Измеритель мощности ультразвуковых технологических генераторов Советский патент 1988 года по МПК G01R21/00 

О5

ел

Изобретение относится к контрольно-измерительным средствам, применяемым в ультразвуковых технологических системах например, для контроля и измерения активной мощности, отдаваемой ультразвуковыми технологически - ми генераторами в нагрузку, а также реактивной мощности при контроле согласования генератора с нагрузко

Цель изобретения - расширение частотного и динамического диапазонов и повышение производительности измерителя мощности ультразвуковых технологических генераторов.

На чертеже изображена блок-схема измерителя мощности ультразвуковых технологических генераторов. Измеритель мощности ультразвуковых технологических генераторов содержит подключенные к технологическому гене ратору 1 и нагрузке 2 паралелльно датчик 3 напряжения и последователь - но с нагрузкой датчик 4 тока, два многоканальных аттенюатора 5 и 6, два многоканальных коммутатора 7 и 8, усилитель-ограничитель 9, блок 10 задержки на четверть периода, переключа тель 11 рода измерений, два фазочув- ствительньк выпрямителя 12 и 13, два амплитудных модулятора,14 и 15, генератор 16 частоты модуляции, аналоговый перемножитель 17, фильтр 18 низкой частоты, аналоговый индикатор 19 измеряемой мощности, два формирователя 20 и 21 управляющих кодов, два дещифратора 22 и 23 уровня, логичес- :кий блок 24 автоматического указа- ;ния диапазона и шкал, индикатор 25 Iдиапазона измеряемой мощности, инди- катор 26 диапазона измеряемого напряжения, индикатор 27 диапазона измеряемого тока и цифровой индикатор 28 измеряемой мощности.

Выходы многоканальных аттенюаторов 5 и 6 подключены разрядными шинами к соответствующим входам N-ка- нальных коьмутаторов 7 и 8 Выход многоканального коммутатора 7 подключен на вход усилителя-ограничителя 9 и первый вход первого фазочувст- вительного выпрямителя 12, а выход многоканального коммутатора 8 подключен на вход второго фазочувстви- тельного выпрямителя 13 На второй вход фазочувствительного выпрямителя 12 подключен яыход усилителя-ограничителя 9о На второй вход нторо0

5

0

D

го фазочувствитеяьного выпрямителя 13 подключен выход блока 10 задержки импульсов на четверть периода, вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя 9, Между выходом и входом формирователя задержки на четверть периода подключен переключатель 11 рода измерений Выходы фа- зочувствительных выйрямйтелей подключены на первые входи.амплитудных модуляторов 14 и 15 соответственно, на вторые входы которых подключен выход генератора 16 частоты модуляции. Выходы модуляторов подключены на соответствующие входы аналогового перемножителя 17. Выход перемножителя подключен на вход фильтра 18 низкой частоты, а выход фильтра подключен к аналоговому индикатору 19 измеряемой мощности и к аналогово- . му входу цифрового индикатора 28 измеряемой мощности.

К кодовым входам многоканальных 5 коммутаторов 7 и 8 подключены с помощью N -разрядных щин кодовые выходы Вых,1 формирователей 20 и 21 управляющих кодов соответственно. На первый и второй входы формирователей управляющих кодов подключены первый и второй выходы дешифраторов 22 и 23 уровней соответственно.

Аналоговые входы дешифраторов 22 и 23 уровней Вхо1 подключены на выходы фазочувствительных выпрямителей 14 и 13 соответственно. Кроме того, потенциальные выходы Вых.2 формирователей управляющих кодов соединены с соответствующими разрешаю- . щими входами многоканальных коммутаторов, а установочные выходы ВыХоЗ формирователей 20 и 21 управляющих кодов подключены к установочным входам Вх.2 дешифраторов 22 и 23 уровней соответственно.

На первый N -канальный вход логического блока 24 автоматического указания диапазона и шкал подключен соответствующий N -канальный выход первого формирователя 20 управляющих кодов, а на второй N -канальный вход этого же блока подключен соотвбтствующий ... N -канальный выход Вых.1 второго формирователя 21 управляющих кодов.

Первый N -канальный выход логического блока 24 автоматического указания диапазона, и шкал подключен на соответствующий вход индикатора 25 диапазона измеряемой мощности и

5

0

5

0

5

параллельно на аналогичный вход цифрового индикатора 28 измеряемой мощности. Второй N -канальный выход блока 24 подключен на аналогичный вход индикатора 26 диапазона измеряемого напряжения. Третий N -канальный выход блока 24 подключен на соответствую- 1ций вход индикатора 27 диапазона измеряемого тока,

Измеритель мощности ультразвуковых технологических генераторов ра- - ботает следующим образом.

Нагрузка 2 генератора 1 характери-

зуется комплексным импедансом:

н

/Z /е

.Амплитуда тока нагрузки через ампг литуду напряжения генератора вьфа- жается равенством

I Н -- . /Z/

Аналоговый сигнал на выходе первого фазочувствительного вьтрямителя будет пропорционален U, поскольку на.его рабочий и опорный входы поступают синфазные напряжения, а на выходе второго фазочзгвствительного выпрямителя напряжение будет пропорционально 1 cos if (при коротко замк- нутом положении переключателя 11 рода измерений) и 1 sin ч (при его размыкании), поскольку сигналь на опорном и рабочем входе будут сдвинуты по фазе в первом случае /на (f и на и +ЭО во втором случае. В первом случае на входы аналогового перемножителя поступают промодули- рованные по амплитуде в модуляторах 14 и 15 соответственно с низкой частотой модуляции генератора 16 сигналы, амплитуда которых пропорциональна U и 1„созЧ соответственно, а

т

во втором случае поступают сигналы, амплитуда которых пропорциональна

и„,И

IpjSin i; соответственно. Выходные напряжения аналогового перемножителя будут пропорциональны в первом случае активной мощности, а во втором - реактивной мощности ультразвукового технологического генератора. Высокочастотные составляющие (удвоенной частоты и более высокие) на выходе аналогового перемножителя подавляются с помощью низкочастотного фильтра 18j( поэтому индикатор. 19 показьшает

5

0

мощность сигналов, соответствзпощую заданному положению автоматически . переключаемых аттенюаторов в каналах напряжения и тока. Фактическую мощность получают, перемножая показания индикатора .диапазона и аналогового индикатора. Цифровой индикатор 28 измеряемой мощности позволяет контролировать работу измерителя мощности и имеет динамический диапазон , равньш 120 дБ, причем показывает фактически измеряемую мощность.

Переключение многоканальных мутаторов осуществляется автоматически (без участия оператора ) с помощью формирователей 20 и 21 и дешифраторов 22 и 23, при этом осуществляется автоматическое указание диапазона i мощности, которое необходимо при пользовании аналоговым индикатором, что достигается с помощью логического блока 24 автоматического указания диапазона и шкап и подключенных к

5 нему индикаторов 25, 26 и 27 диапазонов измеряемых мощности напряжения и тока соответственно. Формирователи 20 и 21 вырабатывают кодовые комбинации сразу после включении прибора,

0 при которых на входы фазочувствитель- ных выпрямителей поступают сигналы с максимальным ослаблением.Дешифраторы 22 и 23 анализируют эти сигналы по уровню: уровень больше номинального, номинальный или меньше номинального. Если сигнал номинальный или больше номинального, то начальная-кодовая,- комбинация остается неизменной. Если сигнал меньше номинального то кодовая комбинация на выходе соответствующего формирователя инкре- ментируется на единицу, при этом на вход соответствующего фазочувствительного выпрямителя сигнал поступает на ступень с меньшим ослаблением. После этого в соответствующем дешифраторе уровня производится логический анализ нового уровня сигнала. Если сигнал оказывается снова меньше номинального, то кодовая комбинация на выходе формирователя снова инкрементируется. Если после очередного инкрементирования сигнал оказывается номинальным, т.вр оказывается в заданных пределах (например, в заданных пределах напряжения, равных 1-3 В), то кодовая комбинация на выходе формирователя сохраняется неизменной. Если сигнал на входах фа0

5

0

5

зочувствительных выпрямителей 12 и 13 окажется по какой-то причине выше номинального, то кодовая-комбинация на выходе соответствующего формирователя 20 или 21 декрементируется на единицу и производится снова анализ уровня в соответствующем дешифраторе 22 или 23 уровня.

Логический анализ уровней произ-- водится депшфраторами 22 и 23 асинхронно после возникновения начальной и последующих кодовых комбинаций ыа их выходах. При каждом изменении сос тояния кодового-выхода формирователя на другом его выходе вырабатывается установочный импульс, который подготавливает дешифратор уровня к последующему логическому анализу уровня

Ф о р м у. л а изобретения

Измеритель мощности ультразвуко вьк технологических генераторов, со- держащий датчик напряжения подклю- ченньш к выходу генератора и к наг-- рузке, датчик тока, подключенный последовательно с нагрузкой генерато :ра два, аттенюатора, входы которых I соединены с выходами датчиков тока и iнапряжения, аналоговый перемножитель ;логический блок указания диапазона и :шкал, фильтр нижних частот и анало- ; говый индикатор измеряемой мощности,, : подключенные к выходу перемнолсителя индикаторы диапазонов измеряеьп:1х ; мощности, напряжения и тока, подклю - :ченные к соответствующим выходам ло- ;гического блока указания диапазонов, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного и дкка- мического диапазонов и повышения производительности, в него введены соответственно числу информационных каналов два фазочувствительных выпрямителя, два амплитудных модулято1

-

- j

406501 ра

10

15

20

и генератор частоты модуляции, уснлнтель ограничитель, блок задержки на четверть периода, переюио чатель рода измерений, два многоканальных коммутатора, два формирователя управляющих кодов, два дешифратора уровня, цифровой индикатор измеряемой мощности, причем выходы аттеню- аторов подключены на соответствующие вхо,цы многоканальных коммутаторов, к выходам которьк подключены первые входы фазочувствительных выпрямителей выходы фазочувствительных выпрямите- лей подключены через амплитудные модуляторы, соединенные вторыми входами с генератором-частоты модуляции, к соответствующим входам аналогового перемножителя, выход многоканального KOMi d rTaTopa в первом информационном канале подключен через усилитель-ограничитель к второму входу фазочувст - зительного выпрямителя s первом информационном канале и через зтот же . 25 усилитель-ограничитель и блок задерж ки на четверть периодаэ между входом и выходом которого подключен переключатель рода измерений, подключен к второму входу фазочувствительного выпрямителя во втором информацион- ном каналеS выходы фазоч гвстгитель- ных выпрямителей подключены к взсодам дешифраторов уровней, выходь дешифраторов уровней подключены к соответст- - вз гощим входам формирователей управля-

ЮЩИХ кодов 5 выходы последних ПОДКЛЮ

чены к кодовым входам многоканальных коммутаторов и к соответствующим вхо- .дам логического блока указания диапа- зонов, причем первый выход логическо--- го блока указания диапазонов подклю- чен к цифровому входу цифрового индикатора мощности, к аналоговому входу которого подключен выход фильтра нижних частот, причем аттенюаторы выполнены многоканапьнымио

30

35

40

45

Изобретение может быть использо - вано для контроля и измерения активной мощности, отдаваемой ультра- звуковьми технологическими генераторами (УЗТГ) в нагрузку. Измеритель мощности УЗТГ содержит датчики 3 и 4 напряжения и тока соответственно. ьшогоканальные аттеьпоаторы 5,6 и коммутаторы 7,8, усилитель-ограничитель 9/ блок 10 задержки на четверть периода $ переключатель 11 рода измерений, фазочувствительные выпрямители 12,13, амплитудные модуляторы 14,15, генератор 16 частоты модуляции, аналоговый (А) перемножитель 17, фильтр 18 низкой частоты, А индикатор 19 измеряемой мощности, формирователи 20, 21, управляющих кодов, дешифраторы 22, 23 уровня, блок 24 указания диапазона и шкал, индикатор 25 диапазона измеряемой мощности, индикаторы 26 и 27 шкал напряжения и тока соответственно, цифровой индикатор 28 измеряемой мощности. Измеритель мощности- высокопроизводителен и имеет расширенные частотный и динами - ческий диапазоны. 1 ил. с о (П