Способ определения разности резонансных частот датчиков Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к области измерения частоты электрических колебаний и может быть использовано для определения расстройки двух резонансных датчиков.

Цель изобретения - повьшение точности измерения частоты малых расстроек датчиков за счет формирования и измерения полусуммы двух временных интервалов между экстремальными точ- ками продифференцированных огибающих напряжений резонансных датчиков при их возбуждении сигналом с линейно изменяющейся частотой.

На фиг.1 изображены временные ди- аграммы, поясняюпр1е сущность способа определения разности резонансных частот датчиков; на фиг.2 - функциональная схема устройства для осуществления этого способа.

Устройство для измерения резонансных частот датчиков (фиг.2) содержит re iepaTop 1 высокочастотных колебаний, вход модуляции которого соединен с выходом частотного модулятора 2, выходом соединейный с измерительным 3 и опорным 4 резонансными датчи- дсами, к выходам которых подключены последовательно соединенные амплитудные детекторы 5 и 6, дифференгуиаторы 7 и 8 и усилители-формирователи 9 и 10, и распределительную цепь П. К средним точкам резисторов через конденсаторы подключены фазовые инверторы 12 и 13, выходы которых соединены с разноименными входами триггеров 14, 15. Одноименные выходы триггеров через фильтры 16 и 17 нижних частот соединены с соответствующими входами сумматора 18, вьпсод которого через делитель 19 подключен на вход индикатора 20.

Сущность способа заключается,в следующем.

Высокочастотные колебания с линейно изменяющейся частотой возбуждают два резонансных датчика. При попадании частоты колебаний в полосу про- пускания датчика на выходе амплитудного детектора выделяется огибающая, повторяющая форму резонансной кривой резонансного датчика (фиг.1, эпюра а). При дальнейшем развертывании частоты колебания попадают в полосу пропускания другого резонансного датчика и на выходе амплитудного детектора выделяется огибающая, повторяю

5 0

5 0

5

5

0 5

щая форму резонансной кривой этого датчика (фиг.1, эпюра б).

После дифференцирования напряжения огибающей получаем знакопеременную кривую напряжения с двумя экстремальными точками, соответствующими точкам максимальной кривизны резонансной кривой (фиг.1, эпюра б).

По значениям частот, соответствующим экстремальным значениям кривой после дифференцирования, формируют два временных интервала. Первый временной интервал формируют между час- тотаЬш, соответствующими максимуму продифференцированной огибающей напряжения первого резонансного датчика и минимуму продифференцированной огибающей второго резонансного датчика. I

Измерив полусумму первого и второго временных интервалов, можно определить частоту расстройки двух резонансных датчиг ов независимо от их добротности.

Устройство работает следующим образом.

Частота высокочастотных колебаний генератора 1 под действием управляющего напряжения частотного модулятора 2 изменяется по линейному закону от минимального значения до максимального значения частоты. При попадании частоты колебаний высокочастотного генератора 1 в полосу пропускания резонансных датчиков 3 и 4 на выходах первого и второго амплитудных детекторов 5 и 6 появляются коло- колообразные импульсы, повторяющие резонансных кривых датчиков.- Напряжение импульсов дифференцируется с помощью дифференциаторов 7 и 8 и поступает на входь усилителей-формирователей 9 и 10. С выходов первого и второго усилителей-формирователей 9 и 10 положительные и отрицательные импульсы, привязанные к экстремальным значениям продифференцированных кривых напряжений, поступают на входы распределительной цепи 11.

Положительные импульсы, которые соответствуют максимальному значению кривой нап ряжения на выходе дифференциатора 7, передаются на вход первого фазового инвертора 12. Сюда же поступают отрицательные импульсы, соответствующие минимальному значению кривой напряжения на выходе второго дифференциатора 8.

Аналогичным образом на вход, второго фазового инвертора 13 проходят через распределительную цепь 11 положительные импульсы, соответствующие максимальному значению кривой напря- жения на выходе дифференциатора 7.

В результате на первый триггер (на его разделительные входы) 14 че- рез первый фазовый инвертор 2 поступают однополярные импульсы, соответ- ствующие по времени разнополярным импульсам на одном выходе распределительной цепи 11. На входы второго триггера 15 через второй фазовый инвертор 13 поступают однополярные пульсы, соответствующие по времени разнополярным импульсам на другом выходе распределительной цепи I 1 . Длительность импульсов на единичном выходе триггера 14 определяется времен ным (частотным) сдвигом - fj (фиг.1, эпюра в). Длительность же импульсов на единичном выходе второго триггера 15 определяется временным сдвигом (ча стотным сдвигом) f - f (фиг.1, эпюра г). Сигналы с выходов первого и второго триггеров поступают на входы сответствующик фильтров нижних частот, с вьпсодов которых постоянное напряжение, пропорциональ кое длительности импульсов. гС.t и At , подается на соответствующие входы сумматора 18, где суммируются. С выхода сумматора 18 сигнал, пропорциональный удвоенной частотной рас- стройке измерительного и опорного резонансных датчиков, поступает на делитель 19, где осуществляется его деление на два. В результате на индикатор 20 подается сигнал, пропор- циональный частоте расстройки измерительного и опорного резонансных датчиков.

Получение всех четырех экстремальных значений продифференцированных огибающих за период частотной развертки возбуждающих колебаний позволяет по сравнению с известным способом существенно уменьшить погрешность измерения малых значений час-

тоты расстройки благодаря исключению влияния мертвой зоны срабатывания триггера при близких по времени запускающих импульсах и асимметрии уровней, ограничения в усилителях- формирователях импульсов.

При возникновении асимметрии рг- раничения в усилителях-формирователях происходит смещение моментов перехода через экстремальную точку преобразуемых напряжений в противоположные стороны. При этом изменяются длительности импульсов на выходах обоих триггеров. Однако суммарный сигнал, определяющий напряжение, поступающее на индикатор, остается неизменным.

Формула изобретения Способ определения разности резонансных частот датчиков, заключающийся в возбуждении резонансньгх датчиков колебаниями с линейно изменяющейся частотой, вьщелении огибающих напряжений, формировании временного инг терзала между максимумами огибающих напряжений и измерении длительности этого интервала, пропорционального разности- резонансных частот датчиков, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения малых расстроек, вьщеленные огибающие напряжений дифференцируют, формируют первый временной интервал, соответствующий разности частот максимума продифференцированной огибающей напряжения первого резонансного датчика и минимума продифференцированной огибающей напряжения второго резонансного датчика, формируют второй временной интервал, соответствующий , разности частот максимума продифференцированной огибающей напряжения второго резонансного датчика и мини- мума продифференцированной огибающей напряжения первого резонансного датчика, а временной интервал между максимумами огибающих напряжений формируют как полусумму первого и второго временных интервалов.

Изобретение относится к области измерения частоты электрических колебаний. Цель - повьшение точности определения малых расстроек. Способ определения разности резонансных частот датчиков (Д) состоит в следующем. Высокочастотные колебания возбуждают два резонансных Д, выделяются огибающие напряжения (ОГН), после чего )T два временных интервала и определяют частоту расстройки Д. Цель достигается тем, что вьоде- ленные ОГН дифференцируют, после чего получают знакопеременную кривую напряжения с двумя экстремальшлми точками, соответствующими точкам максимальной кривизны резонансной кривой, формирование временных интервалов производят по этим точкам, и, измерив полусу1 у этих интервалов, определяют частоту расстройки Д независимо от их добротности. В описании дана схема устройства, воспроизводя- щего способ. Способ позволяет сущест-з венно уменьшить погрешность измере- -- ния малых значений частоты расстрой- ки благодаря исключению влияйия мерт- вой зоны срабатывания триггера при близких по времени запускающих им- 5 пульсах и асимметрии уровней ограни-| чения в усилителях-формирователях импульсов, 2 ил. 00 сд Ъо 4: