постоянного двухполярного напряжения, коммутатора 17, генератора 18 линей но-изменяющегося напряжения, функци нального преобразователя 19, а изме ритель 7 длительности импульса - и генератора 20 счетных импульсов, счетчика 21 и цифрового индикатора 22. Устройство для измерения длины волны в волноводе работает следующим образом. Сверхвысокочастотная поступает в измерительный волноводный тракт 1, проходит через (фазовра щатель 4, изменяя свою фазу на вели чину tfpp 5 определяемую напряжением подаваемым с выхода блока 8 управле ния на управляющий вход фазовращате ля 4, отражается от короткозамкну, той нагрузки 5 о Отраженная волна проходит через фазовращатель 4, изменяя свою фазу на величину и через измерительный сверхвысокоча тотный тракт 1. В измерительном вол новодном тракте 1 в результате интерференции падающей и отраженной волн возникает стоячая волна, причем в месте расположения измеритель ного зонда 2 напряжение, снимаемое с него, определяется соотношением U.e,.5(v-2V,,) , 5 напряженность падающей волны; и I - модуль коэффициента отражения короткозамкнутой нагрузки 5; М - фаза козффициента отражения короткозамкнутой нагрузки 5, равная -У7, взаимный сдвиг фазы, вносимьй фазовращателем 4{ (р - сдвиг фазы, равный расстоянию от места расположения неподвижного измерительного зонда 2 до короткозамкнутой нагрузки 5 и обратно - длина волны в волноводе в измерительном волноводном тракте 1. Напряжение Ил на выходе детектора 3, работающего в линейном режиме, определяется соотношением Uj .r| 2|r|oos(-2V,,-ii где К а - козффициент передачи детектора 3, и максимально Ua,o, минимально моменты времени, когда взаимньй сдвиг фазы, вносимый фазовращателем 4 буДет равен 21/ - ;T-il V 24cp е Блокинг-генератор 15 работает либо в автоколебательном, либо в ждущем режимах, что определяется измерением длины волны в волноводе непрерывных либо импульсно-модулированных колебаний, распространяющихся в измерительном волноводном тракте 1. Импульс блокинг-генератора 15 опрокидывает триггер 13, Единичное выходное состояние триггера 13 по . управляющему входу коммутатора 17 . производит с его помощью подключение входа генератора 18 линейно изменяющегося напряжения к плюсовому выходу источника 16 постоянного двух-. полярного напряжения Напряжение на выходе генератора 18 линейно изменяющегося напряжения начнет линейно возрастать и через функциональный преобразователь 19, линеаризукяций нелинейную зависимость изменения взаимного сдвига фазы 2Vcp 3 фазовращателем 4 от длины волны в волноводе, увеличивает взаимный сдвиг фазы 2 , и соответственно изменяется напряжение на выходе детектора 3, которое поступает на второй вход блока 12 сравнения, пер вьш вход дифференциального усилителя 9 и на вход второго пикового детектора 14, В момент времени, ког да взаимный сдвиг фазы будет равен соотношению (1), напряжение на выхо де детектора 3 будет максимально и равно (ко Это напряжение вьщеляется и запоминается вторым пиковы детектором 14, Дифференциальньй уси литель 9 усиливает разность между напряжением (,c с выхода второго пикового детектора 14 и текущего значения напряжения Uo. с выхода детектора 3. Максимальная разность нсцк.с з-мий вьщеляется и запоминается первьш пиковым детектором 10 В блоке 11 вычитания производится вычитание из напряжения хода второго пикового детектора 14 напряжения мин с выхода первого пикового детектора 10, в результате чего получается напряжение , которое поступает на блок 12 сравнения, где оно сравнивается с текущим значением напряжения Uj с выхода детектора 3. В мо мент их равенства блок 12 сравнения изменяет свое состояние на выходе, тем самьм опрокидьгеая триггер 13. Нулевое выходное состояние триггера 13 через второй вход комму татора 17 производит с его помощью подключение входа генератора 18 линейно-изменяющегося напряжения к минусовому выходу источника 16 постоянного двухполярного напряжения. Напряжение на выходе генератора 18 54 линейно изменяющегося напряжения начнет линейно уменьшаться и через функциональный преобразователь 19 и управляющий вход управляемого , ферритового фазовращателя 4 уменьшит взаимный сдвиг фазы , и тем самым изменит напряжение на выходе детектора 3. Процесс перестройки до минимума произойдет аналогично описанному и в момент времени, когда в блоке 12 сравнения сравняются . по амплитуде напряжения Ua(,««c выхода блока 11 вычитания и U с выхода детектора 3, он изменит свое выходное состояние, тем самым опроiкинет триггер 13. Процесс перестрой;ки от максимума к минимуму будет |повторяться до тех пор, пока в измерительный волноводный тракт V поступает сверхвысокочастотнйя мощность. Единичньй импульс с выхода триггера 13, пропорциональный измеряемой длине волны в волноводе, поступает на вход генератора 20 счетных импульсов, в котором длительность этого импульса преобразуется в цифровой эквивалент. Счетчик 21 подсчитывает число импульсов генератора 20 счетных импульсов, эквивалентное длительнбсти единичного импульса с выхода триггера 13, и результат счета отображается на цифровом индикаторе 22, , При измерении длины волны в волневоде импульсйо-модуяированных колебаний : запуск устройства для измерения длины волны в волноводе производится путем запуска блокинг-генератора, работакяцега при этом в ждущем режиме, модулирующим импульсом от источника сверхвысокочастотной мощности, длину волны в волноводе которого измеряют.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ В ВОЛНОВОДЕ, содержащее измерительньй волноводный тракт, в котором расположен неподвижный измерительный зонд, подключенный к детектору, при этом к выходу измерительного волноводнрго тракта последовательно подсоединены фазовращатель и короткозамкнутая нагрузка, о т л ичающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в не го введены последовательно соединенные вычислительньй блок, вход которого соединен с выходом детектора, и измеритель длительности импульса, блок управления, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, причем фазовращатель выполнен электрически управляемым, а его управляющий вход соединен с выходом блока управления, при этом вычислительный блок содержит последовательно соединенные дифференциальный уси-. литель, вход которого является первым входом вычислительного блока, первый пиковьй детектор, блок вычитания, блок сравнения и триггер, выход которого является выходом вычислительного блока, второй пиковый детектор, вход которого соединен с входом дифференциального усилителя, а выход - с вторыми входами дифференциального усилителя и блок вычитания, блокинг-генератор, вход которого является вторым входом вычислительного блока для подачи импульсов за(Л пуска при измерении длины волны в волноводе импульсно-модулированных колебаний, а выход соединен с входом триггера, при этом второй вход блока сравнения соединен с входом дифференциального усилителя, а блок управления содержит последовательно соедиО) ненные источник постоянного двухпоОд лярного напряжения, коммутатор, второй вход которого является входом блока управления, генератор линейно изменяницегося напряжения, функциоч ел нальный преобразователь, выход котррого является выходом блока управления, причем третий вход коммутатора соединен с вторым выходом источнюса постоянного двухполярного напряжения.