Цифровой измеритель добротности резонансной системы Советский патент 1985 года по МПК G01R27/26 

1 Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано для контроля параметров механичес ких и электрических колебаний систем Цель изобретения - повьпиение точности и расширение частотного диапазона измерений. На фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема цифрового измерителя добротности резонанс ной системы на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Цифровой измеритель добротности резонансной системы Состоит из после довательно соединенных блока 1 управления, исследуемой резонансной системы 2, амплитудного детектора 3, логарифмирующего блока 4, блока 5 привязки к нулевому уровню, блока 6 сравнения., триггера 7, цифрового измерителя 8 интервала времени, усилителя-ограничителя 9. Блок 6 сравнения состоит из компаратора 10 и источника 11 опорного постоянного напряжения. Цифровой измеритель 8 интервала времени состоит из генератора 12 счетных импульсов, второго элемента И 13, первого злемента И 14 микро-ЭВМ 15, цифрового индикатора 16, аналого-цифрового преобразователя 17-, усилителя-ограничителя 18. Цифровой измеритель добротности резонансной системы работает следующим образом. Импульсы блока 1 управления (гене ратора) с периодом Т возбуждают исследуемую резонансную систему 2, на выходе которой возникают свободные затухающие колебания )gt при , где А - амплитуда колебаний в момент времени с - коэффициент затухания; Ыд - резонансная частота. Учитьшая, что коэффициент затухания резонансной системы dсвязан с до бротностью ft соотношением -Tiнапряжение на выходе исследуемой резонансной системы 2 имеет вид в Т U(t)Ae sinwgt при О 4: t Т. В результате детектирования напря жения и,(t) амплитудным детектором 11 на его выходе изменяется апряжение о следующему закону: It и (t)Ae при Git Т, Напряжение Uj(t) с выхода амплитудного детектора 3 логарифмируется логарифмирующим блоком 4, в результате чего напряжение на его выходе определяетсяU4(t) В-- при О ; t Т, где . о Напряжение U-(t) с выхода логарифмического блока 4 поступает на блок 5, в котором осуществляется привязка этого напряжения к нулевому уровню,т.е„ осуществляется опеарция и напряжение на выходе блока 5 имеет следующий вид: UjCt) Т. Напряжение Uj.(t) с выхода блока 5 подается на компаратор 10, где оно сравнивается по амплитуде с опорнь(м постоянным напряжением U, вырабатываемым источником 11 опорного постоянного напряжения, и в момент их равенства компаратор 10 изменяет свое состояние. Триггер 7 устанавливается в единичное состояние импульсом от генератора 1 и возвращается в нулевое состояние импульсом от компаратора 10 в момент равенства напряжений UjCt) и U на его входах и на выходе триггера 7 формируется импульс с длительностью Единичньм импульс с длительностью t с выхода триггера 7 разрешает прохождение через элемент И 14 импульсов от генератора 12 счетных импульсов, которые поступают в микро-ЭВМ и под- , считьтаются в ней. Свободные затухающие колебания с исследуемой резонансной системы 2 поступают на усилитель-ограничитель 18, на выходе которого напряжение имеет вид прямоугольных импульсов с периодом, равным периоду затухающих колебаний исследуемой резонансной системы 2, который разрешает прохождение через элемент И 13 импульсов от генератора 12 счетных импульсов, которые поступают в микро-ЭВМ и подсчитьгоа- ются в ней. Аналого-цифровой преобразователь 17 осуществляет ввод значения опорного постоянного напряжения Ug в цифровом коде в микро-ЭВМ 15. Микро-ЭВМ 15 вычисляет добротность и резонансную частоту исследуемой резонансной системы по формулам Цифровой индикатор 16 индицирует значения добротности и резонансной частоты исследуемой резонансной системы 2. Использование предлагаемого цифрового измерителя добротности резонансной системы обеспечивает по сравнению с используемым в настоящее время измерителем добротности Е 9-5 ряд преимуществ. Ошибка измерения добротности и резонансной частоты умень шается от 10 до 0,1-0,15% за счет автома тизации процесса измерения и уменьшения методической и инструментальной погрешности измерения. Устранение ручной механической настройки измерителя значительно повышает производительность измерений и позволяет применить предлагаемый цифровой измеритель добротности в автоматизированньк системах контроля. Кроме того, предлагаемый, цифровой измеритель добротности по сравнению с известным обладает дополнительным преимуществом, состоящим в том, что для получения результата измерения достаточно одноразового возбуждения исследуемой резонансной системы. Это также повышает производите41ьность измерений, особенно в тех случаях, когда исключено повторное проведение эксперимента или его воспроизведение требует больших материальных затрат и времени.

1. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ РЕЗОНАНСНОЙ СИСТЕМЫ, содержащий блок управления, амплитудный детектор, блок сравнения и триггер, причем выход блока управления соединен с первым входом триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона измерений, в него введены логарифмирующий блок, блок привязки к нулевому уровню, усилитель-ограничитель, цифровой измеритель интервала времени, причем выход блока.управления соединен также с одной входной клеммой для подключения исследуемой резонансной системы, другая входная клемма соединена с входом усилителя-ограничителя и с входом амплитудного детектора. выход которого соединен с входом логарифмирующего блока, выход которого соединен с входом блока привязки к нулевому уровню, выход которого соединен с входом блока сравнения, первый выход которого соединен с вторым входом триггера, выход которого . соединен с первым входом цифрового измерителя интервала времени, второй вход которого соединен с вторым - выходом блока сравнения, третий вход цифрового измерителя интервала времени соединен с выходом усилителяограничителя. 2. Цифровой измеритель по п. 1, (Л отличающийся тем, что цифровой измеритель интервала времес ни содержит два элемента И, генератор счетных импульсов, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный блок и цифровой индикатор, причем выход первого элемента И соединен с первым входом вычислительного блока, О) выход которого соединен с входом а: цифрового И1 дикатора, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с вторым входом вычислительного блока, выход второго элемента И соединен с третьим входом вычислительного блока, выход генератора счетных импульсов соединен с вторыми входами первого и второго элементов И.

)V-

%

Фиг. 2