Устройство для поверки линий задержки Советский патент 1990 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к области средств метрологического обеспечения и может быть рекомендовано для поверки нелинейности характеристики за- держки линий задержки переменной электрической длины.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности поверки нелинейности характеристики задержки ли- нии задержки переменной электрической длины с сохранением высокой точности .

На чертеже приведена структурная схема устройства,,

Устройство для поверки линий задержки содержит первый синтезатор 1 частоты, выход которого подключен к входной клемме для подключения исследуемой линии 2 задержки переменной электрической длины, которая снабжена токосъемником 3 с двумя близко расположенными ползунками, механичес- ки соединенным с реверсивным электродвигателем 4, подключенным к источни- ку 5 постоянного напряжения, первый и второй выходы токосъемника 3 через первьй и второй согласующие блоки 6 и 7 соответственно подключены к первым и вторым входам второго 9 и пер- вого 8 электронных коммутаторов, управляемые входы которых соединены с выходом генератора 10 коммутирующих импульсов, выходы первого и второго электронных коммутаторов 8 и Ч подключены соответственно к первым входам первого и второго смесителей 11 и 12, вторые входы которых соединены с выходами второго синтезатора 13 частоты, выход первого смесителя 11 подключен к последовательно соединенным первому фильтру 14 нижних частот, первому усилителю-ограничителю 15 и третьему фильтру 16 нижних частот, выход второго смесителя 12 через последовательно соединенные второй фильтр 17 нижних частот, -второ усилитель-ограничитель 18 и четвертый фильтр 19 нижних частот подключен к второму входу фазового детектора 20, к первому входу которого подключен фильтр 16, выход детектора 20 через селективный усилитель 21 подключен к первому входу синхронного детектора 22, второй вход которого соединен с выходом генератора 10 коммутирующих импульсов, выход синхронного детектора 22 соединен с первым входом индикатора 23, второй вход ко

торого подключен к выходу источника 24 переменного напряжения через потенциометр 25, механически соединенный с реверсивным электродвигателем 4.

Устройство работает следующим образом.

Испытательный сигнал U,(t) Um4cos((0,t + Ч, ) , где Um - максимальная амплитуда сигнала, а ц начальная фаза, подается с выхода первого синтезатора 1 частоты на вход исследуемой линии 2 задержки переменной электрической длины, по которой медленно перемещаются два близко расположенных ползунка, которыми снабжен токосъемник 3.. Медленное перемещение токосъемника 3 осуществляется реверсивным электродвигателем 4, скорость вращения которого регулируется изменением напряжения, поступающего с выхода источника 5 постоянного напряжения. При этом сигналь на первом и втором выходах токосъемника 3 можно представить в пиле

Ua(t) Umacos u5i(t - ti )+4Vl;, (1) U3(t) итъсоз сЈ,а - (2)

где t, и г - задержки этих сигналов.

Сигнал (1) через согласующий блок 6 и сигнал (2) через согласующий блок 7, в качестве которых используются эмиттерные повторители, подаются соответственно на первые и вторые входы электронных коммутаторов 8 и 9. Управление электронными коммутаторами 8 и 9 осуществляется импульсами, поступающими на их входы с выхода генератора 10 коммутирующих импульсов.

В положениях первого и второго электронных коммутаторов 8 и 9, указанных на чертеже (первый полупериод коммутации), сигнал (1) поступает на первый вход первого смесителя 11, а сигнал (2) - на первый вход второго смесителя 12. Птн сигналы смешиваются в смесителях с сигналом U4(t) Um4cos ( -1- ) , поступающим с выхода второго синтезатора 13 частоты.

При условии, что напряжение на выходе первого смесителя В и второго смесителя 9 имеет соответственно вид

51

Us(t) lUsjcos {из, u34)t - ,1 + y, - + cos ( +

+ иэ,г )t - оЛ + ц + 4 (3)

Mt) ( A )t - -0)Л4+ Ц), + cos(W, + + 02)t -«0|fc« + Ц, + 4,1}(4)

где Ums Uw,Unu/2, U me - UwsUm4/2.

Напряжения (3) и (4) подаются на первый и второй фильтры 14 и 17 нижних частот. На выходе каждого фильтра выделяется сигнал с разностной частотой SI - .

) u;,9cos(0, - Ь0в )t -W,t + if, - + ц;

U,),5 cos (ut -tf, + +

+ 4J),(5)

Ul(t) (u3( -oO,) -CJ i + ifi - +

u cosCJlt - со(г,г + ч -У + г,(6)

где -({ - начальный фазовый сдвиг

сигнала, поступающего с выхода второго синтезатора

13частоты

Ц, и Ч фазовые сдвиги, вносимые первым и вторым фильтрами

14и 17 нижних частот. Сигналы (5) и (6) подаются на входы первого и второго усилителей-ограничителей 15 и 18 и после ограничения поступают через третий и четвертый фильтры 16 и 19 нижних частот

на первый и второй входы фазового де тектора 20.

Сигналы на входах фазового детектора 20 описываются выражениями

ч

U7(t) Um1cos(5lt -U3,t«+ «41 Ч + ЧЧ + ),

Uft(t) и собЩ: - 2 + 4 + i );

где V , УЗ s , ) - Фазовые сдвиги, вносимые первым усилителем-ограничителем 15, третьим фильтром 16

415486

нижних частот, вторым усилителем-ограничителем 18 и четвертым фильтром . 19 нижних частот соответственно.

Полученное на выходе фазового детектора 20 напряжение содержит постоянную составляющую, изменяющуюся пропорционально разности fit tn - - tt, и переменную составляюггую с

0 частотой коммутации, амплитуда которой изменяется пропорционально нелинейности характеристики задержки линии задержки переменной электрической длины на данном участке.

)5 Переменное напряжение с частотой коммутации выделяется селективным усилителем 21 и поступает на первый вход синхронного детектора 22, на второй вход которого подаются импульсы с

20 той же частотой коммутации с выхода генератора 10 коммутирующих импульсов. Выходное напряжение синхронного детектора 22 поступает на первый вход индикатора 23. в качестве кото25 рого может быть использован осциллограф. Получение горизонтальной развертки осуществляется с помощью напряжения, поступающего на второй вход индикатора 23 с выхода источника 24

30 неременного напряжения через потенциометр 25.

Если характеристика задержки линии 2 задержки переменной электрической длины будет линейна на исследуемом- участке, то на экране индикатора 23 будет наблюдаться прямая линия, а в случае нелинейности будет наблюдаться отклонение от линейного закона, величина которого оценивается по

4Q шкале, нанесенной на экране и про- градуированной в единицах времени задержки.

В противоположном положении электронных коммутаторов 8 и 9 (во второй

35

45

полупериод коммутации) сигнал (1)

поступает на первый вход второго смесителя 12. а сигнал (2) - на первый вход первого смесителя 11, где они смешиваются с сигналом U(t), посту- 5о пающим на вторые входы этих смесителей с выхода второго синтезатора 13 частоты, и принцип действия устройства аналогичен описанному в первый полупериод коммутации.

Анализ показывает, что устройство

55

по сравнению с известным позволяет повысить разрешающую способность поверки нелинейности характеристики задержки линии задержки переменной

электрической длины. Так, в извест- , ном устройстве разрешающая способность в первый полупериод коммутации определяется на участке от начала линии задержки до положения первого ползунка, а во второй полупериод коммутации - до положения второго ползунка. При поверке линий задержки известным устройством в звуковом диапазоне частот величина разрешающей способности составляет не менее ±10 мкс.

В предлагаемом устройстве в каждый полупериод коммутации определение нелинейности осуществляется на участке, который определяется расстоянием между ползунками. За счет сокращения указанного расстояния до минимально возможного величина разрешающей способности составляет около ± 4 мкс. Следовательно, разрешающая способность поверки нелинейности характеристики задержки линии задержки переменной электрической длины повышается более, чем в два раза.

Кроме того, поскольку дополнительно введенные узлы имеют одинаковые характеристики, то вносимые ими фазовые сдвиги будут одинаковыми, а их компенсация способствует сохранению той же относительной погрешности, что и в известном устройстве.

Формула изобретения Устройство для поверки линий задержки, содержащее первый синтезатор частоты, выходом подключенный к входной клемме для подключения исследуемой линии задержки переменной элект.рической линии, по которой плавно перемещается токосъемник с двумя близ- ( ко расположенными ползунками, механически соединенный с реверсивным электродвигателем, подключенным к источнику постоянного напряжения, первый электронный коммутатор, управляемым входом подключенный к выходу генератора коммутирующих импульсов,

.выход первого электронного коммутатора подключен к первому входу первого

10

15

20

25

30

35

40

45

50

смесителя,.второй син ты выходами подключен дам первого и второго выходы которых подклю первого и второго фил частот, фазовый детек соединен через селект с первым входом синхр тора, второй вход кот с выходом генератора импульсов, выход синх тора соединен с первы катора, второй вход к нен с выходом источни напряжения через поте нически соединенный с электродвигателем, о щееся тем, что, ния разрешающей спосо нелинейности характер ки линии задержки пер ческой длины с сохран точности, в него допо дены два согласующих электронный коммутато ля-ограничителя и два частот, причем входы рого согласующих блок соответственно к перв выходам токосъемника, согласующего блока по временно к первым вхо второго электронных к выход второго согласу ключен одновременно дам электронных комму ляемый вход второго.э коммутатора подключен ратора коммутирующих ход второго электронн соединен с первым вхо смесителя, первый и в ли-ограничители входа соответственно к выхо второго фильтров нижн ход каждого усилителя соответственно через вертый фильтры нижних чен к первому и второ

Редактор Е.Папп

вого детектора. Составитель М.Катанова Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

0

5

0

5

0

5

0

5

0

смесителя,.второй синтезатор частоты выходами подключен к вторым входам первого и второго смесителей, выходы которых подключены к входам первого и второго фильтров нижних частот, фазовый детектор выходом соединен через селективный усилитель с первым входом синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора коммутирующих импульсов, выход синхронного детектора соединен с первым входом инди катора, второй вход которого соединен с выходом источника переменного напряжения через потенциометр, механически соединенный с реверсивным электродвигателем, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности поверки нелинейности характеристики задержки линии задержки переменной электрической длины с сохранением высокой точности, в него дополнительно введены два согласующих блока, второй электронный коммутатор, два усилителя-ограничителя и два фильтра нижних частот, причем входы первого и второго согласующих блоков подключены соответственно к первому и второму выходам токосъемника, выход первого согласующего блока подключен одновременно к первым входам первого и второго электронных коммутаторов, а выход второго согласующего блока подключен одновременно к вторым входам электронных коммутаторов, управляемый вход второго.электронного коммутатора подключен к выходу генератора коммутирующих импульсов, выход второго электронного коммутатора соединен с первым входом второго смесителя, первый и второй усилители-ограничители входами подключены соответственно к выходу первого и второго фильтров нижних частот, выход каждого усилителя-ограничителя соответственно через третий и четвертый фильтры нижних частот подключен к первому и второму входам фазового детектора. танова ч Корректор Л.Патай

Изобретение может быть использовано в устройствах метрологического обеспечения для поверки нелинейности характеристики задержки линий задержки переменной электрической длины. Цель изобретения - повышение разрешающей способности поверки нелинейности характеристики задержки линии задержки переменной электрической длины с сохранением высокой точности. Устройство содержит синтезатор 1 частоты, клемму для подключения исследуемой линии 2 задержки, токосъемник 3, реверсивный электродвигатель 4, источник 5 постоянного напряжения, согласующие блоки 6 и 7, коммутаторы 8 и 9, генератор 10 коммутирующих импульсов смесители 11 и 12, синтезатор 13 частоты, фильтр 14 нижних частот, усилитель-ограничитель 15, фильтры 16 и 17 нижних частот, усилитель-ограничитель 18, фильтр 19 нижних частот, фазовый детектор 20, селективный усилитель 21, синхронный детектор 22, индикатор 23, источник 24 переменного напряжения и потенциометр 25. Цель достигается тем, что в каждый полупериод коммутации определение нелинейности осуществляется на участке, который определяется расстоянием между ползунками токосъемника. За счет сокращения расстояния между ползунками до минимально возможного разрешающая способность значительно возрастает. Точность сохраняется за счет взаимной компенсации сдвигов каналов. 1 ил.