Измеритель частотных погрешностей делителей напряжения Советский патент 1979 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к области электрических измерений. Известно устройство для измерения неравномерности частотных характеристик, в котором периодически сравниваются опорный и испытательный сигналы на выходе исследуемой цепи 1. Известно также устройство измерения частотных погрешностей делителей напряжения, которое содержит перестраиваемый источник гармонических сигналов, автоматические прерыватели, периодически шунтирующие два встречно включенных выпрямительных диода, разделенных исследуемой цепью, интегратор и нуль-индикатор 2. Неравномерность частотной характеристики определяется формулой Л-(ш) -/f(0) т, . т (о) : -i5L-Z ::: | л-(О) где TI и Т2 - длительности интервалов коммутации прерывателя. К недостаткам таких устройств относятся низкая точность и ограниченный диапазон частотных измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений в широкой полосе частот. Для этого в измеритель, содержащий генератор гармонических сигналов, интегратор, выход которого соединен с входом нуль-индикатоI1Jра, и выпрямитель, вход которого связан с выходом первого автоматического коммутатора, а выход - с входом второго автоматического коммутатора, первый выход которого подключен к входу интегратора и к втором} входу первого автоматического коммутатора, а второй его выход соединен с первым входом первого автоматического коммутатора, причем управляющие входы первого и второго автоматических коммутаторов подключены к выходу генератора коммутирующих импульсов регулируемой длительности и к входу измерителя коммутирующих импульсов, введены второй генератор гармонических сигналов, два балансных смесителя, согласующий каскад, избирательный усилитель, третий автоматический коммутатор, переключатель и фильтры верхних и нижних частот. При этомсоответствующие входы первого балансного смесителя соединены с выходами первого и второго генераторов гармонических сигналов, а его выход - с входом переключателя, первый выход которого соединен с входной клеммой, а второй выход - с выходной клеммой делителя напряжения и с входом согласующего каскада, выход которого через параллельно включенные фильтры верхних и нижних частот подключен к соответствующим входам третьего автоматического коммутатора, управляющим входом соединенного с выходом генератора коммутирующих импульсов регулируемой длительности. Выход третьего автоматического коммутатора соединен с входом второго балансного смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого генератора, а его выход через избирательный усилитель- с первым входом первого автоматического коммутатора. На чертеже показана функциональная схема устройства. Она содержит генераторы 1 и 2 гармонических сигналов, балансный смеситель 3, переключатель 4, исследуемый объект 5, согласующий каскад 6, фильтр 7 нижних частот, фильтр 8 верхних частот, автоматический коммутатор 9, балансный смеситель 10, избирательный усилитель 11, автоматический коммутатор 12, коммутируемый выпрямитель 13, автоматический коммутатор 14, интегратор 15, нуль-индикатор 16, генератор 17 коммутирующих импульсов регулируемой длительности, измеритель 18 длительности коммутирующих импульсов. В смесителе 3 напряжения генератора 1 частоты coi и, (t) - и, cos . перемножается с гармоническим сигналом генератора 2 частоты 02 ;7j (t) cos toj. На выходе смесителя 3 формируется напряжениеt/,(.COs((o,-«,) + + ,fy, COS («,+),) А где k - коэффициент передачи смесителя размерности (1/В). В качестве опорного сигнала используется разностная частота «i-02 0)2 - const. Постоянство частоты шо достигается соответствующим подбором частот COi и CU2. В качестве испытательного сигнала используется составляющая суммарной частоты. Амплитуды опорного и испытательного сигналов равны и определяются произведением Процесс измерения состоит из двух этапов. На первом этапе осуществляется калибровка измерительного тракта. В режиме «Калибровка выравнивается коэффициент передачи соответственно измерительного тракта, не содержащего исследуемый объект 5, на опорной частоте «о и одной из испытательных частот со. Переключатель 4 замыкает контакт а. Автоматические коммутаторы 9, 12, 14 работают в симметричном режиме ( 0,5 /к). Режим работы коммутаторов - симметричный или несимметричный (ti± ±Т2) определяется длительностью управляющих сигналов, формируемых устройством 17. Устройство 17 вырабатывает коммутирующие импульсы с периодом повторения k 1:1+1:2 const. Напряжение с выхода смесителя 3 через согласующий каскад 6 поступает на фильтры 7 и 8, настроенные на частоты соо и w соответственно. Напряжения частот соо и со поступают на первый вход смесителя 10 через контакты автоматического коммутатора 9, а на второй вход смесителя 10 подается сигнал частоты coi от генератора 1. На выходе смесителя 10 на разных интервалах коммутации образуются сигналы, содержащие гармонику одной и той же частоты 0)2, которая выделяется избирательным усилителем И. С выхода усилителя И сигналы частоты 0)2, уровень которых определяется АЧХ участка измерительного тракта от выхода смесителя 3 на опорной юо и испытательной со частотах, через соответствующие контакты автоматических коммутаторов 12, 14 и выпрямитель 13 поступают на вход интегратора 15. Баланс количества электричества на накопительном элементе интегратора 15 в режиме калировки, на одно из испытательных частот со достигается надлежащей регулировкой коэффициентов передачи /(тСсоо) и /CsCto) фильтров 7 и 8 или одного из них. О равенстве постоянных составляющих на выходе интегратора судят по нулевым показаниям нуль-индикатора 16. Достижение равенства интервалов коммутации контролируется по показаниям измерителя 18 длительности. В результате калибровки обеспечивается равенство коэффициентов передачи участков измерительного тракта от выхода смесителя 3 до выхода выпрямителя 13 на опорной 0)0 и одной из испытательных частот со, т. е./(з1з («о) Кз1з((о). При изменении испытательной частоты о процесс калибровки повторяется. На втором этапе осуществляется измерение относительной частотной погрещности объекта 5. Переключатель 4 замыкает контакт б. Если коэффициенты передачи исследуемого объекта 5 на частотах о)о и со неодинаковы, то баланс количества электричества на выходе интегратора 15, установленный на этапе калибровки, нарушается. Его восстанавливают путем изменения длительности интервалов коммутации TI и Т2, регулируя длительность коммутирующих импульсов, вырабатываемых генератором 17. Условия баланса амплитуд в этом случае записывается следующим образом: .иК)/К) ,(}K,,,((dt,

гдеTI и Т2 - интервалы коммутации (т1+Т2);

/С5(®о) К K5((f) -коэффициенты передачи исследуемой цепи 5 на соответствующих

частотах; f

и (о)о) и (а) - t/io) а-амплитуды

опорного и испытательного сигналов.

Учитывая равенство амплитуд f/((uo) и f/(co), после интегрирования получаем соотношение

/Г, К) А,J, К) tj-/Го (ш) Л,,, (ш) т,.

Так как коэффициенты передачи каналов опорной и испытательной частот выравнены на этапе калибровки, то справедливо соотношение

A.i. К) А:.,, (О)) /г.,. К) /г.,, (ш).

Используя выражение для частотной неравномерности исследуемого объекта, получим выражение (1) в виде

/ /TsCta)-AsCa) Jti.

А-5К)

Интервалы коммутации TI и Т2 фиксируются с помощью стандартного измерителя 18 длительности, который подключен к выходу генератора 17 коммутирующих импульсов с регулируемой длительностью.

Предложенное устройство позволяет измерить частотную погрешность объектов с произвольным видом связи между входом и выходом, повысить точность и чувствительность измерений в широкой полосе частот.

Формула изобретения

Измеритель частотных погрешностей делителей напряжения, содержащий генератор гармонических сигналов, интегратор, выход которого соединен с входом нуль-индикатора, и выпрямитель, вход которого соединен с выходом первого автоматического коммутатора, а выход - с входом второго

автоматического коммутатора, первый выход которого подключен к входу интегратора и к второму входу первого автоматического коммутатора, а

второй его выход соединен с первым входом первого автоматического коммутатора, управляющие входы первого и второго автоматических коммутаторов подключены к выходу генератора коммутирующих

импульсов регулируемой длительности и к входу измерителя длительности коммутирующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений в широкой полосе частот, в него введены второй генератор гармонических сигналов, два балансных смесителя, согласующий каскад, избирательный усилитель, третий автоматический коммутатор, переключатель и фильтры верхних и нижних частот,

причем входы первого балансного смесителя соединены с выходами первого и второго генераторов гармонических сигналов, а его выход соединен с входом переключателя, первый выход которого соединен с входной клеммой, а второй выход - с выходной клеммой делителя напряжения и с входом согласуюшего каскада, выход которого через параллельно включенные фильтры верхних и нижних частот соединены с соответствующими входами третьего автоматического коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора коммутирующих импульсов регулируемой длительности, а выход третьего автоматического коммутатора соединен с входом второго балансного смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого генератора, а его выход через избирательный усилитель соединен с первым входом первого автоматического коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 359607, кл. G 01 R 23/20, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 490026, кл. G 01 iR 27/02, 1974.