Устройство для допускового контроля амплитудно-частотной характеристики четырехполюсников Советский патент 1990 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматического допускового контроля амплитудно- частотной характеристики четырехполюсников (АЧХЧ).

Цель изобретения - повышение быстродействия путем измерения коэффициента взаимного различия эталонного и контролируемого сигналов 4

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока управления; на

Яо следовательно соединенные стробиру- ющий блок 10, управляемый делитель 11 напряжения и компаратор 13 подключен к входу блрка 14 логической обработки и индикации.

Блок 1 управления содержит кнопку 15 Пуск, RS-триггер 16, генератор 17 тактовых импульсов, линию 18 задержки и блок 19 задания порогового уровня.

Блок 14 логической обработки и индикации содержит D-триггер 20, световой индикатор 21 Не в норме, све10

фи г.З - структурная схема блока логи- 15 °в°й индикатор 22 В норме анало- ФИ1 ... ч у ft го-цифровой преобразователь 23, реческой обработки и индикации,

Устройство для допускового контроля АЧХЧ содержит блок 1 управления, формирователь 2 стимулирующих сигналов, этал.онный четырехполюсник 3, исследуемый четырехполюсник 4, два перемножителя 5.1 и 5.2, фазовращатель 6, два интегратора 7.1 и 7.2, два квадратора 8.1 и 8.2, сумматор 9, стробирующий блок 10, управляемый делитель 11 напряжения, измеритель 12 мощности сигнала, компаратор 13 и блок 14 логической обработки и индикации, при этом выход исследуемого

гистр 24 памяти, дешифратор 25 и цифровой индикатор 26.

20 Формирователь 2 стимулирующих сигналов представляет собой микроэлектронное устройство формирования сложного сигнала, cпeктpaJ:ьнaя характеристика S (JCO) которого имеет форму,

25 близкую к прямоугольной (например, сигнала последовательно-параллельной структуры).

Коэффициент взаимного различия имеет следующий физический смысл. Он

четырехполюсника через последователь- 30 представляет собой нормированную вено соединенные первый перемножитель 5.1, первый интегратор 7.1 и первый квадратор 8.1 .подключен к первому входу сумматора 9, а через последовательно соединенные второй перемножитель 5.2, второй интегратор 7.2 и второй квадратор - к второму входу сумматора 9, выход которого через

35

личину, пропорциональную мощности процесса на выходе .квадратурного корреляционного устройства, согласованного с эталонным сигналом при прохождении через него контролируемого сигнала. Математически коэффициент взаимного различия определяется следующим выражением:

J Z,(t)Z,(t) Z(t)Z,(t)dtl ,

608591

Яо следовательно соединенные стробиру- ющий блок 10, управляемый делитель 11 напряжения и компаратор 13 подключен к входу блрка 14 логической обработки и индикации.

Блок 1 управления содержит кнопку 15 Пуск, RS-триггер 16, генератор 17 тактовых импульсов, линию 18 задержки и блок 19 задания порогового уровня.

Блок 14 логической обработки и индикации содержит D-триггер 20, световой индикатор 21 Не в норме, све10

°в°й индикатор 22 В норме анало- го-цифровой преобразователь 23, регистр 24 памяти, дешифратор 25 и цифровой индикатор 26.

Формирователь 2 стимулирующих сигналов представляет собой микроэлектронное устройство формирования сложного сигнала, cпeктpaJ:ьнaя характеристика S (JCO) которого имеет форму,

близкую к прямоугольной (например, сигнала последовательно-параллельной структуры).

Коэффициент взаимного различия имеет следующий физический смысл. Он

представляет собой нормированную ве

личину, пропорциональную мощности процесса на выходе .квадратурного корреляционного устройства, согласованного с эталонным сигналом при прохождении через него контролируемого сигнала. Математически коэффициент взаимного различия определяется следующим выражением:

Изобретение может быть использовано для автоматического допускового контроля амплитудно-частотной характеристики четырехполюсников. Цель изобретения - повышение быстродействия путем измерения коэффициента взаимного различия эталонного сигнала с выхода эталонного четырехполюсника 3 и сигнала с выхода исследуемого четырехполюсника 4. Для этого в устройство введены формирователь 2 стимулирующих сигналов прямоугольной формы. Сигнал с выхода исследуемого четырехполюсника через последовательно соединенные первые перемножитель 5.1, интегратор 7.1 и квадратор 8.1 поступает к первому входу сумматора 9, а через последовательно соединенные вторые перемножитель 5.2, интегратор 7.2 и квадратор 8.2 - к второму входу сумматора 9, выход которого через стробирующий блок 10 подключен к первому входу управляемого делителя 11 напряжения. Второй вход делителя 11 подключен к измерителю 12 мощности сигнала, соединен с выходом эталонного четырехполюсника, вторым входом второго перемножителя 5.2, а через фазовращатель 6 - с вторым входом первого перемножителя 5.1. Сигнал с выхода управляемого делителя 11 напряжения поступает через компаратор 13 на первый вход блока 14 логической обработки и индикации и непосредственно на его второй вход. Управление и синхронизация устройства осуществляется блоком 1 управления. 3 ил.

де Z.5(t),Z(t) - функции времени,

определяющие структуры соответственно дз эталонного и контролируемого сигна лов;

(t) - функция времени, сопряженная по

Гильберту с Z(t);

50

Т - длительность элемента эталонного сигнала;

Р коэффициент нормировки;

мощность эталонного сигнала.

Коэффициент взаимного различия может быть выражен и через спектральные функции (посредством преобразования

Фурье)

со

f.5 K(Jt) S;(J)dW

где 8 э(з(0) и S,(jO) - комплексные

спектральные функции, соответственно эталонного и контролируемогосигналов;

5(зС4) - функция, комплексно сопряженная с S jCjCO);

к - коэффициент нормировки.

Как видно из формулы (2), коэффициент g определяет различие в частот- Hoij области двух сигналов: эталонного ZgCt) (на выходе эталонного четырехполюсника, АЧХ которого равномерна

)абочем диапазоне частот) и контро- лй )уемого Z,,(t) (на выходе исследуемо

О четырехполюсника).

В случае отсутствия частотных ис- в исследуемом четырехполюсни- (вызванных неравномерностью АЧХ),

ке

а

ло$

НС

ге

ед1 ницы. Сигнал с прямого

RS-триггера 16 запускает

.выхода генератой 17 тактовых импульсов, выход ко- ТО10ГО подключен к линии 18 задержк и формирователю 2 стимулирующих сиг- HajoB.

Линия 18 задержки имеет три выхода, подключенные соответственно к стробирующему блоку 10, блоку 14 и интеграторам 7.

Напряжением с прямого выхода триггера 16 включается также блок 19 за- . порогового уровня, подключенный своим выходом к второму входу KoNnapaTopa 13,

Тактовые импульсы с выхода блока 1 управления поступают на вход формирователя 2 стимулирующих сигналов, с выхода которого сложный сигнал с прямоугольной спектральной характеристикой S(j63) поступает одновременно на выходы эталонного и исследуемого четырехполюсников 3 и 4

Коэф щциенты передачи четырехполюсников 3 и 4 равны, АЧХ эталонного четырехполюсника 3 равномерна в диа-

:ледовательно, идентичности сигна- Z(t) и Z|..(t) коэффициент взаимо различия имеет максимальное зна черие.

Измерение коэффициента взаимного райличия осуществляется в течение дл1тельности элемента стимулирующего си-нала, при этом отпадает необходимо :ть в длительных многократных изме ре шях уровней сигнала на выходе исследуемого четырехполюсника в диапа- золе частот его работы.

Устройство работает следующим об- рамом.

При нажатии кнопки Пуск на S- вхсд RS-триггера 16 подает ся напряжение:, которое перебрасывает RS-триг 16 в состояние логической

паз

оне рабочих частот.

-о --

10

15 -

20 -25

608591

При прохождении сложного сигнала через исследуемый четырехполюсник 4 искажается форма выходного сигнала вследствие нелинейности АЧХЧ.

Эталонный сигнал Z(t) с выхода четырехполюсника 3 поступает на первые входы перемножителей 5.3 (через фазовращатель 6) и 5.2,(непосредст- . венно). На вторые входы указанных перемножителей поступает контролируемый сигнал Z(t) с выхода исследуемого четырехполюсника 4,

Результаты перемножения поступают на сигнальные входы соответствующих интеграторов 7.1 и 7.2, предварительно установленных импульсом сброса с пятого выхода блока 1 управления в исходное состояние.

Результаты интегрирования подаются через квадраторы 8.1 и 8.2 на соответствукщие входы сумматора-9 и далее на сигнальный вход стробирую- щего блока 10.

Стробирующий импульс поступает на управляющий вход блока 10 с четвертого выхода блока 1 управления в момент окончания длительности элемента стимулирующего сигнала.

С выхода блока 10 отсчет результата измерения подается на первый вход управляемого делителя 11 напряжения, на второй вход которого поступает с выхода измерителя 12, подключенного к выходу эталонного четырехполюсника 3, информация о значении мощности эталонного сигнала.

Пронормированное значение коэффициента взаимного различия g с выхода 40 1 правляемого делителя 11 напряжения поступает на первьй вход компаратора 13, где сравнивается с пороговым значением коэффициента взаимного различия БПОР подаваемым ча второй вход компаратора 13 с третьего выхода блока 1 управления.

Результат сравнения поступает в блок 14 логической обработки и индикации на информационный вход D-триг- гера 20 в следующем виде: логическая единица - если результат измерения коэффициента взаимного различия меньше порогового значения ()} логический ноль - если результат измерения не меньше порогового значения (g Snop) .

Если включается световой индикатор 21 Не в норме, подключенный к прямому выходу О-тркггера 20,

30

35

45

50

55

что соответствует случаю наличия больших частотных искажений в исследуемом четырехполюснике, превышающих установленные допуски,

В противном случае, при включается световой индикатор 22 В норме, что свидетельствует о незначительных частотных искажениях контролируемого сигнала (в пределах установленных допусков) и допустимой неравномерности АЧХЧ.

Кроме того, измеренное значение коэффициента взаимного различия поступает на второй вход блока 14 в аналого-цифровой преобразователь 23.

С выхода преобразователя 23 информация поступает в регистр 24 памяти, выходы которого подключены к дешифратору- 25, с выхода которого сигнал поступает на вход цифрового индикатора 26, который отображает абсолютное значение результата измерения коэффициента взаимного различия g.

Работа D-триггера 20 и регистра 24 памяти управляется с помощью синхроимпульса, поступающего на управляющий вход блока 14 с первого выхода блока 1 управления.

Таким образом, допусковый контроль амплитудно-частотной характеристики четырехполюсника путем измерения коэффициента взаимного различия эталонного и контролируемого сигналов осуществляется в течение длительности од- ного элемента дискретного стимулирую- щего сигнала, что значительно быстрее чем в известном устройстве с помощью генератора качающейся частоты. Формула изобретения

Устройство для допускового контроля амплитудно-частотной характеристики четырехполюсников, содержащее блок управления, эталонный четьфех- полюсник, исследуемый четырехполюсник, последовательно соединенные управляемый делитель напряжения, компаратор и блок логической обработки и индикации, управлякяций вход которого подключен к первому выходу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены формирователь стимулирующих сигналов, последовательно соединенные фазовращатель, перЪьй перемножитель, первый интегратор, первый квадратор, сумматор и стробирующий блок, последовательно соединенные второй перемножитель, второй интегратор и второй квадратор а также измеритель мощности сигнала, выход которого подключен к второму входу управляемого делителя напряжения, выход которого подключен к второму входу блока логической обработк и индикации, а второй вход подключен к выходу стробирующего блока, управляющий вход которого подключен к четвертому выходу блока управления, третий выход которого подключен к управляющему входу компаратора, пятьй к стробируницим. входам интеграторов, а второй - к управляющему входу формирователя стимулирующих сигналов, выход которого подключен к входам исследуемого четырехполюсника, выход которого подключен к вторым входам перемножителей и эталонного четырехполюсника, выход которого подключен к входам фазовращателя, измерителя мощности сигналов и первым входам первого перемножителя.

-I М

15

16

19

б6л.13

Сблгз

СЫ1

17

18

Ф Ф у

eSfl.l

вбл.ю 65л.1ff

2f ф „ Не 6нЬ/}/ е

.,8 норме 22

26