Устройство для измерения параметров колебательных контуров Советский патент 1986 года по МПК G01R27/26 

частотно-фазовый компаратор 3, элемент ИЛИ 4, частотный модулятор 8, блоки 9 и 12 нормирования, амплитудный демодулятор 11, блок 13 формирования модуля второй производной, делитель 28 частоты с переменным коэффициентом, блок 29 вычисления отношения частот, частотомер 30 и генератор 31 запускающих импульсов. Введение синхронных демодуляторов 15, 16, 17 и 18, сравнивающих блоков 19 и 25, переключателя 20, фильтров нижних частот 23 и 26, цифрового элемента задержки 32, IK и RS-триггеров 6 и 21, время-амплитудного преобразователя 7, элемента ИЛИ 5, а

65650

также синхронного фазочувствительного демодулятора 14, блока 22 регистра1щи экстремума и генератора 31 запускающих импульсов, определенным образом соединенных между собой и известными функциональными блоками устройства, обеспечивает автоматический перенос частот третьего и второго генераторов, перестраиваемых по частоте, на координаты точек перехода через нуль второй производной от амплитудно-частотной характеристики исследуемой резонансной системы с образованием необходимой информации для определения искомых параметров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике электроиэмерений и может быть использовано для измерения емкости, индуктивности, таюсе угла потерь и др. параметров. Цель изобретения повышение быстродействия работы устройства. Устройство содержит генераторы 1, 24 и 27, перестраиваемые по частоте, преобразователь 2 частоты.

Изобретение относится к технике электроизмерений и предназначено для автоматизированного и высокоточного измерения добротности, полосы пропускания и резонансной частоты колебательных контуров с повышенньм быстродействием и может быть использовано для измерения емкости, индуктивности, тангенса угла потерь и других параметров различных электрических цепей и элементов, а. также при создании автоматизированных сис. тем контроля параметров, в частности полосы пропускания и центральной частоты настройки, различной радиоэлектронной аппаратуры, имеющей форм амплитудно-частотной характеристики в виде резонансных кривых с одним максимумом.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерений.

Цель достигается за счет введения в устройство высокоэффективных адаптивных подсистем формирования резонансной частоты и полосы пропускания обеспечивающих автоматический режим переноса частот на координаты точек перехода через нуль второй производной от амплитудно-частотнойiхарактеристики исследуекшх колебательных контуров.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения

параметров колебательных контуров; на фиг.2 - структурная схема блока нормирования.

Устройство (фиг.1) для измерения параметров Колебательных контуров содержит первый генератор 1, перестраиваемый по частоте, преобразователь 2 частоты, частотно-фазовый компаратор 3, первый 4 и второй 5 элементы ИЛИ,- 1К-триггер 6 и время-амплитудный преобразователь 7, частотный модулятор 8, первый блок 9 нормирования, клеммы 10 для подключения исследуемых колебательных контуров, амплитудный демодулятор 1J, второй блок 12 нормирования, блок 13 формирования модуля второй проияводной, синхронный фазочувствительный демодулятор 14, первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 синхронные демодуляторы, первый сравниванлций блок 19, переключатель 20, RS-триггер 21, блок 22 регистрации экстремума, первый фильтр 23 нижних частот, . третий генератор 24, перестраиваемый по частоте, второй сравнивающий блок 25, второй фнльтр 26 нижних частот, второй генератор 27, перееРграиваемый по частоте, делитель 28 частоты с переменным коэффициентом деления, блок 29 .вычисления отношения частот, частотомер 30, генератор 3-1 запускающих импульсов, щ фровой эл мент 32 задержки. Первый 9 и второй 12 блоки нормирования (фиг.2), каждый в отдельности, содержат регулирующий элемент 33, источник 34 опорного напря жения, сравнивающий элемент 35, син хронный демодулятор 36, разрядный элемент 37, экстрематор 38, преобра зователь 39 импульсов, аттенюатор 4 компаратор 41 и элемен И 42, установочный вход 43, управляющий вход 4 информационный вход 45, выход 46. Причем первый генератор 1, перестраиваемый по частоте, частотный модулятор 8, первый блок 9 нормирования и одна из клемм 10 для подключения исследуемых колебательных контуров соединены последовательно, другая клемма 10 для подключения ис следуемых колебательных контуров соединена с входом а 4плитудного демодулятора 11, один выход которого соединен с управляющим входом первого блока 9 нормирования, а другой выход соединен с информационным входом второго блока 12 нормировани установочные входы время-амплитудного преобразователя 7, первого бло ка 9 нормирования, второго блока 12 нормирования, RS-триггера 21, блока 22 регистрации экстремума, первого 15 и четвертого 18 синхронных демодуляторов, второго фильтра 26, вход цифрового элемента 32 задержки, оди из входов первого 4 элемента ИЛИ соединены с выходом генератора 31 запускающих импульсов, управляющий вход второго блока 12 норкирования информационные входы первого 15 и второго 16 синхронных демодуляторов и блока 22 регистрации экстремума соединены с выходом синхронного фазочувствительного демодулятора 14, информационный вход которого соединен с первым дополнительным выходом а управляющие входы - к вторым дополнительным выходам блока 13 формирования модуля второй производной вход которого соединен с выходом второго блока 12 нормирования, а основной выход - с модуляционным входом частотного модулятора 8, информационные входы третьего 17 и четвертого 18 синхронных демодуляторов соединены с выходами соответственно первого 15 и второго 16 синхронных демодуляторов, а ик выходы нагружены на соответствуклцие входы первого сравнивающего блока 19 выход которого соединен с одним из информационных входов переключателя 20, второй информационный вход которого вместе с Зправляющим входом первого генератора. 1, перестраиваемого по частоте, соединен с выходом времяамплитудного преобразователя 7, а выход через фильтр 23 нижних частот соединен с управляющим входом третьего генератора 24, перестраиваемого по частоте, выход третьего 17 ,синхронного демодулятора соединен с ( одним из входов второго сравнивающего блока 25, второй вход которого соединен с общей пщной, а выход через второй фильтр 26 нижних частот соединен с управляющим входом второго генератора .27, перестраиваемого по частоте, управляющие входы первого 15 и четвертого 18 синхронных демодуляторов и первый вход время-амплитудного преобразователя 7 соединены с прямым выходом ВК-триггера 6, а . управляющие входы второго 16 и третьего 17 синхронных демодуляторов и второй вход время-амплитудного преооразоватапя 7 соединены с инверсным выходом 1К-триггера 6, К- и Iвходы которого соединены с выходами соответственно первого 4 и второго 5 элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом частотно-фазового компаратора 3, а второй.вход второго элемента ИЛИ 5 соединен с выходом цифрового элемента 32 задержки, выход первого генератора 1, перестраиваемого по частоте, через преобразователь 2 частоты соединен с одним из входов частотно-фазового компаратора 3, другой вход которого соединен с выходом делителя 28 частоты с переменным коэффициентом, вход которого соединен с выходом второго генератора 27, перестраиваемого по частоте, с одним из входов-.блока 29 вычисления отношения частот и с одним из входов частотомера 30, выход третьего генератора 24, перестраиваемого по частоте, соединен с вторыми входами преобразователя 2 астоты, блока 29 вычисления отношения частот и частотомера 30, третий вход которого соединен с выодом блока 29 вычисления отношения астот, S-вход RS-триггера соединен выходом блока 22 регистрации экстремума, а выход - с управляющим входом переключателя .20.

Один из входов сравнивающего элемента 35 соединен с выходом источника 34 опорного напряжения, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента 33, входы элемента И 42 соединены соответственно с выходами компаратора 41 и преобразователя 39 импульсов, а выход соединен с управляющим входом синхронного, демодулятора 36, основной выход которого соединен с другим входом сравнивающего элемента 35 и через аттенюатор 40 с одним из входов компаратора 41, дополнительный выход синхронного демодулятора 36 через разрядный элемент 37 соединен с общей шиной, управляюпрй вход разрядного элемента 37 и дополнительный вход экстрематора 38 соединены с установочным входом 43, вход регулирующего элемента 33 соединен с информационным входом 45, а выход - с выходом 46, информационные входы син хронного демодулятора 36j экстрематора 38 и другой вход компаратора 41 соединены с управляющим входом 44, выход экстрематора 38 соединен с входом преобразователя импульсов.

Устройство для измерения параметров колебательных контуров работает следующим образом.

V

Все системы измерительного устройства (фиг.1) с помощью генератора 3 1 запускакмщх импульсов приводят. ся в исходное состояние. Запускающий импульс генератора 31, поступая через первый элемент ИЛИ на К-вход; 1К-триггера 6, своим передним фронтом устанавливает последний в исходное состояние с образованием единичного потенциала на инверсном выходе и нулевого на прямом, что открьшает для приема информации второй 16 и третий 17 синхронные демодуляторы и переводит в режим хранения информахщи первый 15 и четвертый 18 синхронные демодуляторы. Данный импульс, поступая непосредственно на R-вход RS-триггера 21, своим передним фронтом устанавливает его в .состояние нулевого потенциала на его в.ыходе, при котором переключатель 20 соединяет вход первого фильтра 23 нижних частот с выходом время-амплитудного преобразователе 7.

Одновременно запускаюир1й импульс, воздействуя на установочные входы первого 9 и второго 12 блоков нормирования характеристик, время-амплитудного преобразователя 7, первого 15 и четвертого 18 синхронных демодуляторов, блока 22 регистрации экстремума и второго фильтра 26 нижних частот, стирает информацию на емкостных элементах памяти.

В результате разряда емкостных элементов памяти блоки 9 и 12 нормирования приобретают максимальный коэффициент передачи, а время-амплитудный преобразователь 7, первый 15 и четвертый 18 синхронные демодуляторы, второй фильтр 26 нижних частот и-блок 22 регистрации экстремума - уровень выходных напряжений. Первый синхронный демодулятор 15, разряжая собственный емкостньй элемент памяти, увлекает за собой и третий синхронный демодулятор 17, который, будучи открытым для приема информации, следит за уменьшением потенциала, присутствукндего на ин, форманцонном входе, что вместе с разрядом емкостного элемента памяти четвертого синхронного демодулятора 18 создает разность потенциалов между входами первого 19 и второго 25 сравнивающих блоков, приближающуюся к нулю, и, следовательно, образованию на их выходах напряжений также близких к нулевым значениям. Второй синхронный демодулятор 16, находясь в режим приема информации, приобретает нуле- вой выходной потенциал, так как на его информационном входе отсутствует какой-дибо сигнал, также как и на информационных входах первого синхронного демодулятора 15 и блока 22 регистрации экстремума.

Блик 22 регистрации экстремума образует остроконечные положительные импульсы только в момент регистрации экстремума, а также осуществляет запрет получаемых импульсов во время действия запускающего импульса. В исходном состоянии выходной потенциал блока 22 регистрации экстремума . соответствует нулевому значению и не влияет на состояние КЗ-триггера 21.

Первый фильтр 23 нижних частот, будучи соединенным посредством переключателя 20 с время-амплитудным преобразователем 7, имеющим сравнительно малое выходное сопротивление. реализует достаточно малую постоянную времени заряд а-разряда накопител ного элемента и, следовательно., при обретает выходной потенциал времяамПлитудного преобразователя 7. В результате первый 1 и третий 24 генераторы, перестраиваемые по частоте, оказываются электрически соединенными между собой по управляющим входам и могут управляються одновре менно, причем в начальный момент времени их частоты соответствуют ни ней границе частотного диапазона ра боты. Импульсы в виде перепадов нап ряжений образуются на выходе компаратора 3 лишь при совпадении с точностью до фазы частот, имеющихся на его входах, причем перепад напряжен положительной полярности на выходе компаратора имеет место, если тольк частота на первом входе немного пре вышает (в пределе это превьшение стремится к нулю) частоту сигнала, присутствующего на втором входе. При изменении соотношения.частот на обратное формируется отрицательный пе репад напряжения, который уменьшает амплитуду сигнала на выходе компара тора до нулевого уровня. Второй генератор 27, перестраиваемый по частоте, по тучая нулевой потенциал с выхода второго фильтра 26 нижних частот, генерирует частоту, численно непрерывающую значения примерно половины полосы пропускания на уровне 0,707 исследуемого колебательного контура. Выходное напряжение второго генератора 27, перестраиваемого по частоте, поступая через делитель 28 частоты с переменным коэффициентом деления на второй вход частотно-фазового компаратора 3, не вызывает изменение состояния последне о. Напряжение несущей первого генератора 1, перестраиваемого по частоте, взаимодействуя в частотном модуляторе 8 с синусоидальным напряжением, поступающим на модуляционный вход с основного выхода блока. .13 формирования модуля второй производной, приобретает частотную модуляцию с малой девиацией и воздействует на информационный вход блока 9 нормирования, которая реализуя максимальньй коэффициент передачи из-за того, что на его установочном входе действует запускающий импульс, передает этот сигнал на вход исследуч мого колебательного контура,подключенного к клеммам 10. Исследуемый колебательный контур, подключенный к клеммам 10, обладая собственной резонансной частотой, как правило, отличной от первоначальной частоты несущей генератора 1, перестраиваемого по частоте, не пропускает частотно-модулированный испытательный сигнал на свой выход и, еледовательно, не образует полезных сигналов на выходах амплитудного демодулятора 11. В результате на управляющБм входе первого блока 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики и информационном входе блока 12 нормирования характеристики второй производной сигналы отсутствуют и это способствует сохранению максимального коэффициента передачи данных систем в течение некоторого интервала времени. Аналогичная ситуация возникает и на управляющем входе второго блока 12 нормирования, на который не поступает информационный сигнал с выхода синхронного фазочувствительного демодулятора 14, хотя последНИИ готов ее воспринять с первого дополнительного выхода блока 13 формирования модуля второй производной и соответствующим образом преобразовать, так Как управляющие сигналы,, необходимые для его работы, непрерьшно поступают с вторых дополнительных выходов блока 13. По окончании переходных процессов и истечении длительности запускакядего импульса время-амплитудньй преобразователь 7, блоки 9 и 12 нормирования, первый 15 к четвертый 18 синхронные демодуляторы, блок 22 регистрации экстремума и второй фильтр 26 нижних частот, возвращаясь в исходное состояние, разрывают соответствующие цепи разряда емкостных элементов памяти и подготавливаются к приему информации. На выходе цифрового элемента 32 задержки появляются короткий импульс, задержанный относительно нйчала отсчета на время t. Проходя второй элемент ИЛИ 5 и воздействуя на 1-вход, он опрокидывает 1К-триггер 6 с образованием на его прямом выходе единичного потенциала, а на нверсном - нулевого. Появление таких сигналов на выходах 1К-триггерах 6 открывает для приема информации пер1зь й 15 и четвертый 18 синхронные демодуляторы и переводит в режим хранения информации второй 16 и третий 17 синхронные демодуляторы и, тем самым, подготавливает к работе подсистему формирования первого параметра адаптации, пропорционального резонансной частоте, а также начинает преобразование импульсных сигналов во время-амплитудном преобразоват ле i, на выходе которого возникает линейно-возрастающее напряжение. Это напряжение, поступая непосредственно на управляющий вход первого генератора 1, перестраиваемого по частоте, и через переключатель 20 и первь фильтр 23 нижних частот на управляющий вход третьего генератора 24, перестраиваемого по частоте, вызывает синхронное изменение (возрастание) частот данных генераторов. По мере увеличения несущей частоты первого генератора 1, перестраиваемого по частоте, и образования частотно-модулированного испытательного сигнала в частотном модуляторе 8 с беспрепятственной его передачей через блок 9 нормирования амплитудно-частотной характ еристики на вход исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10 включается в работу канал формирования полезной информации. При приближении несущей частотно-модулированного испытательного сигнала к полосе .. пропускания исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10, на его выходе появляется изменяющийся во времени по амгшитуде в соответствии с формой амплитудночастотной характеристики частотномодулированный сигнал. Этот сигнал, взаимодействуя в амплитудном демодуляторе 11, образует на его втором выходе постоянную составляющую, про порциональную амплитудно-частотной характеристике исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10, которая поступает на уп равляющий вход первого блока 9 нормирования, а на первом выходе - ряд гармонических составляющих модулирующего сигнала, в том числе и вторую, пропорциональную второй производной от амплитудно-частотной характеристики, которые беспрепятстенно передаются через второй блок 12 нормирования на информационный вход блока 13 формирования модуля второй производной. Блок 13 формирования модуля второй производной, осуществляя синхронную фазонёчувствительную селекцию только второй гармонической составляющей, образует на своем первом дополнительном выходе синусоидальный сигнал в виде отфильтрованной копии второй гармонической с сохранением ее фазовых соотношений, который, поступая на информационный вход синхронного фазочувствительного демодулятора 14, превращается в нем в постоянную составляющую, пропорциональную второй производной от амплитудночастотной характеристики исследуемого колебательного контура. Получаемая информация на выходе синхронного фазочувствительного демодулятора 14 и первом выходе амплитудного демодулятора 11, воздействуя на управляющие входы первого 9 и второго 12 блоков нормирования, приводит их в действие. Образуемый на выходе синхронного фазочувствительного демодулятора 14 сигнал, пропорциональный характеристике второй производной, одновременно поступает и на информационные входы первого 15 и второго 16 синхронных демодуляторов, а также блока 22 регистрации экстремума, причем первый синхронный демодулятор 15, будучи открытым для приема информации, полностью воспринимает исходный сигнал. При достижении данным сигналом максимального значения срабатьшает блок 22 регистрации экстремума и на своем выходе формирует остроконечный импулу;, которьй, воздействуя на Sвход, изменяет состояние RS-триггера 21 с образованием на его выходе единичного потенциала, переводящего переключатель 20 в положение, подключающее вход первого фильтра 23 нижних частот к выходу первого сравнивающего блока 19 и, тем самым, замыкающее цепь отрицательной обратной связи подсистемы формирования пев него параметра адаптации, пропорционального резонансной частоте, о Первый фильтр 23 нижних частот, ;приобретший потенциал с выхода время-амплитудного преобразователя 7, соэтветствующий в первом приближении резонансной частоте исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10, фиксирует частоту третьего генератора 24. Выходное напряжение время-амплиту ного преобразователя 7, продолжая на растать относительно уровня управляю щего напряжения первого генератора 1 jb др, соответствующего точно резонансной частоте исследуемого колебательного контура, непрерывно увеличивает частоту этого генератора и приводит к образ-ованию разностной чистоты на выходе преобразователя 2, которая непрерывно сравнивается в частотно-фазовом компараторе 3 с час тотой, поступающей от второго генера тора 27 через делитель 28 частоты с переменным коэффициентом деления, а также к снижению уровней сигналов на втором выходе амплитудного демодулятора 11 и выходе синхронного фазочув ствительного демодулятора 14. При совпадении с точностью до фазы разностной частоты, образуемой на выходе преобразователя 2 частоты, с частотой делителя 28 срабатывает час тотно-фазовьй компаратор 3, формируя на своем выходе резкий перепад напря жения положительной полярности. Это перепад, поступая через элементы ИЛИ 4 и 5 на входы 1К-триггера 6, из меняет на противоположное состояние последнего с образованием нулевого потенциала на прямом выходе и единичного на инверсном, что приводит к автоматическому снижению выходного напряжения время-амплитудного преобразователя 7 и, следовательно, уменьшению частоты преобразователя 2. В результате быстротечности происходящих процессов переключения перепад напряжения, едва появившись на выходе частотно-фазового компаратора 3, исчезает, заканчивая формирование импульса весьма малой длительности (в сравнении с относительно медленным процессом формирования частотномодулированного испытательного сигнала с большой девиацией), которая определяется временем распространения информации в рассматриваемых функциональных блоках. Изменение потенциалов на выходах 1К-триггера 6 одновременно переводит первый 15 и четвертый 18 синхронные демодуляторы в режим хранения, а второй 16 и четвертый17 синхронные демодуляторы - в режим приема информации, при этом открывшийся второй синхронный демодулятор 16 практически мгновенно воспринимает уровень сигнала, имеющийся на выходе синхронного фазочувствительного демодулятора 14 и соответствукиций значению второй производной в момент переключения режима, а третий синхронный демодулятор 17 - уровень сигнала, накопленный в первом синхронном демодуляторе 15, того же значения. Появление потенциала на выходетретьего синхронного демодулятора 17 и его отсутствие на выходе четвертого синхронного демодулятора 18 создает разность напряжений на входах одновременно niepBoro 19 и второго 25 сравнивающих блоков и, так как эта разность напряжений существенно превышает порог чувствительности данных блоков, на их выходах образуются уровни импульсных сигналов, приближающиеся к значениям питающих напряжений, причем на выходе первого сравнивакяцего блока 19 - отрицательной полярности, а на выходе второго сравниванщего блока 25 - положительной. Образование таких сигналов на выходах первого 19 и второго 25 сравнивающих блоков сопровождается снижением потенциала на выходе первого фильтра 23 нижних частот и его увеличением на выходе второго фильтра 26 нижних частот и, следовательно, уменьшением частоты третьего генератора 24 и .ее увеличением на выходе второго генератора 27. Линейное снижение напряжения на выходе время-амплитудного преобразователя 7 сопровождается во временной области увеличением выходных напряжений амплитудного демодулятора 11, синхронного фазочувствительного демодулятора 14 и второго синхронного демодулятора 16. В частотной области при достижении частоты первогб генератора 1 резонансной частоты исслеу дуемого колебательного контура, когда выходные напряжения синхронного фазочувствительного демодулятора J4 и второго синхронного демодулятора 16 становятся максимальными, снова срабатывает блок 22 регистрации экстремума, образуя на своем выходе остроонечный импульс, который, поступая на S-вход вторично, не меняет сосояния RS-триггера 21 и, следовательсохраняет свое но. перетшючатель Моментом чуть прежнее положение, что управляющее позже, из-за того, напряжение третьего генератора 24 с течением времени несколько уменьшилось, на выходе преобразователя 2 образуется нулевое значение резонан сной частоты, которое сразу начинае возрастать, как только частота первого генератора 1 станет ниже частоты третьего генератора 24. При дальнейшем снижении частоты первого генератора 1 и совпадении образуемой в преобразователе 2 раз ностной частоты с уменьшенной делителем 28 частотой второго генератора 27, которая под влиянием управля щего напряжения, вырабатьшаемого вт рым фильтром 26 нижних частот, постепенно возрастает и к данному моменту времени приобретает большее значение, снова срабатьшает частотно-фазовый компаратор 3,формируя на своем выходе резкий перепад напряжения, который посредством первого и второго 5 элементов ИЛИ возвращает 1К-триггер 6 в единичное состояние и процессы в адаптивной системе формирования частотно-модулированного испытательного сигнала с большой девиацией частоты периодически повторяется в соответствии с описан ной последовательностью. Переход в единичное состояние 1К-триггера 6 меняет на противоположный режим работы синхронных демо дуляторов 15-t8 подсистемы формирования первого параметра адаптации, ..пропорционального резонансной часто при этом второй синхронный демодулятор 16 фиксирует меньший уровень второй производной по сравнению с feM уровнем, который хранился в первом синхронном демодуляторе 15 до , ЭТОГО;, а третий синхронньй демодулятор 17, восприняв полностью на себя без за етных изменений хранившуюся в первом синхронном демодуляторе 15 информацию, начинает ее хранение. В это же время четвертый синхронньй демодулятор 18 практически мгновенно ос тдествляет перезапись информации, зафиксированной вторым синхронньм де модулятором 16, а первый синхронный демодулятор 15 скачком воспринимает уменьшенное значение второй производ ной и начинает следить за его изменением. Целесообразность перезаписи информации, осуществляемой в соответ 50 ствующие моменты времени третьим 17 и четвертым 18 синхронными демодуляторами, обусловлена необходимостью получения полезной информации, не подверженной влиянию пульсаций, т.е. текущих значений характеристики второй производной, которые проявляются на выходах первого 15 и второго 16 синхронных демодуляторов. Образование на выходе-четвертого синхронного демодулятора 18 перепада напряжения положительной полярности приводит к уменьшению разности потенциалов между входами первого сравкивающего блока 19, которая приближается к порогу чувствительности и превьш1ает его, поэтому характер выходного сигнала данного блока не изменяется и уровень вькодного напряжения первого фильтра 23 нижних частот продолжает уменьшаться. Дальнейшая работа синхронных демодуляторов 15-18 происходил аналогично в строгом соответствии с алгоритмом состояния 1К-триггера 6 в составе адаптивной системы формирования частотно-модулированного испытательного сигнала. Отличия состоят лишь в том, что в соответствукяцие моменты времени первый 15 и второй 16 синхронные демодуляторы осуществляют выборкн значений второй производной в точках, расположенных соответственно на правой и левой ветвях характеристики второй производной, а третий 17 и четвертьй 18 синхронные демодуляторы проводят перезапись и хранение этих значений в течение очередного такта,формирования частотномодулированного испытательного сигнала. В соответствии с изложенным, подсистег а формирования первого параметра адаптации стремится значения сигналов в точках, расположенных на правой и левой ветвях характеристики второй производной, раздельно накапливаемых, в первом 15 и втором 16 синхронных демодуляторах и хранимых в третьем 17 и четвертом 18 синхронных демодуляторах, поддержать на одном и том же уровне независимо о.т влияййя различного рода факторов, а подсистема формирования второго параметра адаптации стремится значение второй производной, накапливаемое и хранимое только в первом 15 и третьем 17 синхронных демодуляторах, привести к

нулевому уровню и, тем самым, уравновесить данные подсистемы.

Однако в связи с тем, что накопление информации о значениях второй производной в первом 15 и втором 16 синхроннбпс демодуляторах и ее хранение в третьем 17 и четвертом 18 синхронных демодуляторах происходит в разное время, то это вынуждает подсистему формирования первого парамет ра адаптации, будучи зависимой от подсистемы формирования второго пара метра адаптации, под действием управ ляющего напряжения, образуемого на выходе первого фильтра 23 нижних час тот, совершать колебательный процесс вблизи напряжения Uy , соответствую щего точной настройке на резонансную частоту исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10. Подсистема формирования второго параметра адаптации, обладающая приоритетом, неуклонно стремится к повышению частоты второго генератора 2 и, следовательно, снижению уровня сигнала, накапливаемого в дальнейшем третьим синхронным демодулятором 17. Когда,в очередной (второй) раз первый синхронный демодулятор 15 перейдет в режим хранения информации и приобретет урове нь сигнала, соответствующий второй точке на правой ветви характеристики второй производной, а третий синхронный демодулятор ее перезапишет, разность потенциалов между входами первого сравнивающего, блока 19 станет отрицательной, причем ее значение превысит порог чувствительности первого сравнивающего блока 19, на выходе последнего образуется положительный перепад напряжения и потенциал на выходе первого фильтра 23 нижних час тот начнет снова возрастать, повьппая частоту третьего генератора 24 и приближая ее к резонансной частоте исследуемого колебательного контура, (Подключенного к клеммам 10, Повышение частоты третьего генератора 24 происходит до тех пор, пок второй синхронный демодулятор 16 не перейдет в режим хранения информации и приобретет уровень сигнала, соответствующий второй точке, расположенной на левой ветви характеристики второй производной, а четвертый синхронный демодулятор 18 ее перезапишет Разность потенцйалйв между входами

первого сравнивающего блока 19 станет положительной и возможно снова превышает порог чувствительности данного блока. В результате на выходе первого сравнивающего блока 19 образуется отрицательный перепад напряжения, что вызьшает снова снижение управляющего напряжения на выходе первого фильтра 23 нижних частот и снижение частоты третьего генератора 24. Положение в работе подсистемы фор иpoвaния второго параметра адаптации существенным образом изменяется лищь тогда;- когда в очередной (третий) раз значение второй производной, зарегистрированное первым синхронным демодулятором 15, станет отрицательным, при этом третий синхронный демодулятор 17, перезаписав данную информацию и получив отрицательный перепад напряжения, превыщающий порога чувствительности второго сравнивающего блока 25, формирует на выходе этого блока перепад напряжения, приближающийся к напряжению источника питания отрицательной полярности, и напряжение на выходе второго фильтра 26 частот начинает уменьшаться, увлекая за собой и частоту второго генератора 27. Одновременно с этим разность потенциалов между входами первого сравнивающего блока 19, скачком изменившись, приобретает отрицательное знамение, которое и в этот раз может оказаться гораздо выше порога чувствительности, что вызывает скачкообразное изменение выходного напряжения первого сравнивающего блока 19 до уровня напряжения источника питания положительной полярности и напряжение на выходе первого фильтра 23 нижних частот снова начинает возрастать, приближаясь к уровню Такое состояние продолжается до тех пор, пока не произойдет очередная (третья) выборка сигнала во втором синхронном демодуляторе 16 и значение второй производной, переписанное четвертым синхронным демодулятором 18, станет менее отрицательным по сравнению с ее уровнем, хранимым в третьем синхронном демоуляторе 17. При этом разность потенциалов ежду входами первого сравнивающего блока 19, скачком изменяясь, приобретает менее отрицательное значение, которое, вероятно, становится несколько меньше порога чувствительности, что вызывает скачкообразное изменение выходного напряжения первого сравнивающего блока 19 до уровня напряжения, имеющего на выходе первого фильтра 23 нижних частот, и заряд накопительного элемента этого фильтра замедляется или прекращается вовсе. При этом первьй сравнивающий блок 19 переходит в линейный (следящий),режим работы и подсистема формирования первого параметра адаптации осуществляет в дальнейшем стабилизацию управляющего напряжения вблизи уровня Uujj-g, соответствующего точной настройке третьего генератора 24 на резонансную частоту иссле. дуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10. Аналогичный режим работы приобретает и подсистема формирования второго параметра адаптации, если толь ко уровень сигнала, соответствующий второй производной, регистрируемый в очередной (четвертый) раз первым синхронным демодулятором 15 и перезаписываемый третьим синхронным демодулятором 17, не превысит по абсолютной величине порога чувствительности второго сравнивающего бло ка 25, При такой ситуации второй сравнивающий блок 25, переходя в ли нейный (следящий) режим работы, ска ком изменяет на своем выходе напряжение до величины накопленного напряжения во втором фильтре 26 нижних частот, что замедляет-или прекращае полностью разряд емкостного накопительного элемента этого фильтра, а подсистема формирования второго параметра адаптации проводит стабилизацию управляющего напряжения вблизи уровня Uyors соответствующего условию точного равенства частоты второго генератора 27 полосе пропус кания на желаемом уровне исследуемо го колебательного контура, подключенного к клеммам 10. По истечении некоторого интервала времени подсистемы формирования параметров адаптации уравновешиваютс с заданной степенью точности, непреры но поддерживая постоянными значения частот третьего и второго генераторов 24 и 27, удовлетворяющих требованиям непосредственного отсчета резонансной частоты и полосы пропускания на уровне 0,707 или другом произвольном уровне в зависимости от установленной величины коэффициента деления делителя 28 частоты. При этом на выходе синхронного фазочувствительного демодулятора 14 во времени формируется только часть характеристики второй производной, ограниченная снизу координатами точек ее перехода через нуль. Таким образом по установлении переходных процессов в рассматриваемых подсистемах измерительного устройства может быть произведен отсчет измеряемых величин с помощью блока 29 вычисления отношения частот, формирующего точную информацию о добротности исследуемого контура при коэффициенте деления делителя 28, равном 2 т, и частотомера 30, регистрирующего все измеряемые параметры последовательно во времени. При этом о завершении процесса уравновешивания адаптивных подсистем судит оператор, наблюдая за показаниями частотомера 30. Первый 9 и второй 12 блоки нормирования работают следующим образом. В исходном состоянии, когда на установочный вход 43 блоков ,9 и 12 нормирования воздействует запускающий (синхронизирующий) импульс, срабатывает разрядный элемент 37 и экстрематор 38. Разрядный элемент 37 в течение длительности данного импульса проводит разряд емкостного элемента памяти синхронного демодулятора 36. Экстрематор 38, производя аналогичную операцию в течение того же интервала времени, осуществляет разряд собственного емкостного элемента памяти. При отсутствии информации на управляющем входе 44 блоков 9 и 12 нормирования характеристик и разряде емкостных элементов памяти синхронного демодулятора 36 и экстрематора 38 отсутствует информация на основном выходе синхронного демодулятора 36 и, следовательно, на входах компаратора 41, а это, исключая появление на его выходе и выходе элемента И 42-каких-либо импульсов, закрывает синхронный демодулятор 36, переводя его в режим хранения информации. Экстрематор 38, будучи однополярным и реагирующим на положительные , находится в режиме компаратора и формирует на своем выходе потенциал, приближающийся к потенциалу источника питания отрицательной полярности, при этом преобразователь 39, генерирующий единичный сигнал лишь тогда, когда потенциал на его входе превышает нулевой уровень, также препятствует передаче информации на выход элемента И 42. Отсутствие информации- н основном выходе синхронного демодулятора 36 приводит к тому, что под действием опорного напряжения источника 34 на выходе сравниваюш;его элемента 35 образуется такое напря- жение, которое устанавливает регулирукшщй элемент 33 в режим максимального коэффициента передачи. На управляющем входе 44 второго блока 12 нормирования образуется сигнал в виде части характеристики второй производной от амплитудночастотной характеристики исследуемого колебательного контура, изменяющейся во времени и приобретающей в дальнейшем (при уравновешивании систем регулирования) форму нормированной характеристики второй производной, заключенной между нулевым и максимальным ее значениями. Анало гично на управлякнцем входе 44 первого блока 9 нормирования появляется сигнал в виде части амплитудночастотной характеристики исследуемо колебательного контура, подключенного к клеммам 10, также изменяющей ся во времени и в итоге приобретающей форму нормированной амплитудночастотной характеристики, ограничен ной снизу координатами точек. С появлением сигнала соответству щего вида на управляющем входе 44 блоков 9 и 12 нормирования в момент превышения им нулевого уровня срабатывает компаратор 41, формируя на своем выходе положительный перепащ 1 апряжения, и экстрематор 38, котор переходя в режим повторителя напряжения, начинает следить за изменением сигнала на его входе, при этом преобразователь 39, получая положительный потенциал, передает его в виде импульса на один из входов эле мента И 42, При взаимодействии двух сигналов, получаемых в компараторе и преобразователе 39 импульсов, на выходе элемента И 42 образуется пе5020репад напряжения, который откр15 вает для приема информации синхронный демодулятор 36. По мере возрастания сигнала на управляющем входе 44 пропорционально возрастает потенциал и на основном выходе синхронного демодулятора 36, который, проходя через аттенюатор 40 не вызывает изменения состояния компаратора 41 и, преодолевая опорное напряжение источника 34 в сравнивающем элементе 35, стремится уменьшить коэффициент передачи регулирующего элемента 33 тем заметнее, чем ближе уровень выходного напряжения синхронного демодулятора 36 соответствует опорному DO;, . При достижении максимального значения сигнала на управляющем входе 44 и небольшом его снижении экстрематор 38 переходит в режим компаратора и на своем выходе образует резкий перепад напряжения отрицательной полярности и тем самым заканчи- вает формирование первого импульса на выходе преобразователя 39. Одновременно с этим емкостный элемент памяти экстрематора 38 начинает саморазряд. Исчезновение импульса на одном из входов элемента И 42 исключает импульс и на его выходе, что переводит синхронный демодулятор 36 в режим хранения накопленной информации. На основном выходе синхронного демодулятора 36 появляется постоянное напряжение. Аналогичное напряжение несколько :меньшего уровня образуется и на выходе аттенюатора 40. С уменьшением сигнала на управляющем входе 44 и достижении им уровня напряжения, имекяцегося на выходе аттенюатора 40, компаратор 41 заканчивает формирование первого импульса на своем выходе. Через некоторое время, значение которого определяется другими системами измерительного устройства, на управляющем входе 44 начинает снова возрастать уровень сигнала, пропорциональный анализируемой характеристике. При достижении данным сигналом уровня выходного напряжения аттенюатора 40 снова срабатывает компаратор 41, формируя на своем выходе единичный потенциал. Аналогично при совпадении потенциалов, имеющихся на входе и емкостном элементе памяти экстрематора 38, последний снова переходит в режим повторителя напряжения с образованием второго перепада напряжения положительной по лярности, который в преобразователе 39 превращается в нормированный сигнал. В результате этого на выходе элемента И 42 снова образуется перепад напряжения, который переводит .синхронный демодулятор 36 в режим приема информации, при этом емкостный элемент памяти данного демодулятора проводит автоперезаряд до уровня входного сигнала с последующим слежением за его изменением. С достижением второго максимума управляницего сигнала, который к данному моменту времени несколько изменился в меньшую сторону из-за того, что хранимый в синхронном демодуляторе 36 потенциал превышает уровень опорного напряжения источника 3 и регулирующий элемент 33 уменьшает коэффициент передачи, приблизив свой выходной уровень к опорному 11, , снова срабатьшает экстрематор 38, заканчивая формирование второго импульса на выходе элемента И 42 и переводя синхронный демодулятор 36 в режим хранения накопленной информации. В дальнейшем процессы, происходящие в блоках 9 и 12 нормирования характеристик, периодически повторяются. В соответствии с последней после довательностью импульсов обработке подвергается меньший из участков, во ходящей ветви анализируемой харак., теристики: участок, заключенный меж ду двумя последовательно идущими экспонентами, по которым происходит саморазряд емкостного элемента памяти экстрематора 38, или участок, заключенный между уровнем опорного напряжения, образуемого на выходе аттенюатора 40, и максимумом характеристики. Первый рассматривае мый участок, а, следовательно, и длител ность импульсов в первых двух после довательностях, является функцией двух переменных величин, изменяющих ся в процессе работы устройства, од на из которых характеризует свойства систем уравновешивания измерител ного устройства, а вторая - измеряемые параметры (добротность, полосу пропускания), Второй участок, а, следовательно, и длительность импул сов третьей последовательности, за022висит лишь от величины измеряемых параметров. Учитывая эти обстоятельства, несложно выбрать постоянную времени разряда емкостного элемента памяти экстрематора 38 и коэффициент передачи аттенюатора 40 такими, которые смогут сформировать необходимую длительность импульсов четвертой последовательности, и с учетов свойств систем уравновешивания обеспечить требуемый резким работы измерительного устройства в целом независимо от величин измеряемых параметров. Образование на основном выходе синхронного демодулятора 36 ступенчатого напряжения с пренебрежимо . малой пульсацией (максимальный уровень этой пульсации в первом приближении определяется постоянной времени перезаряда емкостного элемента памяти синхронного демодулятора 36 и максимальной длительностью импульсов последней последовательности) позволяет существенно уменьшить инерционность регулирующего элемента 33 и, тем самым, повысить быстродействие авторегулировки выходного уровня блоков 9 и 12 нормирования характеристик .. Процесс нормирования характеристик протекает в дальнейшем следующим образом. С образованием на основном выходе синхронного демодулятора 36 напряжения в виде второй ступеньки, уровень которой еще превьш1ает зна- чение опорного напряжения U источника 34, сравнивающий элемент 35, сохраняя на своем выходе прежнюю полярность сигнала, способствует снижению коэффициента передачи регулирующего элемента 33 и, следовательно, уменьшению уровня сигналов на выходе 46 и управляющем входе 44 блоков .9 и 12 нормирования характеристик. Таким образом, дискретное изменение уровня напряжений на основном выходе синхронного демодулятора 36, порождаемое цепью отрицательной д братной связи систем авторегулирования, приводит к непрерывной регулировке коэффициента передачи регулирующего элемента 33 и через несколько (не более десяти) циклов регулирования, согласованных с количеством аналогиыных циклов, протекающих в 23 других системах измерительного устройства, максимумы анализируемых ха рактеристик с заданной точностью со ответствуют уровню опорного напряже ния Ug и в таком состоянии могут находиться сколь угодно долго. По зфавновешиванию всех систем устройства, когда процесс измерений параметров исследуемых резонансных систем закончен, на установочном входе 43 блоков 9 и 12 нормирования характеристик и других систем снова появляется синхронизирующий импульс который, приводя к срабатыванию раз рядного элемента 37 и экстрематора 38, возвращает в исходное состояние измеритепьйое устройство в целом. Процесс возвращения в исходное с стояние блоков 9 и 12 нормирования характеристик отличается от описанного лишь тем, что к юменту действия синхронизирующего импульса на (управляющем входе 44 может присутст вовать анализируемая информация, чт может повлиять на режим работы синхронного демодулятора 36, экстрематора 38 и других блоков. Если в момент действия второго синхронизирующего импульса уровень сигнала анализируемой характеристики ; на управляющем входе 4 не достиг потенциала саморазряда, емкостного элемента памяти экстрематора 38, то все элементы блоков 9 и 12 нормирова ния, участвующие в формирован1ш управляющих импульсов, находятся в ис ходном (нулевом) состоянии и на выходах преобразователя 39 импульсов, компаратора 41, элемента И 42 сигналы отсутствуют. В данном случае разряд емкостных элементов памяти синхронного демодулятора 36 и экстрематора 38 и изменение выходного напряжения аттенюатора 40 происходит в те чение длительности запускакщего им- пульса по экспонентам, а уровень сигнала на управляющем входе 44 стре мится к нулевому значению, повторяя зеркальное отображение ветви характеристики второй производной, имевшей место в первоначальный момент времени работы устройства, однако, с тем отличием, что скорость ее возврата гораздо выше. В случае, если уровень сигнала анализируемой характеристики, присутствующий на управляющем входе 44, в момент действия ч:инхронизирующего 50 (Импульса находится: в интервале между текущими значениями сигналов на емкостном элементе памйти экстрематора 38 и выходе аттенюатора 40 или на выходе аттенюатора 40 и основном выходе синхронного демодулятора 36, то соответственно сработает только экстрематор 38 с появлением импульса на выходе преобразователя 39 или в дополнение к нему еще и компаратор 41, который своим импульсом пос- редством элемента И 42 откроет на некоторое время для приема информации, синхронный демодулятор 36. НезависиМО от- этого за время действия запускающего импульса указанные элементы памяти синхронного демодулятора 36 и экстрематора 38 разряжаются по указанным выше экспонентам и, когда уровень сигнала на управлякщем входе 44 пересчет данные экспоненты, закончится формирование импульсов соответственно на выходах только экстрематора 38 с преобразователем 39 или дополнительно к этому и на выходе компаратора 41, что закроет для приема информации синхронньп демодулятор 36. Принудительный разряд емкостного элемента памяти сопровождается сни;жением по экспоненте напряжения на основном выходе синхронного демодулятора 36 и увеличением относительно опорного напряжения U источника 34 разностного напряжения на входах сравнивающего элемента 35, что способствует образованию на выходе последнего такого напряжения, которое увеличивает коэффициент передачи регулирующего элемента 33. Несмотря на увеличивакшшйся коэффициент передачи регулирунмцего элемента 33, который в пределе стремится к максимальному, напряжение на выходе 46 и, следовательно, на управлякщем входе 44 снижается так как принудительно снижается уровень сигнала на информахщонном входе 45 блоков 9 и 12 нормирования. Из-за того, что скорость снижения уровня этого сигнала несколько вьше скорости изменения коэффициента передачи регулирующего элемента 33, форма анализируемого сигнала на управлякщем входе 44 заметно не искажается. Дальнейшая работа блоков 9 и 12 нормирования амплитудно-частотной характеристики и характеристики второй производной связана с динамикой процессов, проте кающих в измерительном устройстве. Формула изобретения 1, Устройство дляизмерения параметров колебательных контуров, содержащее частотомер с блоком вычисления отношения частот, элемент ИЛИ, последовательно соединенные первый генератор, перестраиваемый по частоте, частотный модулятор, первый блок нормирования, клеммы для подключения исследуемого колебательного контура, амплитудный демодулятор, второй выход которого соединен с управляющим входом первого блока нормирования, второй блок нормирования и блок формирования модуля второй производной а также второй генератор, перестраиваемый по частоте, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и последовательно соединенные третий генератор, перестраиваемый по частоте, преобразователь частоты и частотно-фазовый компаратор, второй вход которого посредством делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к выходу второго генератора, перестраиваемого по час тоте, соединенному с соответствующи ми входами частотомера и блока вычи ления отношения частот, другие свободные входы которых подключены к. выходу третьего генератора, перестр иваемого по частоте, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью автома тизации и повышения быстродействия .измерений, в него введены четыре син кронных демодулятора, два сравнивающих блока, переключатель, два фильтра нижних частот, цифровой элемент задержки, IK- и RS-триггеры, времяамплитудный преобразователь, второй элемент ИЛИ, а также синхронный фаз о чувствительный демодулятор, блок регистрации экстремума и генератор запускающих импульсов, причем информационные входы первого и второго синхронных демодуляторов и блока реги.страции экстремума, а также управляю щий вход второго блока нормирования соединены с выходом синхронного фазочувствительнрго демодулятора, информационный вход которого подключен к первому дополнительному выходу, а управляющие входы - к вторым дополнительным выходам блока формирования модуля второй производной, основной выход которого соединен с модуляционньм входом частотного модулятора, информационные входы третьего и четвертого синхронных демодуляторов подключены к выходам соответственно первого и второго синхронных демодуляторов, а их выходы соединены с соответствующими входами первого сравнивающего блока, выход которого соединен с одним из информационных входов переключателя, второй информационный вход которого вместе с управляющим входом первого генератора, перестраиваемого по частоте, подключен к выходу время-амплитудного преобразователя, а выход через первый фильтр нижних частот соединен с управляющим входом третьего генератора, перестраиваемого по частоте, выход третьего синхронного демодулятора соединен с одним из входов второго сравнивающего блока, второй вход которого подключен к общей шине, а выход через второй фильтр нижних частот соединен с управляющим входом второго генератора, перестраиваемого по частоте, управляющие входы первого и четвертого синхронных демодуляторов вместе с одним из входов время-амплитудного преобразователя подключены к прямому выходу 1К-триггера, а управляющие входы второго и третьего синхронных демодуляторов вместе с вторым входом время-амплитудного преобразователя - к инверсном выходу 1К-триггера, К- и 1-входы которого соединены с выходамн соответственно первого и второго элементов ИЛИ, первые входы которых подключены к выходу частотно-фазового компаратора, второй вход второго элемента ИЛИ через цифровой элемент задержки подключен к выходу генератора запускающих импульсов, соединенному с вторым входом первого элемента ИЛИ, R-входом RS-триггера и установочными входами блока регистрации экстремума, первого и четвертого синхронных демодуляторов, второго фильтра нижних частот, время-амптРитудного преобразователя, первого и I второго блоков нормирования, выход первого генератора, перестраиваемого по частоте, соединен с вторым входом преобразователя частоты, а управляющий вход переключателя соединен с прямым выходом RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу блока регистрации экстремума. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что первый и второй блоки нормирования содержат регулирующий элемент, источник опорного напряжения, сравнивающий элемент, синхронньй демодулятор, разряд- tO

ный элемент, экстрематор, преобразователь импульсов, аттенюатор, компаратор и элемент И, причем один из входов сравнивающего элемента соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом регулирующего элемента, входы элемента И соединены соответственно с выходами компаратора и преобразователя импульсов, а выход сое1265с

установочным входом блока нормирования, вход и выход регулирующего элемента соединены с входом и вы-, ходом блока нормирования, вход синхронного демодулятора соединен с другим входом компаратора, входом экстрематора и с управляющим входом блока нормирования, выход экстрематора соединен с входом преобразователя импульсов. 502 динен с управляющим входом синхронного демодулятора, основной выход которого соединен с другим входом сравниванндего элемента и через аттенюатор с одним из входов компаратора, дополнительный выход синхронного демодулятора через разрядньШ элемент соединен с общей шиной, при этом вход разрядного элемента соединен с дополнительным входом экстрематора и