Способ определения частотных погрешностей масштабных преобразователей Советский патент 1988 года по МПК G01R23/20 G01R35/00 

113

Изобретение относится к области измерения электрических величин и может быть использовано для испытания и калибровки измерительных широкополосных масштабных преобразователей -(измерительных трансформаторов, делителей напряжения, аттенюаторов, магазинов сопротивлений и затуханий и др.) по значениям частот ных погрешностей в рабочем диапазоне частот,

Цель изобретения - повышение точности определения частотных погрешностей измерительных масштабных пре- образователей в,широком динамическом и частотном диапазонах.

Устройство для реализации способа представлено на чертеже.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, перестраиваемый генератор 2 контролируемой частоты, переменные аттенюаторы 3 и Д, образцовый делитель 5 напряжения, автоматические переключатели 6 и 7, исследуемый масштабный преобразователь 8 (МП), балансный модулятор 9 (перемножитель) , широкополосный усилитель 10, амплитудный детектор 11, усилитель 12 частоты коммутации, синхронный детектор 13, генератор 14 частоты коммутации и индикатор 15

способа заключается в следующем.

Сигналы фиксированной опорной частоты и, (cJ, с + V, ) и перестраиваемой контролируемой частоты ,cos(u)jt - (fj) поочередно с низкой частотой коммутации 51 а), iv пропускают через два параллельных канала, в первый из которых включен иссл дуемый МП 8.- В первом канале путем периодической коммутации сигналов и, и и формируют примыкаюшие друг к другу во времени радиоимпульсы опорной U), и контролируемой u j частот, которые поочередно проходят через исследуемый МП. Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнения ы, устанавливают первым аттенюатором до допустимого уровня входного сигнала МП

,и„,соз(ы, t+ I/,), О

t 2

где К - коэффициент передачи первого аттенюатора на опорной частоте w.;

II Я

период следования радиоимпульсов.

Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнения устанавливают вторым аттенюатором до такого же уровня

и, K,U,-cos(u;jt-t-g j), I t . Т, (2)

где

К, коэффициент передачи второго аттенюатора, зависяший от значения контролируемо} частоты uj.

Во втором параллельном канале формируют также примыкающие друг к другу радиоимпульсы, но с противоположным чередованием опорной и контролируемой час-Гот. Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнения (Jj устанавливают равной амплитуде радиоимпульсов и 4

, .cos(w,t-f д),), -,

Т

2

(3)

Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнения ы, дополнительно изменяют с помощью образцового делителя напряжения

0

и,,к,и, т

i С Т, где

cos(w, c+t/,),

W

К,коэффициент передачи образцового делителя напряжения на опорной частоте ы,.

Примыкающие друг к другу радиоимпульсы Uj и и проходят через исследуемый МП. с модулем комплексного коэффициента передачи

(5)

K(w) KjHf(w) .

где

(ы,)| модуль комплексного коэффициента передачи МП на низкой опорной частоте (j,, равный, его активной составляюшвй;

50

55

f ч K(w2l - K(ujOl у(со)-y-(-j-jотносительнаячастотная погрешность МП на высокой контролируемой частоте ю

Амплитуда радиоимпульса опорной частоты на выходе МП определяется активной составляющей модуля комплексного коэффициента передачи

и,,,и „,.co,s(u ,t+i/, ). (6)

Амплитуда радиоимпульсов контролируемой частоты определяется модулем комплексного коэффициента передачи МП на этой частоте

(l + j.)K,U,cos(uj,t+i,).

Далее перемножают радиоимпульсы опорной частоты первого канала с

радиоимпульсами контролируемой частоты второго канала

-K,K,KjU,U,rcos(w, + u ,).t +

+ yl, + U 2+COS (LO,-U)j)t-l- L/,-(/j

(8)

a радиоимпульсы контролируемой частоты - с радиоимпульсами опорной частоты

10

V Э 1уЭт П1

,5 ,K„()K,,K,U„,U, (II)

где Sj и S,, - крутизна преобразования детектора соответственно на опорной LJ, и контролируемой ы частотах; К и К - коэффициент усиления

широкополосного усилителя соответственно на частотах и1,и ш.

20

25

4.UjU, 2-К.(И- r).,,rcos(u,,+ u,,)t + -t-u +с/,+cos(u)5-w,)t+c/j-(J,(9)

где S, - крутизна множительного пре- и,,8зГ S, К„ (l-i7)K ,, U образования.

В результате перемножения радиоимпульсов формируется новая последовательность радиоимпульсов с заполнением двумя колебаниями, равными сумме и разности опорной и контролируемой частот. Эти радиоимпульсы поочередно усиливают широкополосным усилителем и детектируют по амплитуде. Полагая характеристику детектора квадратичной, получаем в результате детектирования видеоимпульсы с амплитудами :

U,,S,(S,KoK,K,K,U,U,,)U

+ S2(S,,KjK,U,,U,,)% (10)

V (55 + 3,К;).(5,КД,К.и,,и„,)

i-(i+r) к1 .

X.---Г--signsinflt,

где signsinflt - прямоугольная огибаю- ля напряжения, работающего на низкой щая напряжения с час- фиксированной частоте-, определяют тотой коммутации Я. 35 частотную погрешность исследуемого

МП на контролируемой частоте, которую последовательно изменяют в рабочем диапазоне частот МП от минимального до максимального значения. 40

Выделяют из радиоимпульсов прямоугольное напряжение частоты коммута ции

.п X

(12)

Изменяют образцовым делителем напряжения амплитуду радиоимпульсов опорной частоты во втором канале до исчезновения напряжения U , частоты коммутации. При определенном значении коэффициента передачи Kj делителя напряжения

Повышение точности определения частотных погрешностей МП в широком динамическом и частотном диапазонах достигается за счет исключения погрешности от неравенства.коэффициентов усиления разночастотных радиоимпульсов (К и К ), неравенства крутизны детектирования (S, и Sj) на разных частотах, а также влияния непостоянства амплитуд и , и U „, сиг- налов опорной и кон ьролируемой тот. При этом исключены влияния частотных погрешностей уравнивающих аттенюаторов (К , и К ) на результат измерения. Частотные погрешности ,55 введенной операции перемножения разночастотных радиоимпульсов (зависимость S,. от частоты), также не влияют на точность определения частот1-() к -п

2

(13)

откуда значение частотной погрешности на частоте ш равно

(.,О -- - Кд(ы,)-1, (14)

где К„((х1, ) 1/Kj - коэффициент деления образцового

делителя напряжения, работающего на фиксированной опорной частоте Ц. Таким образом, по значению коэффициента деления образцового делитерадиоимпульсами контролируемой частоты второго канала

-K,K,KjU,U,rcos(w, + u ,).t +

+ yl, + U 2+COS (LO,-U)j)t-l- L/,-(/j

(8)

a радиоимпульсы контролируемой частоты - с радиоимпульсами опорной частоты

10

V Э 1уЭт П1

,K„()K,,K,U„,U, (II)

где Sj и S,, - крутизна преобразования детектора соответственно на опорной LJ, и контролируемой ы частотах; К и К - коэффициент усиления

широкополосного усилителя соответственно на частотах и1,и ш.

и,,8зГ S, К„ (l-i7)K ,, U

,КД,К.и,,и„,)

Выделяют из радиоимпульсов прямоугольное напряжение частоты коммута ции

.п X

(12)

МП на контролируемой частоте, которую последовательно изменяют в рабочем диапазоне частот МП от минимального до максимального значения. 40

5

Повышение точности определения частотных погрешностей МП в широком динамическом и частотном диапазонах достигается за счет исключения погрешности от неравенства.коэффициентов усиления разночастотных радиоимпульсов (К и К ), неравенства крутизны детектирования (S, и Sj) на разных частотах, а также влияния непостоянства амплитуд и , и U „, сиг- налов опорной и кон ьролируемой тот. При этом исключены влияния частотных погрешностей уравнивающих аттенюаторов (К , и К ) на результат измерения. Частотные погрешности 5 введенной операции перемножения разночастотных радиоимпульсов (зависимость S,. от частоты), также не влияют на точность определения частотной погрешности МП. Влияние частотных погрешностей введенного образцового делителя напряжения (К устранено благодаря использованию его в цепи фиксированной частоты (ш,const

Устройство работает следующим образом.

Автоматические переключатели 6 и 7, управляемые генератором 14 частоты коммутации, формируют примыкающие друг к другу радиоимпульсы из сигналов генераторов 1 и 2 с противоположным чередованием частоты заполнения импульсов. Аттенюаторами 3 и 4 устанавливают необходимый уровень амплитуд радиоимпульсов и выравнивают их амплитуды. Радиоимпульсы в первом канале проходят через исследуемый МП 8 и поступают на первый вход балансного модулятора 9. Дополнительное изменение амплитуды радиоимпульсов опорной частоты во втором канале производят образцовым делителем 5 напряжения, из которого радиоимпульсы поступают на второй вход балансного модулятора 9. Радиоимпульсы суммарной и разностной частот усиливаются широкополосным уси

лителей напряжения, аттенюаторов, магазинов резисторов и других мер образцового ослабления сигналов в частотном диапазоне от 1 кГц до 10-20 МГц и калиброванным ослабле- 1нием до 80-10 дБ.

Формула изобретения

Способ определения частотных погрешностей масштабных преобразователей, включающий поочередное пропускание примыкающих друг к другу по времени радиоимпульсов с регулируе- амплитудами и разными частотами заполнения, одна из которых является опорной, через два параллельных канала, в один из которых включен исследуемый масштабный преобразователь, детектирование радиоимпульсов, выделение из радиоимпульсов напряжения частоты коммутации и измерение ее амплитуды, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности в широком динамическом и частотном диапазонах, в параллельных каналах формируют последовательности радиоимпульсов с противополож

Изобретение относится к области измерения электрических величин и может использоваться для испытания и калибровки измерительных масштабных преобразователей по значениям частотных погрешностей в рабочем диапазон не частот. Способ основан на поочередном пропускании через два параллельных канала примыкающих друг к другу по времени радиоимпульсов с регулируемыми амплитудами и разными частотами заполнения, одна из которых является опорной, а другая - контролируемой. В один из них включен исследуемый масштабный преобразователь. В параллельных каналах формируют последовательности радиоимпульсов с противоположным чередованием частот заполнения примыкающих друг к другу радиоимпульсов. Перемножают радиоимпульсы первого канала, прошедшие через исследуемый масштабный преобразователь, с радиоимпуль- сами второго канала. Образовавшиеся радиоимпульсы с заполнением двумя колебаниями, равными сумме и разности опорной и контролируемой частот,, поочередно усиливают и детектируют. Изменяют образцовым делителем напряжения амплитуду радиоимпульса опорной частоты во втором канале до исчезновения напряжения частоты коммутации и определяют частотную погрешность по формуле, приведенной в тексте описания. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 опорной частоты, перестраиваемый генератор 2 контролируемой частоты, переменные аттенюаторы 3 и А,/ образцовый делитель 5 напряжения, автоматические переключатели 6 и 7. Кроме того, устройство включает балансный модулятор 9, широкополосный усилитель 10, амплитудный детектор 11, усилитель 12 частоты коммутации, синхронный детектор 13, генератор 14 частоты коммутации и индикатор 15. Использо- вание способа позволяет повысить точность определения частотных погрешностей и расширить динамический и частотный диапазоны масштабных преобразователей. 1 ил. (Л 00 о СП ;о

лителем 10 и детектируются амплитуд- о чередованием частот заполнения

ным детектором 11. Напряжение частоты коммутации усиливается низкочастотным усилителем 12, выпрямляется синхронным детектором 13, который управляется напряжением генератора 14, и поступает на выходной индикатор 15,

Коэффициент деления делителя 5 напряжения изменяют до получения нулевого показания индикатора 15. Частотную погрешность МП 8 на частоте генератора 2 определяют по формуле (14) с учетом установленного коэффициента деления. Перестраивая

35

40

примыкающих друг к другу импульсов, перемножают радиоимпульсы первого канала, прошедшие через исследуемый масштабный преобразователь, с радио импульсами второго канала полученные радиоимпульсы с заполнением дву мя колебаниями, равными сумме и раз ности опорной и контролируемой частот, поочередно усиливают и детектируют, изменяют образцовым делителем напряжения амплитуду радиоимпульса опорной частоты во втором ка нале до исчезновения напряжения час тоты коммутации, а частотную погреш

частоту генератора 2 и повторяя ука- . ность определяют по формуле

занные операции, .определяют частотные погрешности МП в рабйчем диапазоне частот.

Использование предлагаемого способа позволяет расширить динамический и частотный диапазоны масштабных преобразователей, в частности преобразователей с микропроволочными и пленочными резисторами. Достоверность оценки значений частотных погрешностей создает возможность конструктивного и технологического совершенствования широкополосных де50

7,) где j-(u),) 55

K,(u),)

K(u;,) - 1,

относительная ч погрешность на лируемой частот носительно опор тоты U),;

коэффициент дел образцового дел напряжения, раб го на опорной ч

5

0

примыкающих друг к другу импульсов, перемножают радиоимпульсы первого канала, прошедшие через исследуемый масштабный преобразователь, с радиоимпульсами второго канала полученные радиоимпульсы с заполнением двумя колебаниями, равными сумме и разности опорной и контролируемой частот, поочередно усиливают и детектируют, изменяют образцовым делителем напряжения амплитуду радиоимпульса опорной частоты во втором канале до исчезновения напряжения частоты коммутации, а частотную погреш0

7,) где j-(u),) 5

K,(u),)

K(u;,) - 1,

относительная частотная погрешность на контролируемой частоте ы относительно опорной частоты U),;

коэффициент деления образцового делителя напряжения, работающего на опорной частоте и),.

/J

15