Устройство для измерения фазо- частотных отклонений полных сопротивлений непроволочных резисторов Советский патент 1980 года по МПК G01R27/02 

., УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОЧАСТОТНЫХ

(54)

ОТКЛОНЕНИЙ ПОЛНЩ СОПРОТИВЛЕНИЙ НЕПРОВОлдЩЬь

;,- -Г - ..;.

-Изобретение относится к области измерений, электрических величин и может использоваться для контроля частотных свойств непроволочных резисторов по допускаемым фазовым отклонениям в 5 бочем диапазоне частот. .

Известно устройство с одноканашьным усилительно-выпрямительным трактом для измерения фазовых углов по.пных сопротивлений резисторов, исполь-.Ю зук114ее кондейсатор в качестве образцовой меры постоянного фазового угла

WНедостатки этого устройства - низкая точность измерения фазового уг- s па, обусловленная потерями в конденсаторе и влиянием неконтролируемых реактйвностей при изменении частоты в широких пределах, и большие с:лу чайные погрешности из-за флуктуации 20 частоты питанхцего генератора.

Наибол.ее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство измерения частотных отклонений сопротивлений непроволочных ре-25 З.ИСТОРОВ без использования, образцового безреактивного резистора 2.

В лсачестве такого элемента применяют аналогичный крнтролируемому второй резистор, включенный в дийго- 30

1ЫХ

РЕЗИСТОРОВ

наль выпрямительного моста, выполненного из диодов маЛой проходной ем-кости. компенсационный (невыпрямительнь1й) мост из аналогичных диодов с подключенным контролируемом резистором исключает влияние емкостей диодов на частотные свойства контролируемого резистора. Выявление частотных отк.понений: модуля полного сопротивления контролируемого резистора производит.ся с помощью одБОКанального усилительно-выпрямительного тракта частоты коммутации при поочередном подключении последовательно соединенных выпрямительного и компенсационного мостов к источнику постоянного напряжения, к генератору перестраиваемой частоты.

Недостаток такого устройства соетоит в невозможности выявления фазовых отклонений контролируемого резистора относительно фазового угла на низкой частоте.

Целью изобретения является повышение -точности измерений и расширение частотного диапазона.

. Это достигается тем, что устройство, содержащее первый и второй генераторы гармонических колебаний, балансный смеситель, входы которого соединены с выходами.генераторов, а

ВЫХОДОМ соответственно соединенный с фильтрами верхних и нижних частот, выходы которых раздельно соеинены с входами автоматического пееключателя, выход которого соединен Я- ,. включенными компенсацйойным и выпрямительным MocTaivoi, . к выходным диагоналям которых подключены резисторы, низкочастотный усилитель частоты коммутации, соединенный с синхронным детекторе, вход управления которого и вход управления автоматического переключателя соединены с низкочастотным генератором, и выходной индикатор, снабжено двумя последовательно соединенными фаз.овращателями, вход первого и которых соединен с выходом фильтра нижних частот, а выход второго .- с одним из входов автоматического переключателя, а также вторым балансным смесителем, избирательным усилителем и фазовым детектором, причем первый вход второго балансного смесителя подключён к соединёйньгмвёршйнам диагоналей компенсационного и выпрямительного мостов, второй вход его соединен с выходом первого генератора, к выходу второго балансного смесителя через избирательный усили- . тель подключен первый вход фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго генератора, выход фазового детектора через уси-: литель частоты коммутации и синхронный детектор соединён с индикаторе. На чертеже представлена, функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генераторы 1 и 2 гармонических колебаний соединенные с вхОцами балансного смесителя 3, к выходу которого подключены фильтры вё)хних 4 и нижних 5 частот. Выходы фильтров соединены раздельно с входами автоматического переключателя 6. Между выходом фильт{ia 5 и одним входом переключателя 6 включены последовательно соединен- , ные установочный 7 и отсчетный 8 фазовращатели фиксированной частоты. Переключатель 6 управляется низкочастотным генератором 9 частоты коммутации. Выход переключателя 6 соединен с последовательным соединением выпрямительного 10 и компёнса- ционного 11 мостов, к клеммам выхбдных диагоналей которых подключены одинаковые по конструкции и номиналу вспомогательный 12 и контролируемый 13 резисторы. Средяяя т очка; прслёйовательного включения мостов 10 и 11 соединена с первым входом второго балансного смесителя 14, второй вход ко

tcjpQ-fo соеди ® С выходил генератора 1. Выход балансног.р смесителя 14 через избирательный усилитель 15, настроенный на частоту колебаний генератора 2, соединен с первым входом

фазового детектора 16, второй вход которого соединен с выходом генератора 2. Выход детектора 16 через усилитель 17 частоты коммутации соединен с синхроинь детектором 18, цепь управления которого подключена к генератору 9. Устройство содержит также индикатор 19} ключ 20 шунтирует выпрямительный ыост 10 при замыкании.

Устройство работает следующим образом.

Колебания генераторов 1 и 2 соответственно сое () и. osCuax. «Чй) сманивают в смесителе 3, получая двухчастотный

сигнал:

J°(

,°(.2)l

гд1в S;| - крутй:Ька преобразования смесителя 3.

5 Фильтр 5 нижних частот выделяет колебания разностной частоты, используемые в качестве опорного сигнала фиксированной частоты ((Mi-iVa-iMo const). Фильтр 4 верхних частот вьзделяет коQ лебания суммарной частоты(iu wa-uo),

используемое как испытательный сигнал переменной частоты. Переключателем 6, управляемьйл напряжением генератора 9, формируются пакеты ко- лебаний опорного и испытательного

сигналов (частота 51 напряжения генератора 9 выбирается значительно меньше разностной частоты опорного сигнала ft «cuo ). Пакеты напряжений суммарной и разйостной частот поочередно поступают на последовательно включенные выпрялеттельный (симметричный двухполупериоднЕ) 10 и компенсационный 11 мосты, к клеммам выходных диагоналей которых присоединены одинаковые по конструкции и номиналу вспомогательный 12 и контролируемый 13 резисторы. При действии напряжений низкой разностной частоты через мосты 10, 11 и резисторы 12, 13 прося текает ток, амплитуда которого обратно пропорциональная сумме сопротивлений резистора 12 на постоянном токе R и модулю,полного сопротивления резистора 13 на переменном токе этой частоты . Фаза падения напряже55 нИЯ на резисторе 13 определяется его фазовым УГЛОМ Чо и не зависит от фазового угла вспомогательного резистора 12..

Амплитуда и фаза падения напряже60 НИЯ при действии На мосты и резисторы колебаний суммарной частоты определяются модулем полного сопротивления контролируемого резистора 13 Zu) Т) и его фазовым углом Ч на этой gS частоте Чfo (где Чо, -частотные отклонения соответственно модля и фазового угла резистора на испытательной частоте относительно опорной частоты UJp )

Колебания, снимаемые с контролируемого резистора 13, смешивают в оме-, ситёле 14. В результате смеишвания первых гармоник суммарной (Ш -t Wa) и разностной (uL)) частот с колебаниями генератора на выходе смесителя 14 в оба полупериода коммутации образуются, составляющие колебаний одной частоты (Й2« Фазы этих колебаний различаются на величину д4 S соседних полупериодах коммутацийj так как фазовый угол Чо входит в на чальную фазу колебаний в оба полупериода коммутаций. Сигнал, состоящий из пакетов одночастотных колебаний частоты , представляет собой одно непрерывное напряжение, модулированное по фазе с индексом модуляции iVMf {в общем случае имеет место модуляция и по амплитуде приу-О) с частотой коммутации Si . Модулированное напряжение усиливается избирательным усилителем 15, сравнивается по фазе фазовым детектором 16 с напряжением частоты (DU генератора 2.

Фазовые сдвиги, вносимые усилителем 15 на частоте ly s измецяю.т индекс фазовой модуляции колебаний, так как они добавляются к фазе каждого пакета. Модулированное напряжение поступает на фазовый детектор 1б, который содержит цепь ограничения амплитуды, поэтому в выходном напряжении фазового, детектора содержится переменная Составляющая частоты коммутации Л с амплитудой, прО11орционапьной тблькр индексу фазовой модуляции (Ч Это напряжение усиливается усилителем 17 и выпрямляется синхронным детектором 18, управляекилм напряжением генератора 9. Выходное напряжение, пропорциональное фазо- / .частотному отклонению Л.р контролируемого. резистора 13, на частоте (D относительно частоты фо измеря тся индикатором 19.

Подача напряжения частоты и;«j на управлявший вход фазового детектора 16 приводит к тому, что колебания других 4acTOTX UJ -va)2),(. - WaV и продукты смешивания высших гармоник колебаний суммарной и разностной частот, образующиеся на выходе смесителя 14, не сравниваются по фазе и поэтому не влияют на точность измерения .

Дальнейшее повышение точности измерения происходит за счет исключения влияния дополнительных фазовых сдвигов фильтров 5 и 6, возникающих при изменении частоты испытательного сигнала в широком диапазоне частот. Для этого перед началом измерений мост 10 закорачивают ключом 20, и

767665 .

на вход смесителя 14 непосредственно поступают колебания с фильтров 4 и 5. Колебания частот Шд и : ца при этом непосредственно .смешивают с колебаниями .ты tii генератора 1 в смесителе 14. Фазовый сдвиг, вносимый фильтрами, создает на рыходе фазового детектора 16 переменную составляющую частоты St , которая далее усиливается, выпрямляется и. измеряется индикаторе 19. Установочным фазовращателем 7 регулируют фазовый сдвиг колебаний до исчезновения переменной составляющей напряжения (нулевое показание индикатора 19). Размыканием ключа 20 пропускают пакеты коле баний через последовательное соединение мостоь 10 и 11, и на вход смесителя Д4 поступает падение напряжения с контролируемого резистора 13. Отчетным фазовращателем 8 устанавливают такой фазовый сдвиг, при котором вновь исчезает переменная составляющая напряжения на выходе фазового детектора 16. При отсчитываеный фазовый сдвиг равен фазочастотно(у отклонению полного сопротивления непроволочного резистора 13 на частоте испытательного сигнала относительно частоты опорного сигнала. Изменяя частоту испыт1атёльного сигнала в широком диапазоне значений ш Ufa iVar и сохраняя постоянство опорной частоты - (JU а Шо ) определяют фазочастотные отклонения непроволочного резистора в широком диапазоне часто. Йбочередное прохождение испытательногб и опорного еигналоб через Одни и те ясе преобразовательные звенья позволяет иабежать влияния вносимых ими фазовых сдвигов на измеряемое отклонение.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазочастотных Отклонений полных сопротивлений непроволочных резисторов, содержащёе первый и второй генераторы гармонических колебаний, балансный смеситель , входы которого соединены с выходами генераторов, а выходом соответстйенйо соединенный с фильтрами верхних и нижних частот, выходы которых раздельно соединены с входами автоматического переключателя, выход которого соединен с последоеательйо включенными компенсационным и выпрямительным. мостами, к выходным диагоналям которых подключены резисторы, низкочастотный усилитель частоты коммутации, соединенный с синхронным детектором, вход управления которого и вход управления автоматического переключателя соединены с низкочастотным коммутационным генератором, и выходной индикатор, о т л и ч а ю щ .е ес я тем, что, с .целью повышения точности измерений и расширения частотного диапазона, оно снабжено двумя последовательно соединенными фазовращателями, вход первого из которых соединен с выходом фильтра нижних частот, а выход второго - с одним из входов автоматического переключателя, а также вторым балансным смесителем, избирательным усилителем и фазовым детектором, причем первый вход второго балансного смесителя подключен к соединенным вершинам диагоналей . компенсационйого и выпрямительного мостов, второй вход его соединен с выходом первого генератора, к выходу второго балансного смесителя че-. рез H36HpaTejibHfcifi усилитель подключен первый вход фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго, генератора, выход фазового детектора через усилитель частоты коммутации и синхронный детекто соединен с индикатором.

Источники инфррмации принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 156243, кл. Q 01 .27/00, 1963 (аналог).

2.Авторское свидетельство СССР 518739, кл. Q01 R 27/00, 1976 (прототип).