Автоматическое устройство для измерения добротности элементов колебательного контура Советский патент 1980 года по МПК G01R27/26 

Тров ограничителей и широкополосных усилителей под действием дестабилизирующих внешних факторов (изменение температурыр влажности и давления окружающей среды).

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем что в автоматическое устройство для измерения добротности элементов колебательного контура, содержащее два широкополосных усилителя, одни входы которых объединены и соединены со входом блока автоматической установки уровня напряжения и с выходом измерительного блока, вход последнего соединен с выходом ограничителя, один вход которого соединен с выходом первого широкополосного усилителя,- а управляющий вход ограничителя соединен с.выходом блока автоматической установки уровня напряжения, выход второго широкополосного усилителя соединен со входом эквивалента входного сопротивления измерительного блока и с одним из входов первого блока автоматической регулировки усиления, выход которого соединен с другим входом второго широкополосного усилителя, введены второй блок автоматической регулировки усиления, блок измерения отношения напряжения и блок измерения частоты, причем один и другой входы второго блока автоматической регулировки усиления соответственно соединены со входом и выходом ограничителя, выход последнего также соединен , с одним из входов первого блока автоматической регулировки усиления, управляющие входы каждого блока автоматической регулировки усиления соединены с выходом блока автоматической установки уровня напряжения, а выход второго блока автоматической регулировки усиления соединен с другим входом первого широкополосного усилителя, выход эквивалента входного сопротивления измерительного блока соединен с одним из входов блока измерения отношения напряжения, другой вход последнего соединен с выходом измерительного блока и со входом блока измерения частоты.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема автоматического устройства для измерения добротности элементов колебательного контура.

Устройство содержит измерительный блок 1, состоящий из колебательного контура входного и выходного элементов связи. Выход измерительног блока 1 соединен со входами широкополосных усилителей 2 и 3. Широкополосный усилитель 2 содержит последовательно соединенные блок 4 усиления и блок 5 поддержания постоянного сдвига фаз напряжений Имеется

также блок б автоматической установки уровня напряжения, подключенный к выходу измерительного блока 1. Блок 6 автоматической установки уровня напряжения содержит последовательно соединенные блок 7 сравнения напряжений и регулятор 8 уровня ограничения, при этом к одному входу блока 7 сравнения напряжений подключён источник 9 постоянного опорного напряжения, а к другому входу блока 7 сравнения напряжения подключен выход измерительного блока 1. Устройство содержит также ограничитель 10, соединенный входом с выходом первого широкополосного усилителя 2, выходом - со входом измерительного блока 1, а управляющим входом - с выходом блока 6 автоматической установки уровня напряжения. Имеется также эквивалент 11 входного сопротивления измерительного блока.

В описываемом варианте в качестве такого эквивалента входного сопротивления измерительного блока 1 использован широкополосный трансформатор, выполненный аналогично в,ходному элементу, связи измерительного блока 1. Эквивалент входного сопротивления измерительного блока 1 подключен входом к выходу второго широкополосного усилителя 3 и к одному из входов блока 12 автоматической регулировки усиления. Блок 12 содержит последовательно соединенные блок

13сравнения напряжений и регулятор

14коэффициента усиления. Выход блока 12 соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя 3, а второй его вход, соединен

со входом измерительного блока 1.

Устройство содержит блок 15 измерения отношения напряжений, соединенный входами с выходом эквивалента 11 входного сопротивления измерительного блока и с выходом измерительного блока 1. Имеется также блок 16 измерения частоты, электрически связанный с высокочастотным трактом устройства. Устройство содержит и второй блок 17 автоматической регулировки усиления, аналогичный блоку 12, и содержит блок 18 сравнения и регулятор 19 коэффициента усиления. Блок 17 подключен входами ко входу и выходу ограничителя 10, выходом к управляющему входу первого широкополосного усилителя 2. Управляющий входы блока 12 и 17. соединены с выходом блока 6 автоматической установки уровня напряжения.

Работа автоматического устройства для измерения добротности элементов колебательного контура заключается в следующем,

В начальный момент времени, после подключения измеряемого элемента к измерительнсяку блоку 1, широкополосные усилители 2 и 3 имеют мак|симальные коэффициенты усиления, а ограничитель 10 имеет максимальный уровень ограничения. За счет обеспечения .блоком 5 поддержания постоянного сдвига фаз напряжений баланса фаз в системе: широкополосный усилитель 2 - ограничитель 10 - измерительный блок 1, наступает автогенераторный режим, при котором на выходе измерительного блока 1 лавинообразно нарастает напряжение с частотой, равной собственной резонансной частоте колебательного контура, входямего в состав измерительнрго блока 1

При достижении выходного напряжения блока 1 значения равного заданному уровню, которое устанавливается источником 9 постоянного опорного напряжения, на выходе блока 7 сравнения появляется напряжение ошибки, которое преобразуется в регуляторе 8 уровня ограничения В; управляющее напряжение. Этим напряжением регулируется уровень ограничения ограничителя 10 и устанавливается до величины, обеспечивающей условия баланса амплитуд в установившемся режиме автогенераторно системы. При этом на входы блоков 13 и 18 сравнения блоков 12 и 17 автоматической регулировки усиления поступают высокочастотные напряжения, неограниченные с выходов широкополосных усилителей 2 и 3 и ограниченные с выхода ограничителя 10. Разности напряжений между амплитудными значениями неограниченных напряжений и ограниченных вырабатывают в блоках 13 и 18 сравнения приращения напряжений, которые преобразуются в регуляторах коэффициента усиления 14 и 19 в управляющие напряжения. Этими напряжения «ш регулируются коэффициенты усиления широкополосных усилителей 2 и 3 до значений, при которых устанавливаются заданные отношения амплитуд неограниченных напряжений на выходах широкополосных усилителей 2 и 3 к амплитуде ограниченного напряжения на выходе ограничителя 10. Для обеспечения постоянного отношения амплитуды неограниченного напряжения к амплитуде ограниченного напряжения при различных уровнях ограничения, который определяется величиной измеряемой добротности одновременно с автоматической установкой уровня ограничения ограничителя 10 управляющим напряжением с регулятора 8 изменяются коэффициенты усиления регуляторов 14 и 19,

Для учета частотной зависимости коэффициента трансформации входного элемента связи измерительного блока 1 к выходу широкополосного усилителя 3 подключен эквивалент 11 входного сопротивления измерительного блока, который электрически и конСтруктивно выполнен аналогично входному элементу связи измерительного блока 1.

В связи с тем, что коэффициенты усиления широкополосных усилителей 2 и 3 устанавливаются по отношению одного уровня напряжения, а именно по отношению уровня ограничения ограничителя Ю, коэффициенты усилет ния этих усилителей устанавливаютсяодинаковыми и в этом случае доброт0ность будет определяться как отношение напряжений с выхода измерительного блока 1 с выхода эквивалента 11 входного сопротивления измерительного блока с учетом коэффициента трансфор5мации выходного элемента связи измерительного блока 1 и коэффициента первой гармоники ограниченного напряжения на выходе ограничителя 10. Так как отношения амплитуд неограничен0ного и ограниченного напряжений независимо от измеряемой добротности остается постоянное,остается постоянным и коэффициент первой гармоники ограниченного напряжения, а следова5тельно исключается погрешность измерения добротности за счет искажения формы кривой напряжения на входе измерительного блока 1. При этом обеспечивается устойчивый непрерывный авто0колебательный режим в широком диапазоне частот и измеряемых добротноетей, так как ограничитель 10 для автогенераторной системы является безынерционным. В связи с тем, что

5 коэффициент усиления широкополосных усилителей 2 .и 3 устанавливаются по отношению одного уровня напряжения (одного ограничителя) независимо друг от друга отдельными блоками соответственно 17 и 12 автоматичес0кой регулировки усиления, исключается погрешность за счет разброса параметров элементов широкополосных усилителей 2, 3, а также за счет дестабилизирующих внешних факторов,

5 изменяющих параметры элементов ограничителя 10 и широкополосных усилителей 2 и 3.

Отношение напряженки, или добрют-. ность, измеряется блоком 15 измере0ния отношения напряжения. Частота измеряется блоком измерения частоты 1б, а устанавливается конденсаторе переменной олкости измерительного блока 1.

5

Формула изобретения

Автоматическое устройство для измерения добротности элементов колебательного контура, содержащее два

широкополосных усилителя, одни входы которых объединены и соединены со входом блока автоматической установки уровня напряжения и с выходом иЗ

65 мерительного блока, вход последнего.