Устройство для измерения электромагнитных параметров объемных экранов Советский патент 1986 года по МПК G12B17/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитных свойств объемных экранов.

Целью изобретения является расширение функ цион альных в озможнос т ей устройства за счет увеличения числа режимов измерений, повьшения точности измерений в условиях внешних помех и при наличии собственных шумов датчиков.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, отражающие сущность синхронного накопления; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие стробоскопический запуск аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 4 и 5 - функциональная схема блока управления.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные блок 1 запоминания формы сигнала (фиг. 1), имеющий вход 2 ввода формы испытательного сигнала, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3 и переключатель А..К адресному входу блока 1 запоминания подключен выход счетчика 5 номера текущей дискреты. К выходам переключателя 4 подсоединены усилители 6 и 7 мощности. Блоки 1-7 образуют генератор тока, а адресный вход блока 1 является входом запуска генератора. К выходу усилителя 6 мощности подключен концентратор 8 магнитного поля, а к выходу усилителя 7 мощности - концентратор 9 электрического поля. Кроме того, схема устройства включает исследуемый экран 10, опорные датчики 11, 12 магнитного и электрического полей, измерительные датчики 13, 14 магнитного и электрического полей, коммутатор 15, к первому и второму входам которого подключены выходы опорных датчиков 11 и 12, а к третьему и четвертому входам - выходы измерительньпс датчиков 13 и 14. В состав схемы входят также последовательно соединенные мультиплексор 16, входы которого соединены с выходами коммутатора 15; аналого-цифровой преобразователь (АЩ1) 17; синхронный накопитель. 18, .состоящий из последовательно соединенных.ре- ;гистра 19, сумматора 20 и блока 21

to

15

20

228150J

запоминания; анализатор спектра 22, вычислительный блок 23, блок 24 запоминания, блок 25 отображения информации. В состав блока 23 входят два регистра 26 и 27 модуля, выходы которых подключены к входам блока 28 деления, два регистра 29 и 30 фазы, выходы которых подключены к двум входам блока 31 вычитания. Устройство содержит также схему 32 совпаде-. ния кодов, к первому входу которой подключен выход счетчика 33 номера измеренной дискреты. Выход счетчика 33 соединен также с адресным входом блока 21, выход которого соединен с входом блока 24 и вторым входом сумматора 20. Два входа и выход счетчика 34 числа периодов соединены с блоком 35 управления. Вход счетчика 5 номера текущей дискреты подключен к первому выходу 36 блока 35 управления. Второй выход 37 блока 35 управления соединен с входом управления мультиплексора 16 и пер25 вым входом управления блока 21, который является первым управляющим входом синхронного накопителя 18. Третий выход 38 блока 35 управления связан с управляющим входом регистра 19, являющимся вторым входом управления синхронного накопителя 18, а четвертый выход 39 блока 35 управления соединен с вторым управляющим входом блока 21 (третий управляющий вход синхронного накопителя 18).Два управляющих входа анализатора 22 спектра подсоединены к пятому и шестому выходам 40 и 41 блока 35 управления. Седьмой выход 42 блока 35 управления связан с входом блока 24. Управляющие входы регистра 26 модуля и регистра 29 фазы, которые являются первым входом управления вычислительного блока 23, соединяются с восьмым выходом 43, а управляющие входы регистра 27 модуля и регистра 30 фазы (второй вход управления вьиислительного блока 23) - с девятым выходом 44 блока 35 управления. Десятьй вьпсод 45 блока 35 управления подключен к управляющему входу схемы 32 совпадения кодов . Одиннадцатый выход 46 блока 35 управления соединен с установочными входами счетчиков33 и34.Входы счет55 чика 33 номера измеренной дискреты и счетчика 34числа периодов связаны с двенатцатым и тринадцатым выходами 47 ,и 48блока 35управления соответственно.

30

35

40

45

50

i Первый вход 49 блока 35 управления связан с выходом окончания преобразования АЦП 17. Выходы счетчика 33 номера измеренной дискреты и счетчика 34 числа периодов накопле- НИН подключены к второму и третьему входам 50 и 51 блока 35 управления соответственно. Четвертый вход 52 блока 35 управления соединен с выходом окончания преобразования ана- лизатора 22 спектра. Выход счетчика

5 номера текущей дискреты связан с I вторым входом схемы 32 совпадения

кодов. Выход схемы 32 совпадения кодов подключен к входу запуска АЦП 17. Информационный выход анализатора 22 спектра образован двумя шинами модуля и фазы (фиг. 1).

Блоки 1,21 и 24 представляют собой оперативные запоминающие устрой- ства (ОЗУ) и могут быть реализованы на микросхемах К505 РУ4.

Схему 32 совпадения кодов целесообразно выполнить на микросхеме 134 СП1, позволяющей сравнивать два четьфехразрядных кода.

ЦАП 3 может быть выполнен по схеме с суммированием токов. В качестве АЦП 17 может быть использована полупроводниковая БИС К1113 ПВ , пред- ставляющая собой функционально законченный АЦП последовательного приближения на 10 двоичных разрядов.

В качестве усилителя 6 мощности используется широкополосный усилител тока, а в качестве усилителя 7 мощности - широкополосный усилитель напряжения.

Концентратор 8 магнитного поля может быть выполнен в виде полоско- вой линии. Концентратор 9 электрического поля выполняется в виде антенны. Датчики электрического и магнитного поля могут быть пocтpoe ы в виде приемных антенн.

В качестве анализатора 22 спектра целесообразно использовать анализатор спектра СК4-72, имеющий цифровой вход, цифровой выход и разъем дистанционного управления.

В состав блока управления входит генератор 53 тактовых импульсов, триггер 54 с логическими схемами 55, 56 и 57 для пуска схемы. Триггеры 58-62 и логические схемы 63-73 используются для управления процессом синхронного накопления. Триггеры 74-77 и логические схемы 78-87 слу150,4

жат для управления работой анализатра спектра 22. Триггеры 88, 89 и логические схемы 90-102 управляют, переписью информации из блока 21 в блок 24 и в анализатор 22 спектра. Триггер 103 и логические схемы 104- 107 управляют работой мультиплексора 16 и блока 2l синхронного накопителя 18. Переключатель 108 и логические схемы 109, ПО, 111 обеспечивают работу устройства в требуемом режиме измерения.

Устройство работает следующим образом. ,

На вход 1I2 блока 33 управления поступает команда Исходное, на вх 113 - команда Пуск, например, с кнопочного переключателя. На вход 49 блока 35 управления поступает сигнал с АЦП 17 об окончании аналого-цифрового преобразования. Сигнал об окончании спектрального анализа с анализатора 22 спектра приходит на вход 52. Сигналы о переполнении счетчиков 33 и 34 поступают с них же на входы 50 и 51 блока 35 управления соответственно (фиг. 4 и 5), Выход 46 блока 35 управления служит для вьщачи управляющего сигнала установки нуля в счетчики 33 и 34. С выхода 45 вьщается сигнал управления на схему 32 совпадения кодов. На регистр 19 синхронного накопител 18 подается команда с выхода 38 блока 35 управления, а на блок 21 - с выхода 39. Управляющие сигналы на счетчики 33 и 34 поступают соответственно с выходов. 47 и 48 блока 35 управления (фиг. 4 и 5). Сигнал запуска на анализатор 22 спектра подается с выхода 40, сигнал записи в анализатор спектра 22 поступает с выхода 4I блока управления. С выходов 43 и 44 управляющие команды подаются в вычислительный блок 23, с выхода 42 - в блок 24. Выход 37 блока 35 управления связан с управляющим входом мультиплексора 16 и блока 21 синхронного накопителя 18.

В предлагаемом устройстве аля повьщ1ения точности, измерения, .чо- эффициента экранирования используется синхронное накопление мгновенных значений выходного напряжения каждого из датчиков 11-14., стробоскопический запуск АЦП 17 и спектральный анализ сигналов датчиков 11-14. Применение синхронного накопления вызвано необходимостью измерять напряения полезного сигнала на выходе атчиков 11-14 при наличии собствен- ного шума и внешних помех, уровень 5 которых может быть соизмеримым с уровнем полезного сигнала.

Синхронное 1 накопление в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом.10

Период Т испытательного сигнала азбивается на п частей, и измерение выходного напряжения датчиков 11-14 производится в моменты времени, отстоящие один от другого на 15 интервал дискретизации (результат каждого измерения именуется алее дискретой).

Сущность синхронного накопления состоит в усреднении одноименных 20 искрет, сдвинутых на одинаковые ромежутки времени относительно наала каждого периода, на протяжении периодов повторения испытательного сигнала.25

На фиг. 2 сплошной линией обозначено выходное напряжение одного из датчиков 11-14, состоящее из полезного сигнала и помех, прерьшистой - выходное напряжение идеализированного датчика, напряжение шумов и помех которого равно нулю. Дискреты обозначены вертикальными линиями (показаны только четьфе периода испытательного сигнала).35

Каждая дискрета состоит из суммы мгновенного значения сигнала в момент выборки дискреты, неизменного для всех одноименных дискрет, и мгновенного значения помехи и шума, изме- няющегося для каждой дискреты случай- ньм образом. При синхронном накоплении усредняются одноименные дискреты, например при tg, t t ч t . Так

30

как эти дискреты отстоят от начала

45

периода на строго фиксированный интервал tj, и мгновенное значение сигнала в момент выборки неизменно для всех одноименных дискрет, то после суммирования в течение N периодов и деления на N значение полезного сигнала не изменяется. Сигнал шума не коррелирован с полезным сигналом и его значение изменяется случайным образом, поэтому после суммирования в течение N периодов он возрастет в Vlr раз. Значит после деления за N периодов значение шума уменьшается

5

0

5

0 5

5

0

5

раз. Таким образом, при помощи усреднения в течение соответствующего числа периодов отношение.сигнал/ шум может быть увеличено в требуемое число раз.

Для осуществления п измерений в течение периода Т испытательного сигнала время преобразования АЦП 17 должно быть меньше или равно времени t Т/п. При повьш1ении частоты испытательного сигнала время преобразо- вания АЦП 17 может превышать интервал дискретизации t. Дня осуществления измерений в этих условиях применяется стробоскопический запуск АЦП 17, который реализуется с помощью счетчика 5 номера текущей дискреты, счетчика 33 номера измеренной дискреты и схемы совпадения кодов 32.

Стробоскопический запуск АЦП осуществляется следующим образом.

Тактовые импульсы (фиг. 3 а) поступают из блока 35 управления на вход счетчика 5 и непрерывно изменяют код, записанный в счетчике (на фиг. 3 б, в, г показаны выходы трех младших разрядов). Объем счетчика 5 определяет число дискрет п в периоде испытательного сигнала. Если сче.тчик 5 трехразрядный (фиг. 3), то п равно 8. Выходной код счетчика 5 номера текущей дискреты поступает на адрес- ньй вход блока 1 и на вход схемы 32 совпадения кодов. Выходной сигнал ЦАП 3 показан на фиг,. 3,д. На другой вход схемы 32 совпадения кодов поступает, выходной код счетчика 33 измеренной дискреты (счетчик 33 оТрехразрядньш). На фиг. 3, ж, 3, и показаны выходные сигналы счетчика 33, а на фиг. 3,е входной сигнал, поступающий с блока 35 управления (выход 47).

Перед началом измерения по команде блока 35 управления производится сброс в нулевое состояние счетчика 33 номера измеренной дискреты.. При совпадении кодов на выходах счетчиков 5 и 33 и при подаче блоком 35 управления команды разрешения сра- -батьшания схемы 32 совпадения кодов (фиг. 3, к)на выходе схемы 32 совпадения кодов появляется команда запуска АЦП 17 (фиг. 3,л). В этот момент прекращается вьщача команды разрешения срабатьшания схемы 32 совпадения кодов (фиг. 3, к) и начинается аналого-цифровое преобразование с

7

помощью АЦП 17. Через время t, равное времени преобразования АЦП 17 из АЦП 17 в блок 35 управления поступает команда об окончании преобразования первой дискреты (фиг, 3, м). Затем в течение времени t производится синхронное накопление измеренной дискреты. После этого блок 35 управления вырабатьшает сигнал (фиг. 3,е), увеличивающий на единицу содержимое счетчика 33 номера измеренной дискреты, и одновременно вырабатьшает команду разрешения срабатывания схемы 32 совпадения кодов .(фиг. 3,к). Поэтому при ближайшем совпадении кодов счетчиков 5 и 33 вновь производится запуск АЦП 17 (фиг. 3,л). При этом измерение второ дискреты производится либо в следующем периоде испытательного сигнала, либо через несколько периодов в зависимости от соотношения между временем преобразования АЦП 17 и периодом испытательного сигнала. Измерение последующих дискрет производится аналогично.

В предлагаемом устройстве применяется спектральный анализ сигналов датчиков при испытательном поле гармонического типа..

Коэффициенты экранирования определяются как отношение напряженности поля вне исследуемого экрана к напряженности поля внутри его. Вв иду наличия фазового сдвига между этими напряженностями, коэффициент экранирования является комплексным числом K(ja))K(a)).

где K(uJ) - мрдуль коэффициента экра- рования;

Q (UL)) - фазовая характеристика коэффициента экранирования;

Модуль K(uJ) определяется отношением амплитуд указанных напряжен- ностей, а фазовая характеристика - углом сдвига фаз между ними.

При измерении коэффициента экранирования вычисляется отношение выходных напряжений опорных 11, 12 и измерительных 13, 14 датчиков, пропорциональных напряженностям поля вне и внутри экрана. Из-за нелинейности характеристик усилителей 6, 7 мощности и датчиков 11-14, а также нелинейности самого экрана сигнал на выходе датчиков П-14 содержит высшие гармоники. При этом из-за зависимости модуля и фазовой

1508

характеристики коэффициента экранирования от частоты форма выходного напряжения опорных 11, 12 и измерительных 13, 14 датчиков оказьшается различной. Это может привести к погрешности при определении модуля и фазовой характеристики коэффициента экранирования.

Для уменьшения указанной погрешности в предлагаемом устройстве применяется спектральный анализ вьпсод- ного напряжения каждого из датчиков 11-14. В результате спектрального анализа определяется амплитуда первой гармоники выходного напряжения датчика и ее угол сдвига фаз относительно напряжения испытательного . сигнала. Тогда модуль коэффициента экранирования определяется как отношение амплитуд первых гармоник на выходе опорного и измерительного датчиков. Фазовая характеристика находится как разность углов сдвига фаз указанных напряжений. Спектральный анализ позволяет также дополнительно уменьшить влияние шумов и помех за счет сужения полосы пропускания.

Для повьш1ения отношения полезный сигнал/шум плюс помеха необходимо сужать полосу пропускания анализатора 22 спектра. Однако сужение полосы пропускания анализатора ограничено флуктуацией его частоты настроки, так как эта частота точно не совпадает с частотой первой гармоники сигнала. Флуктуация частоты настройки при сужении полосы анализа вносит дополнительную амплитудную погрешность и препятствует дальнейшему сужению полосы пропускания по первой гармонике, что не позволяет достичь требуемого соотношения сигнал первой гармоники/шум на выходе анализатора 22 спектра.

Кроме того, эквивалентная ширина полосы пропускания синхронного накопителя 18 равна l/NT,, где N - число синхронных накопителей; -Т - интервал времени, через который производится синхронное накогыение. При увеличении числа синхронных накоплений N эквивалентная полоса пропускания синхронного накопителя 18 уменьшается в требуемое число раз, что позволяет получить нужное соотношение сигнал/шум на его выходе. Поскольку частота настройки .

9

синхронного накопителя 18 опреде ляется частотой полезного сигнала, то флуктуация частоты настройки синхронного накопителя 18 пренебрежимо мала по сравнению с аналогич- ной флуктуацией частоты анализатора 22 спектра.

В отличие от анализатора 22 спектра частотная характеристика синхронного накопителя 18 имеет гребенчатый характер, что приводит к беспрепятственному пропусканию им высших гармоник исследуемого сигнала . Для устранения влияния этих гармоник после синхронного накопи- теля 18 сигнал подается на анализатор 22 спектра.

Кроме того, предварительное синхронное накопление при анализе спектра исследуемого сигнала позволяет повысить быстродействие за счет сужения полосы пропускания одновременно на анализируемой первой гармонике и на всех последующих высших гармониках. При этом последующий спектральный анализ не предусматривает уменьшение уровня шумов, он необходим лишь для вьщеления гармоник. Такое вьщеление можно провести с более широкой полосой, чем это по- требовалось бы для уменьшения уровня шумов. Анализ спектра с более широкой полосой позволяет уменьшить время усреднения и повысить быстродействие устройства в целом.

Для измерения коэффициента экранирования магнитного поля переключатель 4 и коммутатор 15 устанавливаются в положение, показанное на фиг. 1. При этом коммутатор 15 сое- диняет входы мультиплексора 16 с выходами датчиков 11 и 13 магнитного поля, а переключатель 4.соединяет выход ЦАП 3 с усилителем мощности 6

Перед измерениями в блок 1 запо- минания формы сигнала с помощью входа 2 ввода формы испытательного сигнала заносятся, например, с пульт а коды, пропорциональные мгновенным зцачениям испытательного сигнала требуемой гармйнической или импульсной формы. При этом может быть введен один из нескольких периодов испытательного сигнала. Так как считьша- ние из блока 1 происходит с фикси- рованной частотой, то. можно получить испытательный сигнал различной частоты. По команде Пуск из блока 35

150

10

0

5

0 5

0

управления на вход счетчика 5 номера текущей дискреты поступают тактовые импульсы с фиксированной частотой. Выходной код счетчика 5 определяет адрес, по которому производится счи- тьгоание из блока 1 кодов, пропорциональных мгновенным значениям испытательного сигнала. С выхода блока 1 запоминания формы сигнала информация поступает на вход ЦАП 3, на вьпкоде которого присутствует испытательный сигнал в аналоговой форме. Далее этот сигнал усиливается усилителем 6 мощности и подается на концентратор 8 магнитного поля, который и позволяет создать требуемое испытательное магнитное поле. Это поле воздействует на исследуемый экран 10 и датчики магнитного поля 11 и 13. Напряжение полезного сигнала на выходе датчиков 11, 13 пропорционально напряженности поля.

При измерениях эффективности экранирования магнитного поля возможны режимы измерений с одним измерительным датчиком и с измерительным и опорным датчиком.

В первом режиме определение коэффициента экранирования производится с помощью одного датчика 11. При этом испытательное поле должно быть импульсным, с длительностью импульса, определяемой по формуле

S .,0-(с), ol C

проводимость металла экрана;

R и d - радиус и толщина экрана; - коэффициент формы экрана; С - скорость cBgTa.

В этом режиме измерение осуществляется следующим образом.

По команде блока 35 управления .мультиплексор 16 подключает к входу АЦП 17 датчик П. Блок 35 управления вьщает команду сброса счетчиков 33 и 34, а затем команду на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения кодов. По сигналу со схемы 32 совпадения кодов производится запуск АЦП 17 и начинается аналого-цифровое преобразование сигнала датчика 11. По окончании измерения, АЦП 17 вьщает сигнал в блок 35 управления. При этом производится запись результата измерения в регистр 19 синхронного накопителя 18. Сумматор 20 производит сложение кода регистра 19 с кодом, хранящимся в ячейке блока 21.

II

Адрес этой ячейки определяется состоянием счетчика 33,номера измеренной дискреты и сигналом блока 35 управления, задающим выбор ячеек блока 21 для опорного датчика 11. Затем по командам блока 35 управления происходит запись кода сумматора 20 в ту же ячейку памяти блока 21, т.е. осуществляется синхронное накопление. Состояние счетчика 33 номера измеренной дискреты увеличивается на единицу. После этого работа устройства повторяется с момента вьщачи блоком 35 управления команды на разрешение срабатьшания схемы

32совпадения кодов.При каждом переполнении счетчика 33 производится увеличение на единицу содержимого сч-етчика 34 числа периодов накопления. При переполнении счетчика 34 процедура измерения прекращается и блок 35 управления подает команду

на перепись содержимого блока 21 в блок 24, связанный с блоком 25 отображения .,

Наличие синхронного накопителя 18 позволяет производить цифровое усреднение выходного напряжения датчика. При этом влияние внешних поме и собственных шумов датчика, не коррелированных с полезным сигналом, уменьшается в VTl раз, где N - число jпериодов накопления, которое определяется объемом счетчика 34.

Коэффициент экранирования исследемого экрана вычисляется на основании полученных мгновенных значений выходного напряжения датчика 11 как отношение максимального и минимального сигналов, соответствующих максимальному и минимальному значениям поля наведенных в экране токов.

Во втором режиме коэффициент экр нирования определяется как отношени напряженности магнитного поля вне исследуемого экрана 10 к напряженности поля внутри него.Испытательно магнитное поле при этом должно быт гармоническим.

Измерение во втором режиме осуще ствляется следующим образом.

По команде блока 35 управления мультиплексор 16 соединяет вход АЦП 17 с выходом датчика 13, происходит сброс в нулевое состояние счетчиков

33и 34. Затем после вьщачи блоком 35 управления команды на разрешение срабатьюания схемы 32 совпадения

0

5

0

5

228150

j ю «;

0

5

5

кодов последняя выдает сигнал запуска АЦП 17.

По окончании преобразования А1Щ, 17 посылает сигнал в блок 35 управления. При этом производится запись результата измерения в регистр 19 синхронного накопителя 18. Сумматор 20 осуществляет сложение кода , регистра 19с кодом, хранящимся в ячейке блока 21 по адресу, определяемому счетчиком 33 и сигналом блока 35 управления. Код сумматора 20 заносится в ту же самую ячейку блока 21. Затем по сигналу блока 35 управления мультиплексор 16 подключает к входу АЦП 17 выход датчика 11. После этого блок 35 управления вновь выдает команду на разрешение сраба- тьшания схемы 32 совпадения кодов, последняя производит запуск АЦП 17, который преобразует одноименную дискрету выходного напряжения опорного датчика 11. По окончании преобразования АЦП 17 выдает сигнал в блок 35 управления. При этом результат заносится в регистр 19. Сумматор 20 синхронного накопителя 18 осуществляет сложение кода регистра 19 с кодом ячейки блока 21, предназначенной сигналом блока 35 управления- для опорного датчика. Выходной код сумматора 20, заносится в ту же ячейку блока 21.

Затем блок 35 управления изменяет сигнал управления мультиплексором 16, к входу АЦП 17 вновь подключается измерительный датчик 13, а состояние счетчика 33 номера измеренной дискреты увеличивается на единицу. Далее работа устройства повторяется с момента вьщачи блоком 35 управления команды на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения кодов при подключенном датчике 13. При каждом переполнении счетчика 33 производится увеличение на единицу содержимого . счетчика 34 числа периодов накопления. При переполнении счетчика 34 процедура измерения прекращается. Таким образом, осуществляется синхронное накопление мгновенных значений выходньгх напряжений измерительного 13 и опорного 11 датчиков.

После окончания синхронного накопления и переполнения счетчика 34 по команде блока 35 управления происходит перепись из блока 21 информации о мгновенных значениях выходного

13

напряжения измерительного датчика 13 в анализатор 22 спектра. Анализатор 22 спектра по команде блока 35 управления производит вычисление амплитуды первой гармоники выходного напряжения датчика 13 и угла сдвига фаз относительно напряжения испытательного сигнала. Результаты спект - ральнрго анализа переписываются в регистр 26 модуля и в регистр 29 фазы вычислительного блока 23. Аналогично происходит обработка информаци о выходном напряжении опорного датчика 11. Результаты спектрального анализа напряжения датчика 11 заносятся в регистр 27 модуля и регистр 30 фазы вычислительного блока 23.

Затем блок 28 производит вычисление отношения амплитуд первых гармоник выходных напряжений опорного 11 и измерительного 13 датчиков, равног модулю определяемого коэффициента экранирования. Блок 31 производит вычисление разности углов сдвига фаз указанных напряжений, которая равна значению фазовой характеристики исследуемого экрана на частоте испытательного сигнала. После этого по команде блока 35 управления про- |из водится перепись результатов вычисления из блоков 28 и 31 в блок 24 и индикация их блоком 25 отображения информации.

Разновидностью второго режима является режим работы с измерительным 13 и опорным 11 датчиками при импульсном испытательном магнитном поле. В этом случае процесс синхронного накопления мгновенных значений выходного напряжения датчиков 13 и 11 осуществляется так же, как и при гармоническом поле. После окончания синхронного накопления по команде блока 35 управления осуществляется перепись информации из блока 21 синхронного накопителя 18 в блок 24 и передача ее на блок 25 отображения информации. При этом коэффициент экранирования определяется операторо как отношение максимальных значений выходных напряжений опорного 11 и измерительного 13 датчиков.

При измерениях коэффициента экранирования электрического поля переключатель 4 и коммутатор 15 устанавливаются во второе положение. При этом коммутатор 15 соединяет входы мультиплексора 16 с выходами датчи- ftOB 12 и 14 электрического поля, а

10

15

20

25

и

ом 50

55

14

30

35

40

переключатель 4 соединяет выход ЩИ -, 3 с усилителем мощности 7. Нагрузкой усилителя мощности 7 является концентратор 9 электрического поля.

При определении эффективности зк-. ранирования электрического поля измерения проводятся с использованием только измерительного 14 и опорного 12 датчиков. Работа в этом случае осуществляется так же, как и во втором режиме.работы при определении эффективности экранирования магнитного поля.

Блок 35 управления (фиг. 4 и 5) осуществляет вьщачу управляющих сигналов для согласованной работы всех устройств. Принцип действия блока 35 управления следующий.

По команде Исходное, поступающей на вход 112, триггер 58 устанавливается в единичное состояние, а остальные - в нулевое. По команде Пуск, поступающей на вход 113, триггер 54 пуска устанавливается .в единичное состояние. Тогда тактовые импульсы от генератора 53 тактовых импульсов через логическую схему 56 поступают на выход 36.и далее - на счетчик 5 номера текущей дискреты. Через логическую схему 65 тактовые импульсы от генератора тактовых импульсов 53 подаются на сдвиговую шину регистра на основе триггеров 58-62. При этом происходит сдвиг логической единицы, занесенной в первый триггер 58 и осуществляется последовательная выдача команд: .с выхода 46 блока 35 управления - на установку в нуль счетчиков 33 и 34, с выхода 45 - на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения кодов с выхода. 38 при приходе на вход 49 сигнала об окончании преобразования АЦП 17 - на запись результата преобразования в регистр 19 синхронного накопителя 18, с выхода 39 .- на запись результата сложения в блок 21, с выхода 47 - на увеличение на единицу содержимого счетчика 33, а с выхода 48 - на увеличение на единицу содержимого счетчика 34.

ПРИ установке триггера 74 в единичное состояние с выхода 40 выдается команда на запуск анализатора 22 спектра. При поступлении на вход 52 сигнала об окончании спектрального анализа с выхода 43 блока 35 jуправления вьщается в блок 23 команда, по которой производится пе15

репись результатов спектрального анализа в регистр 26 модуля и регистр 29 фазы. После второго запуска анализатора 22 спектра с выхода. 44 блока 35 управления в блок 23 вьщается команда, по которой осуществляется перепись результатов спектрального анализа в регистр 27 модуля и регистр 30 фазы. Далее с выхода 42 выдается команда на перепись информации в блок 24 запоминания .

Состояние триггера 103 изменяетс при каждом срабатывании АЦП 17. В р

жимах работы с двумя датчиками сигнал с триггера 103 проходит на выход логических схем 106 и 107 и далее с выхода 37 - в мультиплексор 16, управляя его работой, а также в блок

21синхронного накопителя 18, определяя состояние старшего разряда адреса блока 21. В режиме работы с одним измерительным датчиком на выходе 37 блока 35 управления сигнал не изменяется.

При переполнении счетчиков 33 и 34 и появлении соответствующих сигналов на входах 50 и 51 блока управления (фиг. 4 и 5) на выходе логической схемы 71 появляется логическая единица и триггер 88 устанавливается в единичное состояние. При этом тактовые импульсы поступают на вход тригера 89 и он изменяет св.ое состояние, что приводит к поочередной выдаче следующих команд: с выхода 42 команды записи - в блок 24, ас выхода 47 - команды увеличения на единицу содержимого счетчика 33. Эти команды вьщаются в режиме работы с одним датчиком и в режиме с двумя датчиками при импульсном испытательном поле. В режиме работы с двумя датчиками при испытательном поле гармонического типа поочередно выдаются команды записи в анализатор

22спектра с выхода 41 блока 35 управления и увеличения на единицу содержимого счетчика 33 с выхода 47. При переполнении счетчика 33 логическая единица проходит с входа 50 блок управления на вход логических схем 95-98 и через схему 99 сбрасывает триггер 88 в нуль, прекращая перепис информации.

Логические схемы 109, ПО, 111 и переключатель 108 обеспечивают выдачу на элементы блока 35 управле-

25

35

JQ

22815016

ния сигналов, обеспечивающих функционирование его в требуемом режиме. .При установке переключателя 108 в положение 1 устройство работает 5 в режиме с одним датчиком, при установке в положения II и Па - в режиме с двумя датчиками при гармоническом и импульсном поле соответственно .

fO Таким образом, предлагаемое устройство обладает широкими функциональными возможностями вследствие введения режима измерения с двумя датчиками ори произвольной, предf5 варительно заданной, форме испытательного магнитного поля и режима измерения с двумя датчиками при испытательном электрическом поле.

20 Формула изобретения

Устройство для измерения электромагнитных параметров объемных экранов, содержащее последовательно соединенные генератор тока и концентратор магнитного поля, а также : измерительный датчик магнитного поля и блок отображения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены опорный датчик магнитного поля, измерительный и опорный датчики электрического поля, концентратор электрического поля, последовательно соединенные коммутатор, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, синхронньШ накопитель и анализатор спектра, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами модуля и фазы вычислительного блока, а также счетчики номера текущей и измеренной дискреты, схема совпадения кодов, счетчик периодов, блок управления и блок запоминания, при этом генератор тока вьтолнен в виде последовательно соединенных блока запоминания формы сигнала, цифро- аналогового преобразователя и переключателя, а также двух усилителей

50 мощности, входы которых соед1шены с соответствующими выходами переключателя, а выходы являются соответственно первым и вторым выходами генератора тока, выходы опорного дат55 чика магнитного поля, измерительного и опорного датчиков электрического поля соединены с соответствующими входами 1соммутатора, выход счетчика

40

45

номера измеренной дискреты - с вторым входом синхронного накопителя и первьм входом схемы совпадения кодов , выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, вьгход окончания преобразования которого соединен с первым входом блока управления, первый вьгхо которого соединен с входом счетчика номера текущей дискреты, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадения кодов и входом генератора тока, второй выход которого соединен с входом концентратора электрического поля, выход переполнения счетчика номера измеренной дискреты соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора и первым управляющим входом синхронного накопителя, второй и третий управляющие входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, пятый и шестой выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами анализатора спект

5

0

5

ра, причем выход переполнения счетчика периодов соединен с третьим входом блока управления, четвертый вход которого соединен с выходом окончания преобразования анали-. затора спектра, седьмой выход блока управления - с управляющим входом блока зaпoминaн я, информационные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами вычислительного блока и выходом синхронного накопителя, восьмой и девятый выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами вычислительного блока, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом схемы совпадения кодов, установочными входами счетчика номера измеренной дискреты и счетчика периодов и входом счетчика номера измеренной дискреты, с входом счетчика числа периодов - а выход блока запоминания - с входом блока отображе НИН.

fput.Z

ff.ЛПППППЛППППЛППППППППППЛЛПЛЛППППППППППППППП. 6 ПЛ П П.П П П П ПППЛ П ПЛПЛ ППП.П

t rLj-L ciLja П П m.n П п .п

. л

п .

fL.

,

--,р

I п

.| Пл 1

а.

. п

л

Put.3

Изобретение может быть использовано при исследовании электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитных свойств объемных экранов. Особенностью устройства является повышение точности измерения коэффициента экранирования, для чего используется синхронное накопление мгновенных значений выходного напряжения каждого из датчиков, стробический запуск и спектральный анализ их сигналов. Использование синхронного накопления вызвано необходимостью измерять напряжение полезного сигнала на выходе датчиков при наличии собственного шума и внешних помех, уровень которых может быть соизмеримым с уровнем полезного сигнала. Устройство позволяет применять спектральный анализ сигналов датчиков при испытательном поле гармонического типа. Кроме того, осуществление синхронного накопления при анализе спектра исследуемого сигнала позволяет повысить быстродействие за счет сужения полосы пропускания одновременно на анализируемой первой гармонике и на всех последующих высших гармониках. Устройство обладает широкими функциональными возможностями вследствие введения режима измерения с двумя датчиками при произвольной, предварительно заданной форме испытательных магнитного и электрического полей. 5 ил. ю (Л с 00 СП