Измеритель отношения переменных напряжений Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 

1

Измеритель отношения переменных напряжений предназначен для исполь.зования в электро- и радиотехнике, в частности, для измерения коэффициента передачи различных устройств на переменном токе.

Известны измерители отношения переменных напряжений, иcпoльзye ыe в радиоизмерительной технике, содержащие преобразователь одного из входных сигналов в напряжение другой частоты, усилитель с автоматическим регулятором усиления, работающим по одному из входных сигналов, и детектора сигнала отношения 1 .

Такие измерители характеризуются значительной погрешностью измерения, обусловленной погрешностью детекторов при работе.в широком динамическом ди апазоне частот и уровней входных сигналов, что сужает динамический диапазон измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является измеритель отношения переменных напряжений, содержащий коммутатор, усилитель и синхронизатор, соединенный с управ ляющим входом коммутатора 2.

в этом устройстве сначала коэффициент передащ-1 уси.пителя устанавливается обратно пропорциональным первому входному напряжению, а затем на усилитель поступает второе входное напряжение. После усилителя оно детектируется детектором сигнала отношения, на выходе которого выделяется постоянное напряжение, про10порциональное отношению входных напр.яжений.

Неидентичность частот.чых и вольтамперных характеристик детектора сигна.ла отношения к детектора в ав15томатическом регуляторе усиления, а также нелинейность их вольтамперных характеристик (ВАХ), приводит к значительному увеличению погрешности измерения в широком динамичес20ком диапазоне частот и уровней входных напряжений. Погрешность устройства зaпo п нaния регулирующего напряжения также приводит к увеличению погрешности измерения. Кроме того,

25 устройство имеет недостаточный динаМ1-1ческий диапазон измеряемых значений отношения, так как оно в ряде случаев позволяет измерять лишь отношение меньшего напряжения к боль30

t-i и не позволяет игмерять обра: , 1С зепичину, Пс1 практике это прпво Т к неудобствам, связанным с необ ,UiiocTb o проведения дополнительч вычислений величины обратной меренной,

11опь Исюбрегения - уменыление 1 iili и-зос и Tt расширение динамического диагкдэопа измеряемых значений отношеини переменных напряжений.

Это .г:(ОСГ1чгается тем, что измеритель отиишеннм переменных напряжений содержсадпй коммутатор, усилитель и CHiiKpoiiHsaTop, соединенный с упгзавляющнм входом когФ1утатора, введены регулитор, фильтры переменного и постояниохо напряжений, анаjio го-цифре ЗОЙ преобразователь, вычи.rniiiejib отноиемия ходов, источник опорного постоянного напряжения, суматор, один вход которого соединен с звыходом коммутатора, другой вход с источником опорного ПОСТОЯг НОГО

нащгЯжения, а выход - со входом усилителя, входы фильтров переменного и постоянного напряжений соединены с выходом усилителя, выход,фильтра переменного напряжения через регулятор соединен с управляющим входом усилителя,- а на выходе фильтра по стоянногО напря;кения включены последовательно соединенные аналого-цифророй П7реобразователь и вычислитель отношения кодов, управляющие входгза которых соединены с синхронизатором

Структурная схема измерителя отно1иеь;ий представлена на чертеже.

Измеритель отношения неременных напряжений содермсит ком .-:утатор 1,, сумматор 2, источник 3 опорного постоянного напряжения, -усилитель 4, фильтр 5 переменного нагфяжения, регулятор б, фильтр 7 постоянного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 8, вычислитель 9 отношения кодов, синхронизатор Ю.

Исследуем1 е напряжения при помощи коммутатора 1 поочередно подключаются к одному из входов сумматора 2, одновременно на другой вход сумматора подлается напрянение источни-Kci 3 onopHoio постоянного напряжения, сигнал переменного напряжения и постоянное напряжение, объединенные в сумматоре 2, поступают в усилитель 4, с выхода усилителя 4 усиленный сигнал разделяется - переменная составляющая сигнала поступает через фильтр 5 переменного напряжения на регулятор б, а постоянная составляющая поступает через фильтр 7 постоянного напряжения на анало1 о-цифровой преобразователь 8. Переменный сигнал в регуляторе б детектируется (преобразуется) в постоянное напряжение, которое усиливается и воздействует на усилитель 4 таким образом, что на выходе его переменное напряжение поддерживается всегда постоянным, следовательно;

,,,ц

где н U,j - напряжения исследуе «x сигналов на входе усилителя 4 ; ..

К и Kg коэффициенты передачи усилителя 4 при воздействии на него сиг-, налов Ц и Ugсоответственно.

Отсюда;UH Kj,

1 . (16)

Так как в усилителе одновременно с cигнaлaмli Uj и U -усиливается сиг5 нал источника 3 опорного постоянного напряжения, равный Eg на входе усилителя 4, то на выходе его полу-, чим:

Uoi--Eo rUo2 -Eo 2

(2)

и -О

где и

напряжения сигналов

О2

0-f постоянного напряжения на выходе усилителя 4 в моменты подачи на него напряжений и и и 2 соответственно .

(2;

имеет

,,,Uo

od

Ч -Ё

-о

Учитывая (16), Получим:

1J

и

02

-I

U,

1 - о

и Uj-,2noo4eа так как напряжение и редно поступают через фильтр 7 постоянного напряжения на АПЧ 8, где преобразуются в цифровые коды, то отношение этих кодов, вычисленное в цифpoвгJM вычислителе 9 отношения кодов, будет обратно пропорциональным отношению исследуемьлх напряжений. Синхронизатор 10 предназ-начен для синхронизации работы комм-утатора : , аналого-цифрового преобразователя 8 и вычислителя 9. При вьлполнении условия (la.) на выходе усилителя 4 и, следовательно, на выходе регулятора б уровень сигнала поддерживается постоянным, что снижает погрешность детектирования (преобразования) в широком динамическом диапазоне уровней входных напряжений U и и , обусловленной нелинейностью вольт-амперной характеристики, и наличие в устройстве только одного детектора снижает частотную погрешность измерения.

Таким оеэразом.. в устройстве исключается составляющие погрешности из-за неидентичности частотных характеристик детекторов и нелинейности их вольт-амперной характеристик, которые в аналогичных устройствах дости г ают 4 - б % . Формула изобретения Измеритель отношения переменных напряжений, содержащий коммутатор, усилитель и синхронизатор, соединен ный с управляющим входом коммутатора, отл,и чающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности и расширения динамического диапазона измеряемых значений отношений, в него введены регулятор, фильтры переменного и постоянного напряжений, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель отношения кодов, источник опорного постоянного напря жения, сумматор, один вход которого соединен с выходом коммутатора, дру гой вход - с источником опорного по стоянного напряжения, а выход - со входом усилителя, входы фильтров переменного и достоянного напряжений соединены с выходом усилителя, выхой фильтра переменного напряжения соединен через регулятор с управляющим входом усилителя, а на выходе фильт ра постоянного напряжения включены последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, управляющие входы которых соединены с синхронизатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка ФРГ № 1616096, кл. G01 R 19/10, 1972. 2.Жилинскас Р.-П.П. Измеритель отношения и их применение в радиоизмерительной технике. М., Советское радио , 1975.