Устройство для записи измерений частоты переменного тока Советский патент 1934 года по МПК G01R23/14 

В измерительной практике уже известны способы измерения частоты переменного тока, согласно которым на измеряемые колебания предварительно накладываются колебания постоянной и известной частоты от вспомогательного генератора, а затем частоту полученных биений измеряют каким-либо из известных способов.

Предлагаемое согласно изобретению устройство, использующее указанный выше принцип, предназначено для автоматической записи изменения частоты Bo времени, т. е. для снятия характеристики вида (0.

Подобные характеристики представляют интерес, например, в тех случаях, когда является необходимым производить качественную и количественную оценку устойчивости частоты передающей станции.

На чертеже фиг. 1 представляет электрическую схему всего устройства; фиг. 2-примерную форму его выполнения; фиг. 3-конструкцию электромагнитного пишущего приспособления; фиг. А - хему видоизмененного устройства.

Гетеродин / (фиг. 1), стабильный по частоте, приводится к биениям с колебаниями исследуемого генератора, прини380)

маемыми, например, антенной 5, как это изображе 1О на схеме.

Колебания генератора и гетеродина детектируются, а затем усиливаются резонансным усилителем промежуточной или низкой частоты. В том случае, когда, частоть генератора и гетеродина расстроены на величину резонансной частоты, ток в анодной цепи последнегокаскада резонансного усилителя резка возрастает.

Можно подобрать декремент затухания контура, настроенного на разностную частоту так, чтобы уже при расстройке контура на 1 % относительно era частоты ток в контуре уменьшался вдвое по сравнению с током в момент резонанса.

Присоединив параллельно конденсатору колебательного контура гетеродина другой прямочастотный конденсЪтор малой емкости, допускающий возможность свободного беспрерывного его вращения при помощи часового механизма или электрического двигателя, можно при этом получить периодическое изменение частоть гетеродина.

Зная максимально возможные изменения частоты передатчика, имеется возможность во всех случаях выбрать емкость вращающегося конденсатора такой, чтобы в результате его вращения в гетеродине всегда могли возникать колебания, отличающиеся от частоты передатчика на разностную резонансную частоту.

Момент такого условного резонанса будет характеризоваться резким возрастанием тока на некоторый момент, длительность которого определяется, с одной стороны, скоростью вращения конденсатора, а с другой-декрементом затухания колебательного контура резонансного .усилителя.

Общий вид предлагаемого устройства схематически изображен на фиг. 2.

Ось конденсатора 2, могущего свободно вращаться, механически связана с осью 4, снабженной мелкой винтовой нарезкой, на которой укреплен вращающийся барабан 5, покрытый листом бумаги. Обе оси приводятся во вращение при помощи часового механизма либо иного двигателя, снабженного замедляющей скорость вращения передачей.

У поверхности цилиндра расположен пищущий механизм реле б, укрепленный на одном из KoViu,OB рычага 7, предназначенного для перемещения пера вдоль образующей цилиндра при помощи гайки, связанной с винтовой нарезкой оси 4.

Пишущий механизм состоит из электромагнитного реле с пером, укрепленным на конце его якоря. В отдельности он изображен на фиг. 3.

Как изображено на фиг. 1, реле б включено в анодную цепь последнего каскада резонансного усилителя 9. Поэтому момент наступления резонанса биений с частотой настройки контура усилителя будет отмечен резким возрастанием тока, протекающего через обмотку реле, которое сработает, причем перо сделает отметку на поверхности вращающегося барабана.

Так как ось барабана и одновременно конденсатор 2 вращаются беспрерывно, то через некоторый момент частота биений изменится, резонанс будет йарущен, ток, протекающий через реле, вновь уменьщйтся, в связи с чем перо отойдет от поверхности бумаги.

Так как ось конденсатора непосредственно связана с осью барабана, то при каждом его обороте частота подаваемых на резонгинсный усилитель биений будет плавно и периодически изменяться на определенном диапазоне, который будет зависеть от величины максимальной емкости вращающегося конденсатора 2.

Как указывалось выше, в тот момент, когда частота биений совпадает с резонансной частотой усилителя, реле сработает, давая отметку на бумаге, причем при каждом последующем обороте барабана отметка произойдет в одном и том же месте его поверхности, а так как одновременно с вращением последнего происходит также перемещение пищущего механизма вдоль оси системы, то в результате получится ряд точек, расположенных по прямой линии.

Если однако частота колебаний исследуемого источника изменится, то это вызовет изменение диапазона частот, подаваемых в цепь резонансного усилителя.

Тогда момент резонанса наступит при другом угле поворота оси системы, в связи с чем отметка будет нанесена на другом месте поверхности барабана.

В этом случае запись получится не в виде прямой, а в виде ломаной линии, которая в некотором масштабе будет представлять собою кривую изменения частоты исследуемого источника.

Как указывает заявитель, предлагаемое устройство пригодно для записи медленных изменений частоты, происходящих в течение сравнительно длительного промежутка времени, т. е. в тех случаях, когда инерция якоря реле не играет роли.

На фиг. 4 изображено видоизменение предложенного устройства, дающее возможность записи быстрых колебаний исследуемой частоты.

Устройство это отличается тем, что электромагнитное реле 6 (фиг. 1 и 2) заменено схемой с катодным реле б , изображенной на фиг. 3. Кроме реле б в схему включен гальванометр осциллографа /2 и вращающийся потенциометр //, ось которого связана с осью конденсатора 2.

Перед включением схемы потенциометр 75 в цепи батареи сеточного смещения устанавливается таким образом, чтобы вызвать смещение характеристики

лампы в крайне левое положение до полного исчезновения анодного тока, отмечаемого прибором /б.

Амплитудное значение напряжения низкой частоты, падающего на сопро тивление /7, подбирается такой величины, чтобы при совпадении частоты биений с частотой резонансного усилителя ток в анодной цепи лампы 6 возрастал до значения ее тока насыщения. Потенциометр // включен в анодную цепь лампы.

Сопротивление последней, а также сопротивление потенциометра 77 подбираются таким образом, чтобы на зажимах ас потенциометра приходилась определенная 4acjb общего падения напряжения анодной батареи W.

Когда ток, протекающий через лампу, достигнет величины тока насыщения, величина падения напряжения на зажимах потенциометра не будет меняться, так как ток насыщения лампы б можно считать величиной постоянной.

Гальванометр 72 осциллографа включен в цепь потенциометра 77 последовательно с сопротивлением 18.

При отсутствии тока в-цепи лампы, что соответствует несовпадению частот, падения напряжения на потенциометре не будет, в связи с чем гальванометр не даст отклонения.

При наступлении резонанса ток в анодной цепи воарастет, причем зеркало, гальванометра 72 в зависимости от силы тока, отклонится на угол, величина которого определяется значением напряжения между зажимами ее потенциометра.

Так как рукоятка потенциометра 77 связана с осью вращающегося конденсатора 2, подключенного к основному конденсатору колебательного контура гетеродина, то при вращении всей системы в зависимости от того, в каком положении находился в момент резонанса ротор конденсатора, а следовательно и ползунок потенциометра, величина напряжения между зажимами ее будет различна и, следовательно различно будет отклонение шлейфа осциллографа.

Применив прямочастотный вращающийся конденсатор, можно создать линейную зависимость между током, протекающим через гальванометр 72 осциллографа и частотой исследуемых колебаний

Благодаря этому фотозапись на ленте осциллографа будет непосредственно изображать кривую изменения частоты во времени.

Меняя скорость вращения системы (конденсатора и потенциометра) можно тем самым в некоторых пределах менять чувствительность прибора.

Характер записи, получаемой на фотографической бумаге, можно выяснить, исходя из следующих соображений: при каждом обороте конденсатора 2 в момент наступления резонанса частоты биений с частотой контура усилителя в цепи гальванометра появится импульс тока, величина амплитуды которого будет зависеть от положения контакта потенциометра 77 в момент возникновения импульса и вместе с тем, как указывалось выще, от частоты исследуемых колебаний. Таким образом при каждом обороте системы гальванометр осциллографа будет зачерчивать на движущейся фотобумаге пикообразную кривую, причем кривая, соединяющая верхушки этих пиков, будет представлять зависимость изменений частоты генератора во времени.

Предмет изоб ре тения.

1.Устройство для записи изменений частоты переменного тока с использованием биений, получаемых от взаимодействия колебаний исследуемого источника

-тока и колебаний вспомогательного генератора и усиливаемых помощью резонансного усилителя, отличающееся тем, что, с целью получения записи частоты в виде ряда отдельных отметок в различных точках поверхности барабана, соответствующих моментам совпадения частоты биений с резонансной частотой усилителя, ось барабана связана с каким-либо приспособлением, периодически и плавно меняющим при каждом обороте частоту колебаний вспомогательного генератора, например, конденсатором переменной емкости.

2.Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что электромагнитныи пишущий механизм заменен гальванометром осциллографа, питаемым от резонансного усилителя через электронное реле 6 и потенциометр //, подвижной контакт которого непосредственно связан с вращающейся осью, на которой укреплено меняющее частоту вспомогательного генератора приспособление.

Фиг. 1