Автоматический четырехдетекторный измеритель комплексных параметров Советский патент 1980 года по МПК G01R27/02 

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЧЕТЫРЕХДЕТЕКТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис- . . пользовано для измерения полных сопротивлений и комплексных коэффициен- j тов передачи преобразователей электрических сигналов, а также для снятия амплитудно-фазочастотных характеристик преобразователей механических сигналов в диапазонах низких и инфраниз- ю ких частот.

Известен аналоговый измеритель комплексного коэффициента передачи четырехполюсников, содержащий опорный генератор и множительное устройство «е на операционных усилителях, снабженное термопреобразователями, амплитудным детектором, магнитоэлектрическими логометрами и переключателем, причем нагреватели термопреобразоватё- 20 лей подключены к выходам операционных усилителей, а их термопары, включенные попарно и встречно, соединены со входами дифференциальных усилителей, выход каждого из которых через 25 фильтр нижних частот соединен с одной из обмоток магнитоэлектрических логометров, а вход амплитудного детектора соединен с опорным входом прибора, а его выход -с нагревателем

тгермопреобразователя, термопара которого через усилитель связана со вторыми обмотками магнитоэлектрических логометров, а через переключатель - с нагревателем преобразователя l.

Недостатками измерителя .являются нёавтоматический характер измерений, что приводит к необходимости дополнительных расчетов для определения модуля и фазы комплексных коэффициентов передачи четырехполюсников, ограниченные функциональные возможности, что не позволяет производить измерения полных сопротивлений двухполюсников, относительная сложность конструкции и большое время измерений на инфранизких частотах, определяемое постоянной фильтров нижних частот.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет- . ся автоматический четьфехдетекторный измеритель комплексных параметров СВЧ-тракта, содержаний генератор перестраиваемой частоты, мостовой измерительный блок, фазосдвигающие блоки на базе двойных вОлноводных тройников и ВОЛНОВОДНЫХ отрезков, четыре сумматора опорного и измеряемого сигналов, четыре детектора-квадратора, четыре фильтра нижних частот, два дифференциальных усилителя и электроннолучевой индикатор 2.

Недостатками данного устройства являются большое время измерений в диапазоне низких и инфранизких частот, определяемое постоянной времени фильтров нижних частот детекторных касксщов, малый коэффициент перекрытия диапазона частот, не превышающий 10, определяемый свойствами фазосдвигающих цепочек, сложность схемы и конструкции.

Цель изобретения - повышение быстродействия и увеличение широкополосности диапазона низких и инфранизких частот.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический четырехдетекторный измеритель комплексных параметров, содержащий генератор перестраиваемой частоты, первый выход которого соединен со входом измерительного блока, выход которого подключен к измерительным входам четырех сумматоров, выходы которых соединены соответствен.но с четырьмя детекторами-квадраторами, электроннолучевой индикатор, два дифференциальных усилителя, выходы которых соединены соответственно с двумя отклоняющими пластинами электроннолучевого индикатора,введены четыре блока запоминания амплитудных значений сигналов со сбросом памяти, входы которых соединены с выходами четырех детекторов-квадраторов, а выходы - со входами двух дифференциальных усилителей, четыре дополнительных выхода генератора перестраиваемой частоты подключены соответственно к опорным входам четырех сумматоров.

На -чертеже представлена блок-схема устройства в режиме измерения комплексных коэффициентов отражения двухполюсников (полных сопротивлений

Устройство содержит генератор 1 перестраиваемой частоты, например типа Гб-26, с основным выходом 2 и дополнительными выходами 3-6,измерительный блок 7 мостового типа с исследуемым двухполк1сником 8, сумматоры 9-12 детекторы-квадраторы 13-16, блоки 1720 для запоминания амплитудных значений Сигналов с автоматическим или ручным сбросом памяти, дифференциальные ус.илители 21 и 22, электроннолучевой индикатор 23.

Устройство работает следующим образом. .

Сигнал вида U sinuut (UQ -, амплитуда, Ц) - круговая частота, t - время) с основного выхода 2 генератора 1 поступает на мостовой измерительный блок 7 с исследуемым двухполюсником 8. С .выхода измерительного блока .7 сигнал вида

sin tot+if),

где k - коэффициент передачи измерительного блока 7; р - модуль коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 8;

Ч - фаза коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 8,

поступает на измерительные входы сумматоров 9-12.

С дополнительных выходов 3-6 гене{)атора 1 перестраиваемой частоты, имеющих фазы 0°, 90°, 180°, поступают на опорные выходы сумматоров 9-12 сигналы вида

UQ S i nvwt,

90°),

и s i n (cyt + 180° )

i n (oyt

% 270) i n (isrt o

Напряжения, поступающие на входы етекторов-квадраторов 13-16, имеют ид

Ug, k i n ((Ot+4)+k,UoS i nuwt ,

.1.rl./.-.ti.

UQ s i n («ut+q) +

и

,г

6Xl4

+ k2,UoSin (uDt + 180°) ,

0

(ш.t|м) +

ik pUpSin (u TjUpSinCuot + ).

B)(16 (« + )

k Ugsin (uut + 2700), де k - коэффициент передачи сумматора для измеряемого сигнала;

k - коэффициент передачи сумматора для опорного сигнала.

Можно принять kj k, k, а k 1

На выходах детекторов-квадраторов 13-16 амплитуды напряжений описываются, выражениями j

U5,..,,., kn Uo(1 P:J2fcosЧ), Cx; с№(,- 2pcos.), ивыМ5 k|kAUMHfV2psin4) (UJ)- 2psin4), 0 гДб л, коэффициент передачи сигнала детектором-квадратором. Аналогичными выражениями описываются и постоянные напряжения, которые появляются на выходах блоков 17-20 для запоминания амплитудных значений сигналов.

В результате попарного вычитания этих постоянных напряжений дифференциальными усилиями получаем

г .ЯcosЧ,

kj k k ujiipsin, где ku - коэффициент передачи дифференциального усилителя.

После подачи сигналов (i цьш и Uo,tt,,« на электрониолучевой индикаJ.Z оЫо

тор 23 получаем на экране световое пятно, радиус отклонения которого от центра трубки R характеризует модуль коэффициента отражения, а угол отклонения радиус-вектора от вертиV

фазу коэффициента отражеИ5М

1-К

11вЫХ 21ВЫХ )с cVM%f

где k - чувствительность индикатора

Ч а ГС to и изм ---tg. и, .

Данньлй автоматический измеритель комплексных параметров обеспечивает измерения на ин франизких частотах за время, не более одного периода сигнаша в широком диапазоне частот. Сброс памяти позволяет многократно повторять измерения.

С помощью данного устройства можно также измерять комплексные коэффициенты передачи преобразователей электрических сигналов (четырехполюсников), а также комплексные коэффициенты передачи преобразователей механических сигналов (сейсмоприемников, микрофонов, гидрофонов и т.д.), меняя лишь конструктивное выполнение измерительного блока 7.

Формула изобретения

Автоматический четырехдетекторный измеритель комплексных параметров, содержащий генератор перестраиваемой частоты, первый выход которого соединен со входом измерительного блока.

r SffiH

выход которого подключен к измерительным входам четырех сумматоров, выходы которых соединены соответственно с четырьмя детекторами-квадраторами, электроннолучевой индикатор,два дифференциальных усилителя, выходы которых соединены соответственно с двумя отклоняющими пластинами электроннолучевого индикатора, отличающийся, тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения широ0кополосности в диапазоне низких и инфранизких частот, введены четыре блока запоминания амплитудных значений сигналов со сбросом памяти, входы которых соединены с выходами четырех 5 детекторов-квадраторов, а выходы - со входами двух дифференциальных усилителей, четыре дополнительных выхода генератора перестраиваемой частоты подключены соответственно к опорным

0 входам четырех сумматоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

432427, кл. G 01 R 29/00, 10.02.72.

2.Бондаренко И.К., Дейнега Г.А.,

5 Маграчев З.В. Автоматизация измерений, параметров СВЧ-трактов.М., Советское радио, 1969, с. 24-26 (прототип).