Устройство для измерения группового времени запаздывания четырехполюсников Советский патент 1985 года по МПК G04F10/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) четырехполюсников.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерений для диспергирующих четырехполюсников при сохранении точности измерений.

Устройство для измерения ГВЗ может быть использовано для измерения с высокой точностью малых задержек четырехполюсников любого типа, а также позволяет измерять с высокой точностью ГВЗ четырехполюсников в широком динамическом диапазоне задержек .

На фиг. 1 представлена структурная схема устройстваJ на фиг. 2 и 3 - эпюры, поясняю1Цие его работу.

Устройство для измерения ГВЗ четырехполюсников содержит генератор 1 высокой частоты, генератор 2 пилообразного напряжения, исследуемый четырехполюсник 3, фазовращатель 4, генератор 5 ступенчатого напряжения, смеситель 6, блок 7 задержки, делитель 8 частоты, полосовой усилитель 9, блок 10 формирования строба, ключ 11, индикатор 12 и генератор 13 импульсов.

Выход генератора 1 высокой частоты соединен с входом четырехполюсника 3 и фазовращателя 4, выходом соединенного с одним из входов смесителя 6, второй вход которого соединен с выходом четырехполюсника 3, а выход через полосовой усилитель 9 и ключ 11 соединен с входом индикатора 12. Управляющий вход фазоврадателя 4 соединен с выходом генератора 5 ступенчатого напряжения, вход которого соединен с входами блока 7 задержки, генератора 2 пилообразного напряжения и выходом делителя 8 частоты, вход которого соединен с входом блока 10 формирования строба и выхбдом генератора 13 импульсов. Выход блока 7 задержки соединен с вторым входом блока 10 формирования строба, выход которого соединен с вторыми входами ключа 11 и индикатора 12.

Устройство работает следующим об1$азом.

Напряжение с выхода генератора 1 высокой частоты, свипирующее в узком диапазоне частот по пилообразному за871442

кону, задаваемому генератором 2 пилообразного напряжения, подается через исследуемый четырехполюсник 3 на сигнальньй вход и через фазовращатель 4 - на гетеродинный вход смесителя 6, За счет запаздьшания сигнала в исследуемом четырехполюснике 3 напряжение на сигнальном входе смесителя 6 отстает по частоте от напряжения на гетеродинном входе смесителя. Разностньй сигнал на выходе смесителя 6, частота которого не зависит от величины напряжения на сигнальном входе смесителя,

5 усиливается полосовым усилителем 9 и подается через ключ 11 на вход осцйллографическото индикатора 1 2 при наличии на ключе разрешающего напряжения с блока 10 формирования

0 строба. Осциллографический индикатор 12 в ждущем режиме запускается передним фронтом строба блока 10, длительность развертки устанавливается равной длительности строба.

5 Перед началом измерений режим

генератора 5 ступенчатого напряжения устанавливают таким, чтобы сдвиг фазы сигнала в фазовращателе 4 отсутствовал. Изменением коэффициента

Q усиления полосового усилителя 9 устанавливают на индикаторе 12 удобную для наблюдения амплитуду разностного сигнала, а затем, уменьшая диапазон свипирования (девиацию частоты) генератора 1, уменьшают частоту разностного сигнала до такой величины, чтобы за один период развертки индикатора 12 укладывался один период этой частоты. Величина девиации частоты при этом характеризует величину ГВЗ четырехполюсника, а орган управления девиацией частоты может быть заранее откалиброван в величинах задержки.

5 Если же изменение величины девиации частоты не удается уложить за один период развертки один период частоты разностного сигнала (за период развертки укладывается лишь

0 часть периода частоты разностного сигнала), то длительность развертки увеличивают и изменяют режим генератора 5 ступенчатого напряжения так, чтобы на индикаторе 12 из отдельных

5 частей сложилось синусоидальной формы напряжение разностной частоты. Затем вновь, но уже изменением длительности развертки, добиваются. 3 чтобы за один период развертки укладывался один период частоты разностного сигнала, а величину ГВЗ четырех полюсника отсчитывают с учетом увели чения длительности развертки. Получение синусоидальной .формы напряжения разностной частоты обеспе чивается выбором такой величины сту пеньки напряжения генератора 5, что бы создаваемый этим напряжением сдвиг фазы высокочастотного сигнала в фазовращателе 4 равнялся изменению фазы сигнала разностной частоты за время длительности строба (Ь(т ЛЧстр Тогда с началом каждого последующего строба фаза сигнала раз ностной частоты будет начинаться с величины, соответствующей фазе сигна ла в момент окончания предьщущего строба, т.е. сигнал за время, равное длительности нескольких стробов, будет иметь синусоидальную форму. Период перестройки пилообразного напряжения генератора 2, длительность строба блока 10 формирования строба и длительность ступеньки выходного напряжения генератора 5 ступенчатого напряжения жестко связаны меядз;у собой за счет управления от общего генератора 13 импульсов через делитель 8 частоты и блок 7 задержки. Работа схемы поясняется эпюрами фиг.2 и 3. Вырабатьшаемые генератором 13 импульсы (фиг.2а) после прохождения через делитель 8 частоты (фиг.26, За) запускают генератор 2. генератор 5 и с задержкой С - блок 10 формирования строба (фиг.2г). Под воздействием выходного напряжения генератора 2 формируется сигнал генератора 1 высокой частоты (фиг.2в, кривая 14), который, пройдя через исследуемый четырехполюсник, задерживается на величину D (фиг.2в кривая 15). Формирование строба в блоке 10 заканчивается под воздейст вием импульса генератора 13, предшествукяцего очередному импульсу делителя 8, что обеспечивает стабильность длительности строба (фиг.2д, 36). На индикаторе 12 может наблюдаться или полньш период разностной частоты за длительность строба (фиг.2е) или его часть- (фиг.Зв). I Во втором случае генератор 5 ступенчатого напряжения вьфабатывает 4 напряжение, амплитуда ступеньки которого может меняться (фиг.Зг). Это изменяет сдвиг фазы сигнала в фазовращателе 4 с каждым импульсом делителя 8 частоты, в результате форма напряжения сигнала разностной частоты на индикаторе 12 может изменяться, преобразуясь из хаотической (фиг.Зд, участок 1) в синусоидальную (фиг.Зд, участок 2). Разностная частота на выходе смесителя 6, как видно из фиг.2в, определяется крутизной пилы и временем запаздьтания сигнала по сигнальному входу смесителя и может быть определена из выражения пр , Т - С где if - величина девиации частоты Т - период перестройки пилообразного напряжения; оъ - время обратного хода пилообразного напряжения , f - время запаздывания сигнала в исследуемом четырехполюснике. Период Т определяется периодом следования импульсов генератора 13 и коэффициентом деления делителя 8: Т пТ, где п - коэффициент деления делителя 8 (любое целое число больше 2), Тц - период следования импуль-. сов генератора 13. Период следования Ту выбирается из условия: , где верхний предел измерения Во время обратного хода пилы , разностная частота изменяется и может внести погрешности в измерение. С цельюисключения этих погрешностей на индикаторе 12 сигнал с помощью ключа 11 пропускается только во время прямого хода пилы и ограничивается длительностью строба. Для этого начало строба задерживается блоком 7 задержки на величину е, Т, Формирование строба заканчивается под воздействием п-1 импульса генератора 13, а дпительность строба равна:

tcTp Т - Т,,

(5)

Используя выражения (2) и (4), получим

(6)

tcTp (п-2)Ту,

ГВЗ исследуемого четырехполюсника может быть определено из вьфалсения (1) как

f пр Т

1

(7)

Qf

В котором значением L можно преОБ

небречь, так как L «Т. В процессе измерения устанавливают длительность развертки индикатора 12 tpp - t ,

а затем

(8)

т р Л POJ

где Трр - период сигнала разностной частоты.

С учетом выражений (2), (6) и (8) выражение (7) может быть преобразовано

f П,, ,

Если период сигнала разностной частоты больше длительности развертки, то длительность развертки увеличивают, а затем после получения на индикаторе разностного сигнала устанавливают

(10)

Т

пр.

-ра

В этом случае выражение (7) с помощью выражений (2), (6) и (10) может быть преобразовано

п

(11)

/-

ь

Tn)m а. f

где m

1 ПП П о П--и П

6 f

t

а I I I I I Mil I II I.I I I I г тпп I ( ii i| 1 II III Itec/iMM / ИпПППрпппп i ill I 1 11 11 In I |i| ill Il i,f I I If I I I III lEJi-i I , I I I I I I I 11.4.1 Ill .1I I Ih l |.| J } 4 I II. jl. . |M ti I. 1,1 ji HI l/l/l/ l/l f Y / i ii .it iiT I I I i I III I II |i il I и ;; li i| I iiA/;. ч II I J и i/U iLyi/r. МИ| ij|. , jJwLy-jjJ t II (I hIi n .j

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее генератор высокой частоты, управляющий вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения, а выход через клеммы для подключения исследуемого четьфехполюсника - с первым входом смесителя, выход которого соединен с входом полосового усилителя, и индикатор, отличающееся тем, что, с цепью расширения динамического -диапазона измерений для диспергирующих четырехполюсников при сохранении точности измерений, в него введены делитель частоты, генератор импульсов, генератор ступенчатого напряжения, фазовращатель, ключ, блок формирования строба и блок задержки, причем делитель частоты подключен входом к выходу генератора импульсов , а выходом - к синхронизирующим входам генератора пилообразного напряжения и генератора ступенчатого напряжения, выход которого соединен с управляющим входом фазовращателя, включенного между выходом генератора высокой частоты и вторым входом смесителя выход полосового усилителя соединен с входом ключа, выходом под- J ключенного к индикатору, а управляющим входом соединенного с синхронизирую- 3 щим входом индикатора и выходом блока формирования строба, первым входом подключенного через блок задержки к 00 выходу делителя частоты, а вторым входом - к выходу генератора импульсов.