Устройство для градуировки вольтметров Советский патент 1987 года по МПК G01R35/00 G01R19/00 

Изобретение относится к технике измерения переменных напряжений и может быть .использовано для градуировки и поверки широкополосных высокочастотных вольтметров.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - схема интегратора-вычитателя и цепи управления перестраиваемого генератора с дополнительным входом управления; на фиг. 3 и 4 -. диаграммы взаимного дрейфа стационарных фаз входных сигналов и управляющих напряжений выходных сигналов фазовых детекторов в прототипе и в предлагаемом устройстве соответственно.

Устройство для градуировки вольтметров содержит этало}1ный генератор I, опорный генератор 2, фазовращатели 3 и 4, фазовые детекторы 5 и 6, фильтры 7 и 8 нижних частот, перестраиваемые генераторы 9 и 10, смесители 11 -13, сумматор 14, усилитель 15 переменного тока, индикатор 16 минимума, образцовый вольтметр 17 и интегратор-вычитатель 18.

Выход эталонного генератора 1 нодклю- чен к входам смесителей 11 -13. Выход опорного 1 енератора 2 нодсоединен к входам фазовращателей 3 и 4. Выход фазовращателя 3 через фазовый детектор 5 соединен с фильтром 7 нижних частот и первьг.м входом интегратора-вычитателя 18, второй вход которого подключен к входу фильтра 8 нижних частот и через фазовый детектор 6 к выходу фазовран ателя 4. Выход фильтра 7 нижних частот через перестраиваемый генератор 9 и смеситель 11 связан с вторым входо.м фазового детектора 5, выход фильтра 8 нижних частот через перестраиваемый генератор 10 и смеситель 12 - с вторым входом фазового детектора 6. Выход интегратора-вычитателя подключен к второму входу перестраиваемого генератора 10. Входы сумматора 14 подсоединены к выходам перестраиваемых генераторов 9 и 10, а его выход - к входу образцового вольтметра 17, второму входу смесителя 13, а также к градуируемому вольтметру, выход смесителя 13 через усилитель 15 соединен с индикатором 16 минимума.

Устройство работает следующим образом .

Выходные сигналы эталонного генератора 1 и перестраиваемого генератора 9 подаются на входы смесителя 11, на выходе которого образуется нромежуточная частота, близкая частоте онорного генератора 2. Обе частоты ноетупают на входы фазового детектора 5, при этом выход опорного генератора 2 подключен к входу фазового детектора 5 через фазовращатель 3. Выходной сигнал фазового детектора 5 через фильтр 7

нижних частот воздействует на цепь управления перестраиваемого генератора 9. В режи.ме синхронизма промежуточная частота смесителя 11 равна частоте опорного

генератора 2, и фазовый сдвиг, задаваемый с помощью фазовращателя 3 на опорной частоте, переносится на частоту перестраиваемого генератора 9.

Аналогичные процессы происходят во

второй цепи, состоящей из фазовращателя 4, фазового детектора 6, фильтра 8 нижних частот, перестраиваемого генератора 10 -и смесителя 12. В режиме синхронизма частоа перестраиваемого генератора 10 устанавливается равной частоте перестраиваемого генератора 9. Поступая далее на сумматор 14, обе частоты образуют суммарный игнал этой же частоты с напряжением

Uc ч/и/ + + 2и,

20

где Uj - амплитуда выходного сигнала перестраиваемого генератора 9; Уд -- амплитуда выходного сигнала перестраиваемого генератора 10; f - фазовый сдвиг между сигналами перестраиваемых генераторов 9

и 10.

Если Ui Ua и, то Uc 2исоз,У/2,

т. е. при изменении фазового сдвига между

напряжениями перестраиваемых генератоOQ ров от О до 180° напряжение сум.марного

сигнала изменяется от 2U до 0.

Для начальной калибровки устройства суммарный сигнал подается на смеситель 13 вместе с сигналом эталонного генератора 1, а выходной сигнал смесителя 13, частота 35 которого равна частоте опорного генератора 2, усиливается затем с помощью усилителя 15 и поступает на индикатор 16 минимума. Установив фазовращатель 3 на нулевую риску, вращением второго фазовращателя 4 но индикатору 16 минимума устанавливают минимальный уровень выходного сигнала смесителя 13, что соответствует нулевому уровню суммарного сигнала на выходе су.мматора 14. Для обеспечения условия равенства амплитуд составляющих сум- 45 марного вектора один из терестраиваемых генераторов должен иметь регулировку выходного нанряжения в небольщих пределах. Таким образом, в результате начальной калибровки устройства выполняется условие Ui и, и и между сигналами пере- 50 страиваемых генераторов 9 и 10 с больщой точностью устанавливается фазовый сдвиг равный 180. Затем с .помощью фазовращателя 4 этот сдвиг компенсируется и но образ- liOBOMy вольтметру измеряется максималь- ное значение су.ммарного сигнала при нулевом сдвиге.

Задавая фазовращателе.м 3 калиброванные фазовые сдвиги, можно получить на

40

выходе сумматора калиброванные значения выходного напряжения. Эти фазовые сдвиги постоянно изменяются так как из-за температурного и временного дрейфа параметров элементов схемы изменяются стационарные фазы перестраиваемых и опорного генераторов по случайному закону. Пропорционально фазовым сдвигам изменяются и значения выходного управляющего напряжения фазовых детекторов 5 и 6, при этом взаимная разность этих значений выделяется интегратором -вычитателе.м 18 и вводится в цепь управления перестраиваемого генератора 10 через дополнительный резистор Кдоп, который несложно ввести в схему прототипа без

10

процессов в одинаковых цепях, чтобы корректирующее устройство не влияло на ях работу. При введении коррекции дрейф фазы сигналов перестраиваемых генераторов продолжается уже не по случайному закону: уход стационарной фазы фазового детектора 6 автоматически корректируется стационарной фазой детектора 5-при этом взаимный дрейф исключен.

При использовании интегратора-вычи- тателя для коррекции дрейфа выгодно исключена составляющая погрешности, обусловленная влиянием температуры и старения на параметры элементов устройства, а

нарушения его функций, как показано на 15 также повышается разрешаюц1ая способ

ность, ограниченная в,прототипе величиной дрейфа нуля. При этом исключается необходимость прогрева прибора и периодической калибровки, что существенно повышает производительность устройства и качество гр-а- дуировки вольтметров с его помощью.

фиг. 2 для практической схемы перестраиваемого генератора. Диаграммы дрейфа разности фаз на входах фазовых детекторов 3 и fio и их выходных напряжений в прототипе и и Uc приведены на фиг. 3, где и д/а - накапливающиеся с течением времени norpenjnocTH фазового сдвига, которые возникают из-за неодинакового изменения параметров одной цепи относительно другой под действием температуры, старения и т. д. Этот относительный дрейф устраняется интегратором-вычитателем 18. Схема интегратора-вычитателя с входными RC-фильтрами приведена на фиг. 2. Постоянная времени фильтров RC должна быть много болыней времени переходных

:5тметров Формула изобретения

Устройство для градуировки вольтмет- 25 ров по авт. св. Л 529423, отличающееся тем, что, с целью повыи1ен11я точности, в него введен интегратор-вычитатель, входы которого подключены к выходам фазовых детекторов, а выход - к второму входу одного из перестраиваемых генераторов.

0

процессов в одинаковых цепях, чтобы корректирующее устройство не влияло на ях работу. При введении коррекции дрейф фазы сигналов перестраиваемых генераторов продолжается уже не по случайному закону: уход стационарной фазы фазового детектора 6 автоматически корректируется стационарной фазой детектора 5-при этом взаимный дрейф исключен.

При использовании интегратора-вычи- тателя для коррекции дрейфа выгодно исключена составляющая погрешности, обусловленная влиянием температуры и старения на параметры элементов устройства, а

5 также повышается разрешаюц1ая способ

ниченная в,прототипе ля. При этом исключа прогрева прибора и пери , что существенно повы ность устройства и кач ольтметров с его помо

:5тметров Формула изобретения

Устройство для градуировки вольтмет- 25 ров по авт. св. Л 529423, отличающееся тем, что, с целью повыи1ен11я точности, в него введен интегратор-вычитатель, входы которого подключены к выходам фазовых детекторов, а выход - к второму входу одного из перестраиваемых генераторов.

Изобретение относится к технике измерения переменных напряжений и может быть использовано для градуировки и проверки широкополосных высокочастотных вольтметров. Целью изобретения является повышение точности устройства. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее эталонный генератор 1, опорный генератор 2, фазовращатели 3 и 4, фазовые детекторы 5 и 6, фильтры 7 и 8 нижних частот, перестраиваемые генераторы 9 и 10, с.месители 11, 12 и 13, сумматор 14, усилитель 15 переменного тока, индикатор 16 минимума и образцовый вольтметр 17, дополнительно введен интегратор-вычита- тель 18. Введение интегратора-вычитателя устраняет погрешность, обусловленную влиянием температуры старения на параметры устройства, повышает разрешающую способность, ограниченную в прототипе величиной дрейфа нуля, исключает необходимость подогрева прибора и его,периодической калибровки, что повышает производительность устройства и качество градуировки вольтметров. 4 ил. (С (Л 00 ел 4; to со м

а/гг

ФЛ5

/7odcmpauffaef o/a денерс/л7ор

-

не 102

3Z

i ffdjoz

с

н

отфЛВ

фиг. 2

,

ti6

.З

t

U,(f

Фиг Л