Устройство для измерения частотной погрешности делителей напряжения Советский патент 1989 года по МПК G01R27/28 

г-I - ф

с

(Л

тракта. Генератором 1 испытательного сигнала фиксированной частоты генерируется первый испытательный сигнал, подаваемый через образцовые делители 3, 6 (напряжения на реохорд 10 автоматического компенсатора 9, с помощью которого подстраивается генератор 2 испытательного сигнала переменной , генерирующий второй испы- тательный сигнал. Испытательные сигналы через ключи 13, 14, управляемые управлянлцим генератором 15, подаются на опорный вход балансного смесителя 19 непосредственно, а на

его сигнальный вход - через клеммы 16, 17, для подключения контролируемого делителя 18. Сигнал с выхода балансного смесителя 19 через последовательно соединенные широкополосный усилитель 20, амплитудный детектор 21 избирательный усилитель 22 низкой частоты, синхронный детектор 23 и фильтр 24 нижних частот воздействует на блок 11 управления компенсатора 9, который, управляя электродвигателем, осуществляет протяжку ленты в регистраторе 12 и подстраивает генератор 2. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано для измерения частотной погрешности делителей напряжения с большим коэффициентом деления. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона путем исключения влияния амплитудно-частотной характеристики измерительного тракта. Генератором 1 испытательного сигнала фиксированной частоты генерируется первый испытательный сигнал, подаваемый через образцовые делители 3,6 напряжения на реохорд 10 автоматического компенсатора 9, с помощью которого подстраивается генератор 2 испытательного сигнала переменной частоты, генерирующий второй испытательный сигнал. Испытательные сигналы через ключи 13, 14, управляемые управляющим генератором 15, подаются на опорный вход балансного смесителя 19 непосредственно, а на его сигнальный вход-через клеммы 16, 17 для подключения контролируемого делителя 18. Сигнал с выхода балансного смесителя 19 через последовательно соединенные широкополосный усилитель 20, амплитудный детектор 21, избирательный усилитель 22 низкой частоты, синхронный детектор 23 и фильтр 24 нижних частот воздействует на блок 11 управления компенсатора 9, который, управляя электродвигателем, осуществляет протяжку ленты в регистраторе 12 и подстраивает генератор 2. 2 з.п. ф-лы 1 ил.

Изобретение относится к технике электрических измерений и может быть использовано для измерения частотной погрешности делителей напряжения с большим коэффициентом деления.

Цель изобретения - повьппение точности измерения и расширение частот- ного диапазона путем исключения влияния амплитудно-частотной характеристики измерительного тракта.

На чертеже представлена блок- схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 испытательного сигнала фиксированной частоты, генератор 2 испытательного си нала переменной частоты, первый образцовый делитель 3 напряжения,состоящий из последовательно соединенных резисторов 4 и 5, второй образцовый дели- тель 6 напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторов 7 и 8, входы обоих делителей 3 и 6 напряжения присоединены к генератору 1, автоматический компенсатор 9, состоящий из реохорда 10, через который соединены между собой низкопотенциальные клеммы первого 3 и второго 6 образцовых делителей напряжения, а подвижный контакт которого заземлен, блока 11 управления компенсатором 9 с усилителем и сервоприводом, кинематически связанным с подвижным контактом реохорда 10, регистратора 12 положения подвижного контакта реохорда 10 на диаграммной ленте с механизмом протяжки, который кинематически связан с управляющим входом генератора 2, выполненный в виде первого 13 и второго 14 двухканальных ключей комкутатор , у которог о вход первого канала ключа 13 соединен с

0

5

0

, д 5

0

5

выходом образцового делителя 3, вход второго канала ключа 13 и вход первого канала ключа 14 соединены между собой и с выходом генератора 2, вход второго канала ключа 14 соединен с выходом образцового делителя 6, выходы первых и вторых каналов обоих ключей соединены соответственно попарно между собой, управляющий генератор 15, соединенный с управляющими входами ключей 13 и 14 соответственно своим первым и вторым выходами, клеммы 16 и 17 для подключения контролируе- мого делителя 18, из которых первая клемма 16 соединена с общим выводом вторых каналов ключей 13 и 14, соединенные последовательно балансный смеситель 19, широкополосный усилитель 20, амплитудный детектор 21, избирательный усилитель 22 низкой частоты, синхронный детектор 23 и фильтр 24 нижних частот. Выход последнего соединен с управляющим входом блока 11 управления автоматического компенсатора 9, вход балансного смесителя 19 соединен с клеммой 17, управляющий его вход соединен с общим выводом первых каналов обоих ключей 13 и 14, управляющие входы синхронного детектора 23 соединены соответственно с первым и вторым выходами управляющего генератора 15.

Блок 11 управления, входящий в автоматический компенсатор 9, например типа КСП-4-1, состоит из усилителя сигнала некомпенсации и электродвигателя (сервопривода), который соединен с выходом усилителя.

Устройство работает следующим образом.

5 1531028

Генератор 1 сигнала фиксированнойUj U|,,(ui. )cos(u)j t -кС,), (5)

частоты генерирует испытательный сиг-, , ч / ч . v , ч

нал вида U (wj К , (uJjcosCuJp с ). (6)

If, и,со8(ы с + If) с На управляющий вход балансного

,. , , .смесителя 19 соответственно поочеред )osЧc . (1)но поступают сигналы

где UjwJ - амплитуда сигнала;ц и(,) K,(Jcos(oJC +.О,(7)

u) - частота, соответствую-гг с о в , «

щая началу рабочего10 (, и(Ш; )cos(ujjt +tr.) (8)

диапазона контролируе-на выходе контролируемого делитемого делителя 18;ля 18 поочередно действуют ослабленМ, - начальная фаза сигнала.„ые им сигналы J енератор 2 сигнала переменной

частоты генерирует второй испытатель-15 7 К( И-у)и(Ы;)со8(ы,. t -nr+di/,) (9)

ньй сигнал вида К,К ,(и;„)и„()со8(ы„с .f,.,), (10)

int j 4,J -рде Кд - коэффициент передачи контро и„ (cJ.)cos(to. t + (f.), (2)лируемого делителя 18j

где и„(а,) - амплитуда сигнала;j. относительная частотная

(jt ,- COj+bt - линейно во времени из- погрешность коэффициента

меняющаяся частота с передачи Ко контролируемого

крутизной изменения в,. делителя 1о на частоте ш.,

Гц/с;25 определяющая приращением

t/, - начальная фаза сигнала.этого коэффициента d Кд(.)

на частоте и ;

Первый испытательный сигнал (1)

делится соединенным с выходом генера-Лц , ,Л(/.- приращения начальных фаз

тора 1 первым образцовым делителем

и присоединенным к его низкопотен-На выходе балансного смесителя

циальному выходу реохордом 10 в соот-19 в результате перемножения сигветствиинального и управляющих напряжений

.поочередно с частотой коммутации

/Ч 4. (3)Я появляются сигналы

. , / 35

где R, Ry - сопротивления плеч сU Uj U Ка(1 t ,,)

делителя 3, соответст-.и(ы)-иЛид | .cosCK u Ot -ь

венно резисторов 4 и 5; п i 2

- сопротивление реохор- Ч , f; З i os (u)j-ui)c +

°- . ° -Ч, (11)

Сигнал (1) также делится соеди-U ,j, U + Uj, ,(со) Lf(u )«

ненным с генератором 1 вторь.м об-«и,(ы.)- | cos (ы,+u..)t

разцовым делителем 6 и присоединен-h . 2 L о ,

ным к его низкопотенциальному выходу45 l J i;os(ixJ; -w)c +

реохордом 10 в соотношении - d tf 1 (12)

R +R /2

R«(w.) 7 Г S, - крутизна балансного смесиK +Kj-l-K, ,д

где К , R« - сопротивление плеч де-JQ Выходные сигналы смесителя (11)

лителя 6, соответствен-и (12), представляющие собой биения

но резисторов 7 и 8.колебаний суммарной (. о ,

При R К, RO, RS в 07 разностной Шр Ы|-Ыо частот, поК (Шд) )).очередно усиливаются широкопологпьгм

При поочередной работе ключей 13 иее усилителем 20, частотная xnp.iKTcjMic14 с частотой коммутаи ии , за-.тика которого обладает опредо. к urofдаваемой управляющим генератором 15,неравномерностью.

на вход контролируемого делителя 18На выходе квадратичного лмплгг :поочередно воздействуют сигналыного детектора 21 после усил. с 11

м с 11

налов (11) и (12) широкополосным усилителем 20 в полосе частот i3co -cJp поочередно образуются следующие сигналы:

и, ,K(1 ± ) K.(w)- KjUju;)

«UK,) - SjCS, к,(1 t )-K,(w)«

хК,и(ы ) и„(сО() 2 ,

(13)

U, ,-К,(„).(ы„)..,.) + S,.K,(u))(u,)S (14)

где Kg, К - коэффициенты усиления

усилителя 20 соответст-

венно на частотах со и

и); :

(), Si S э

- чувствительности детектора 21 соответственно на частотах ц и и) ,

20

З ,;/2;dR- 22) Учитывая, что uR it R, получаем

4

CЗ

Г

р .

R,,+R,o/2 2R:,+R

/3R(23

ная величина данного измерительного устройства, которой является показание с)( шкалы, равна

(S,j Ф Sj) .

Поскольку подвижньй контакт рео- Огибающая разностного сигнала рд кинематически связан с укаи Л Л) sign sin 51 с усили- зателем шкалы регистратора 12, выход 25

вается избирательным ускпителем 22

низкой частоты на частоте Я , синхронно детектируется детектором 23 и усредняется фильтром 24 нижних частот Полученный сигнал в виде напряжения постоянного тока воздействует на блок 11 управления автомат гческого компенсатора 9, который перемещает подвижный контакт реохорда 10 до такого положения, при котором огибаюо( т. dR,

(24)

где m - постоянная шкалы регистратора 12.

Подставив в (24) величину i3R из (23), окончательно получаем

.y, (25)

с( t m

щая разностного сигнала U (Я) обра-

э „

щается в нуль, Тсе. разностный сигнал компенсируется, что соответствует уравнению

и,,,(П) ----1 - sign sin.qt

( + SvK,n.S,U(u))-U(LO,.)P , )К Ы оЬК1К(и)о , g.g

X sinSlif 0(15)

Из (15) следует, что

K(1 + )K,(u ) ,(uJ,), 1 Т .

откуда частотная погрешность

ii. i °ll2lli 2)

Подставляя в (17) значения (3) и (4) с учетом изменения сопротивления реохорда 10 R /2 на величину +4R после перемещения его контакта, получаем

К,(ы„)

RciiK i/2t R..

Кл. ,,с /2 + dR

(1В)

(19)

( V oi+Rto/2t R

,- к;,+к;;+к 72±лк

Учитывая, что У 1 следовательно,

4R « Ro,+ oi+Ru,/2 ит еем

«.H) i-ii-t52.

.п) i-;|-:;f : j « )

Подставляя в (17) значения (20) и (21), полу 1аем

t24R

З ,;/2;dR- 22) Учитывая, что uR it R, получаем

4

CЗ

Г

р .

R,,+R,o/2 2R:,+R

/3R(23)

ная величина данного измерительного устройства, которой является показание с)( шкалы, равна

зателем шкалы регистратора 12, выходо( т. dR,

(24)

где m - постоянная шкалы регистратора 12.

Подставив в (24) величину i3R из (23), окончательно получаем

.y, (25)

с( t m

где S - (2R ,+К,д) - результирую4 ог 10

щая чувствительность уст- popicTBa.

Из последнего выражения видно, что показание шкалы регистратора 12 пропорционально измеряемой относительной частотной погрешности контролируемого делителя на частоте ы- и коррелировано с ее знаком.

Непрерывньп линейньш закон изменения частоты Ы|- от начала до верхней границы частотного диапазона tJ /xanc обеспечивается за счет указанной кинематической связи блока переменных Компенсаторов генератора 2, которым задается его частота. При непрерьш- ной линейной во времени частотной перестройке генератора 2, синхронной с вращением лентопротяжного механизма регистратора 12, перо регистратора пишет на дилграммно ; лепте частотную характеристику погроптсх ти кооЛх ици

1

ента передачи контролируемого делителя напряжения.

Формула изобретения

1 о Устройство для измерения часто ной погрешности делителей напряжения содержащее первьп генератор испытательного сигнала фиксированной частоты, второй генератор испытательного сигнала переменной частоты, коммутатор, управляющий генератор, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, автоматический компенсатор, первую и вторую клеммы для подключения контролируемого делителя напряжения, первая клема соединена с первым выходом коммутатора, соединенные последовательно амплитудный детектор, избирательный усилитель низкой частоты и синхронный детектор, выход которого через фильтр нижних частот соединен с уп- равлякхцим входом автоматического компенсатора, а управляющий вход синхронного детектора подключен к выходам управляющего генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, введены первый и второй образцовые делители напряжения, соединенные последовательно балансный смеситель и широкополосный усилитель, вход балансного смесителя соединен с второй клеммой, выход широкополосного усилителя соединен с входом амплитудного детектора, управляющий вход балансного смесителя подключен к второму вькоду коммутатора, а низкопотенциальные выходы первого и второго образцовых

0

5

0

1028

делителей подключены к сигнальным входам автоматического компенсатора, входы объединены вместе и подключены к выходу, .первого генератора испытательного сигнала фиксированной частоты, а сигнальные выходы подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого подключен к выходу второго генератора испытательного сигнала переменной частоты.

3 Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коммутатор содержит два двухканальных ключа, при этом вход первого канала первого ключа является первым входом коммутатора, вход второго канала второго ключа - вторым входом коммутатора, а входы второго канала первого ключа и первого канала второго ключа объединены и являются третьим входом коммутатора, выходы вторых каналов первого и второго ключей объединены и являются первым выходом коммутатора, вторым выходом которого являются объединенные выходы первых каналов пер вого и второго ключей.

5

30

35

40