Электрический частотомер Советский патент 1958 года по МПК G01R23/12 

Предлагаемый электрический частотомер, основанный на измерении разности фаз напряжений на входе и выходе фильтра, состоит из ряда блоков, определяющих знак (порядок) измеряемой величины и содержащих каждый генератор опорной частоты с формирующим устройством, смеситель, фильтр и фазометр.

Особенностью предлагаемого частотомера, обеспечивающей повыщение точности измерения в щироком диапазоне частот путем отстройки от соседних с измеряемой комбинационных частот, является применение в каждом из указанных блоков устройства для автоматического переключения фильтров, состоящего из двух кристаллических диодов и двух ламповых резонансных усилителей с равными и смежными полосами пропускания, анодные нагрузки которых, соединены перекрестно с упомянутыми диодами, а сетки присоединены к выходу смесителя с тем, указанные усилители работали попе; гменно в зависимости от того, лежит измеряемая частота в первой ил i второй половине рабочего диапазона данного блока.

На фиг. 1 показана блок-схема части предлагаемого частотомера; на фиг. 2 - принципиальная схема устройстяа для автоматического переключения фильтров.

Частотомер состоит из ряда блоков, из которых блок / (фиг. 1) предназначен для грубого измерения частоты, а блоки // и /// определяют второй, третий, четвертый знаки измеряемой величины.

В состав блока / входят: усилитель-ограничитель У, на который поступает сигнал частоты /д., калиброванный фильтр /СФ1 и фазометр Ф.

В каждый из одинаковых блоков //, ///..., отличающихся один от другого только величиной опорной частоты и параметрами калиброванных фильтров и резонансных усилителей, входят: генератор Г опорной частоты F, формирующее устройство ФУ, смеситель С, два резонан№ 117386

сных усилителя РУь РУ2 на лампах Ль Ла (фиг. 2), два кристаллических диода Дь Лг, коммутатор /(, калиброванный фильтр /СФ2 и фазометр) 02.

Калиброванный фильтр блока / имеет линейную фазовую характеристику в пределах рабочего диапазона от нижнего /„до верхнего f и пределов измеряемой частоты.

Фазометр Ji блока / измеряет разность фаз напряжений на входе и выходе фильтра, которая линейно зависит от частоты. Схема настроена так, что при изменении измеряемой частоты / от /„ до f показания стрелочного индикатора фазометра изменяются от нуля до максимального значения.

Для обеспечения правильной работы блока II необходимо, чтобы полосы пропускания резонансных усилителей РУ и РУ были смежными, равными и в 2 « раз меньшими ширины диапазона измеряемых частот,

f -f т е - т4-- ГДР п - кратность частотомера, представляюшая

собой целое число, показываюш,ее, на сколько поддиапазонов разбивается шкала блока / для более точного измерения частоты блоком //.

Полоса пропускания калиброванного фильтра КФ2 должна быть вдвое шире полосы пропускания Д/ каждого резонансного усилителя и равна 2 Д/ /.

С генератора Г в блоке // напряжение с частотой F подается на формирующее устройство ФУ, на выходе которого вырабатываются импульсы с частотой повторения F и равномерным спектром в области от частот F до nF (при декадном отсчете от F до 10 F).

Эти импульсы поступают на смеситель С, служащий для спектральных преобразований.

Ламповые усилители РУ: и РУ и диоды Дь Д образуют устройство для автоматического переключения фильтров (фиг. 2), регулирующее работу всей схемы. В зависимости от характера спектра сигнала, снимаемого со смесителя С, включается либо усилитель РУь либо резонансный усилитель РУ2.

Коммутатор К управляется этим устройством и предназначен для коммутации сигналов резонансных усилителей РУ1 и РУ2 на обшую нагрузку. Одновременно он является усилителем мош,ности.

Анодные нагрузки резонансных усилителей РУ и РУ2 на лампах JIi и «Яа состоят из двухконтурных систем, обеспечивающих необходимую избирательность.

В цепи сеток усилителей включены кристаллические диоды Д и Да. Напряжение от смесителя С подается одновременно на сетки обеих ламп Л1 и Л.

Пусть частота /. сигнала медленно изменяется от значения /„ в сторону увеличения. При изменении /,. от f« до /„ + 0,5 F работает усилитель РУ1 и сигнал с его анодной нагрузки подается на диод Д который вырабатывает на сопротивлении R отрицательное смешение, запирающее лампу Ло усилителя РУ2.

Режим работы схемы подобран так, что повышении частоты подаваемого сигнала до величины /„ + 0,5 F (что соответствует границе полос пропускания обоих усилителей) лампа Л2 начинает слегка отпираться вследствие уменьшения отрицательного смещения. При этом на ее анодной нагрузке появляется сигнал, который выпрямляется диодом Д2 и подзапирает лампу Ль что приводит к уменьшению переменного напряжения на аноде лампы Ль а следовательно, к дальнейшему отпиранию лампы Л2 и т. д. Происходит лавинообразный процесс, в результате которого лампа Л2 отпирается, а лампа Л1 запирается. Этот

процесс, называемый внутренним перебросом, происходит при переходе сигналом внутренней границы полос пропускания усилителей РУ и . При этом показание фазометра не изменяется.

При дальнейшем увеличении частоты /. от /„ + 0,5 / до /„ + f работает усилитель РУ2 ,так как указанный диапазон соответствует его полосе пропускания. Напряжение с его анодной нагрузки снимается на детектор Ич, который вырабатывает отрицательное напряжение на сопротивления Rz, запирающее лампу Л.

Как только частота / достигнет значения f -i- Р, что соответствует верхней границе полосы цропускания усилителя РУ лампа Л начинает понемногу отпираться и на ее анодной нагрузке начинает выделяться комбинационный сигнал с частотой /д. -F fn+P-Р н который оказывается в зоне полосы усилителя РУ Появление сигнала в анодной нагрузке лампы MZ вызывает лавинообразный процесс отпирания лампы /7i и запирания лампь ./Ts. Этот процесс, называемый внешним перебросом, происходит при переходе сигналом внешней границы полосы пропускания усилителя РУз, при движении в сторону увеличения частоты (либо внешней границы полосы пропускания усилителя Pyi при движении в сторону уменьшения частоты). При дальнейшем увеличении частоты /д. будет происходить чередование внутренних и внешних перебросов через интервалы, равные Q,5F.

Для управления лампами коммутатора К. используются напряжения, вырабатываемые диодами Д и Д, выводы которых на схемах обозначены буквами М W. N.

Перескок показаний фазометра от максимального значения к нулю происходит при внешнем перебросе при изменении частоты в сторону увеличения. При изменении частоты / в сторону уменьшения все процессы происходят в обратном порядке.

Остальные блоки ///, IV ... работают аналогично. Так как опорная частота в каждом следующем блоке в п раз меньше частоты предыдущего блока, то изменения показаний соответствующего фазометра будут происходить в я раз быстрее. Поэтому каждый последующий фазометр будет определять последующий знак измеряемой частоты. Такое деление можно производить до тех пор, пока разрешающая способность конечного блока не станет соизмеримой с нестабильностью фазовой характеристики калиброванного фильтра.

Предмет изобретения

Электрический частотомер, основанный на измерении разности фаз напряжений на входе и выходе фильтра и состоящий из ряда блоков, определяющих знак (порядок) измеряемой величины и содержащих каждый генератор опорной частоты с формирующим устройством, смеситель, фильтр и фазометр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне частот путем отстройки от соседних с измеряемой комбинационных частот, в 1«ждом из указанных блоков применено устройство для автоматичесг го переключения фильтров, состоящее из двух кристаллических диодов и двух ламповых резонансных усилителей с равными и смежными полосами пропускания, анодные нагрузки которых соединены перекрестно с упомянутыми диодами, а сетки присоединены к выходу смесителя, с тем, чтобы указанные усилители работали попеременно в зависимости от того, лежит ли измеряемая частота в или второй половине рабочего диапазона данного блока.

№ 117386