Цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи Советский патент 1980 года по МПК G01R19/26 

f

Изобретение относится к электроиз (верительной технике и предназначено для использования при построении приборов, контролирующих амплитуднофазочастотные характеристики четырехполюсников .

Известен измеритель комплексного коэффициента передачи, выполненный на аналоговых составных элементах и содержащий в частности, опорный генератор, амплитудный детектор, магнитоэлектрические логомеры, перектпочатель и множительный блок на операционных усилителях, к выходам которых подключены нагреватели термопреобразователя ij .

Известное устройство обеспечивает контроль только по одному измерительному входу, причем характеризируется невысокой точностью, которая резко снижается в диапазоне частот менее 1 Гц.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи, содержащий в частности, основной преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен со входом генератора пилообразного напряжения.

, нуль-орган перехода напряжения через нуль, один из входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а другой вход - к

5 шине нулевого потенциаша, двухпозиционный перек/ночатель, входы которого соединены со входом опорного канала и с выходом источника эталонного напряжения, интегратор, генератор пульсов, измеритель периода, в каждом измерительном канале - первый нульорган равенства напряжений, один из входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения,

t$ а выход - к одному из управлямиих входов первого счетного ключа, связанного по другому управляющему входу с выходом нуль-органов перехода напря :-ения через нуль, а по заполняюще2Q му входу - с выходом генератора импульсов, второй нуль-орган равенства напряжений, выход которого соединен с одним из управляющих входов второго счетного ключа, связанного по заполняющему входу с выходом генератора импульсов, первый сигнальный ключ, установленный на входе измерительного канала, второй сигнальный ключ, вход которого подключен к выходу

ЭО двухпозиционного переключателя, два

реверсивных счетчика импульсов, одни входы которых соединены с выходом измерителя периодов, а другие входы с вы-ходами сдответствующих счетных ключей, два регистра, входы которых подключены к первым выходам соответствующих реверсивных счетчиков импульсов, блок деления,входы которого соединены с выходами.регистров и со вторьоми выходами реверсивных счетчиков импульсов. Многоканальность известного устройства обеспечивается за счет сочетания нескольких аналогичных схемных построений. При исследованиях динамических характеристик двигателей, строительных конструкций, планеров летательных аппаратов и т.п. представляет интерес измерения п реакций четырехполюсников на опорный (испытательный) сигнал, причем число точек, в которых необходимо выполнить одновре- менные измерения, достигает сотен 2.

Однако такой принцип обеспечения многоканальности является весьма сложным.

Цель изобретения - упрощение подобного измерительного устройства.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи, содержащий основной преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен со входом генератора пилообразного напряжения, нульорган перехода напря;:сения через нуль, один из входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а другой вход - к шине нулевого потенциала, двухпозиционный переключатель, входы которого соединены со входом опорного канала и с выходом источника эталонного напряжения, интегратор, генератор импульсов, измеритель периода, в казэдом измерительном канале - первый нуль-орган равенства напряжения, один из входов которого подключен к выходу .генератора пилообразного напряжения, а выход - к одному из управляющих входов первого счетного ключа, связанного по другому управляющему входу с выходом нуль-органа перехода напряжения через нуль, а по заполняющему - с выходом генератора импульсов, второй нуль-орган равенства напряжений, выход которого соединен с одним из управляющих входов второго счетного ключа, связанного по заполняющему входу с выходом генератора импульсов, первый сигнальный ключ, установленный на входе измерительного канала, второй сигнальный ключ, вход которого подключен к выт ходу двухпозиционного переключателя, два реверсивных счетчика импульсов, одни входы которых соединены с выходом измерителя периодов, а другие входы - с выходами соответствующих

счетных ключей, два .регистра, входы которых подключены к первым выходам соответствующих реверсивных счетчиков импульсов, блок деления, входы которого соединены с выходами регистра и со вторыми выходами реверсивных счетчиков импульсов, введены дополнительные преобразователь напряжения в частоту, генератор пилообразного напряжения и нуль-орган перехода напряжения через нуль, причем

вход дополнительного преобразователя напряжения в частоту Подключен к вых.оду интегратора, а выход - ко вхолу дополнительного генератора пилообразного напряжения, выход дополнительного генератора пилообразного напряжения соединен с одним из входов второго нуль-органа равенства напряжений каждого измерительного канала с одним из входов дополнительного нуль-органа перехода напряжения через нуль, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выходк другому управляющему входу второго счетного к.люча каждого измерительного канала, другие ходы первого и второго нуль-органов равенства напряжений каждого измерительного канала соединены с выходами соответствующих сигнальных ключей, а входы основного преобразователя напряжения в частоту, интегратора и измерителя периода связаны со входом опорного канала.

На чертеже, изображена функциональная схема предлагаемого цифрового многоканального измерителя комплексных коэффициентов передачи.

Измеритель содержит вход опорного канала 1, интегратор 2, преобразователи напряжения в частоту 3 и 4, генератор пилообразного напряжения 5 и 6, нуль-органы 7 и 8 перехода напряжения через нуль, измеритель Периода 9, генератор импульсов 10, двухпозиционный переключатель 11 с входными клеммами 12 (положение 1) и 13 (положение И).источник эталоннбго напряжения Т4, входы измерительных каналов 15fi, первые сигнальные ключи , вторые сигнальные ключи 17 17|1 , первые нуль-органы равенства напряжений 18f-18n , вторые нуль-органы равенства напряжений 19.19|1 , первые счетные ключи , .вторые счетные ключи , первые реверсивные счетчики импульсов , вторые реверсивные счетчики импульсов 23(-23пг первые регистры 24.f24п, вторые регистры , блоки деления .

Принцип де:рствия предлагаемого устройства,.можно проследить применительно к одному измерительному каналу например, первому.

Устрюйство работает в два такта, равных периоду Т измеряемого напряжения. В режиме измерения комплексно4го коэффициента передачи четырехполюсников переключатель 11 устанавли вается в положение 1. В первом такте открыт ключ 17f , ключ 16 закрыт. На вход преобразов теля напряжение в частоту 3 поступа ет опорное напряжение Don , так что частота импульсов на его выходе соо ветствует; . где: коэффициент преобразования преобразователя 3. На вход преобразователя напряжени в частоту 4 поступает проинтёгрированное интегратором 2 опорное напря жение имеющее фазу, отлича Ю1ДУЮСЯ на 90 от фазы опорного напряжения . Частота импульсов на вы ходе, преобразователя 4 определяется как; опинг. I где: KIJ - коэффициент преобра1ования .преобразователя 4. Кс1жлый импульс с выхода преобразователя 3 запускает генератор пило образного напряжения 5, а каждый им пульс с выхода преобразователя 4 генератор пилообразного напряжения Пилообразные напряжения с выходов генераторов 5 и 6 подводятся к нуль органгил 7 и 8, которые вьщеляют моменты перехода каждой пилы через ну левое значение, и к нуль-органам 18 и 19 , вьщелякяцим моменты равенства напряжений каждой пилы значениям опорного напряжения Ооп Далее с помощью ключей 20 и 21| формируются-промежутки времени, про порциональные мгновенным значениям опорного напряжения Д fi KjUo ; . где: к, и К - коэффициенты преобразования генераторов пилообразного напряже ния 5 и 6, зарактериз ющие наклон пилы гене раторов . В течение промежутков времени ц .и Л t импульсы с генератора импульсов 10 проходят на реверсивные счет чики 22 и 23 . Показание счетчика в конце первого такта соответствует Т о . SSM ond 1ч°где; U(.,n - амплитуда опорного напряжения;fj - частота генератора импуль сов 10. Показание счетчика в конце первого такта определяется как; тт fa fj At dt-K5,K t Оо ор опинг. Т- fj, , где; Ugp . - амплитуда проинтегрированного опорного напряжения, В конце первого такта показания счетчиков 22. и 23 переписываются соответственно в регистры 24 и 25 . Во втором такте ключ 17, закрывается, а ключ 16, открывается. На входы нуль-органов 18, и 19., поступает измеряемое напряжение и. При этом нуль-органы 18., и 19 выделяют моменты равенства пилообразных напряжений генераторов 5 и б значениям измеряемого напряжения Ux. Далее с помодью ключей 20 и 21 формируются промежутки времени, про-, порциональные мгновенным значениям измеряемого напряжения: , течение промежутков времени д. t и д t импульсы с генератора импульсов 10 проходят на реверсивные счетчики 22J и 23 . Показание счетчика 22 в конце второго такта соответствует, N5 5f, fjAtj,. dt K, K,f,. T J cos«P, где; Цд - амплитуда первой гармоники измеряемого напряжения; 45 - угол сдвига фаз между первой гармоникой измеряемого, напряжения Ux и опорные напряжением Uon . Показание счетчика 23j в конце второго такта определяется как; N 1 T- il|2ia«ei . о После окончания второго такта прюизводится деление в блоке деления 26 чисел N на Н.,и N на -Stf-;.Tr.- -s i -St-b -- l -. где;R и Q - показания устройства, пропорциональные действительной и мнимой составляющим комплексного коэффициента передачи, К - модуль комплексного коэффициента передачи. В режиме измерения комплексных значений напряжения на выходе исследуемого четырехполюсника переключатель 11 переводится в положение ilРабота устройства при этом происходит анёшогичным образом. В первом такте на входы нуль-органов 18 и 19, через открытый ключ 17j (ключ 16 закрыт)с выхода переключателя 11 поступает эталонное на пряжение С помощью ключей 20f и 21 формируются промежутки времен пропорциональные значению эталонног напряжения . Показание счетчика 22( в конце первого такта соответствует i.B S- iKnV VS- onVПоказание счетчика 23 в конце первого такта определяется как; fa Atb-K K f UonMHT. Uar.dt .tJHTUgT.T- fj . Во втором такте ключ 17 закрыва ется, а ключ 16 открывается. На входы нуль-органов 18/ и 19 поступает измеряемое напряжение , как и в режиме измерения комплексны коэффициентов передачи четырехполюс ников. Поэтому показания счетчиков 22 и 23 во втором такте одинаковы для .этих двух режимов работы устрой ства t т.е. N; N, ; N9 NT . После окончания второго такта пр изводится деление в блоке деления 26, N/ на Nj /и Ng на Nt. N7 IE и., с о s-P; . . NB „ м« Мь . где Уд и - показания устройств пропорцион аль ные действительной и мнимой составлянедим первой гармоники из меряемого напряжени на выходе исследуемого четырехполюсни ка. Таким образом, предложенное устройство обеспечивает измерение значений комплексньис коэффициентов передачи четырехполюсников и комплекс ных значений напряжений на их выходах по п измерительным каналам, при чем с высокой точностью (коэффициен ты преобразования К-,, Kq, К, К и частота f не входят в результаты измерений; и в широком диапазоне ча стот (период Т не входит в результаты измерений).При этом самые слож ные в конструктивном исполнении фун циональные узлы устройства 2-11 используются одновременно для любого числа п измерительных каналов. Формула изобретения Цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи, содержащий основной преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен со входом генератора пилообразного напряжения, нульорган перехода напряжения через нуль, один из входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а другой вход - к шине нулевого потенциала, двухпозиционный переключатель, входы которого соединены со входом опорного канала и с выходом источника эталонного напряжения, интегратор, генератор импульсов, измеритель периода, в каждом измерительном канале - первый нульорган равенства напряжений, один из входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а выход - к одному из управляющих входов первого счетного ключа, связанного по другому управляющему входу с выходом нуль-органа перехода напряжения через нуль, а по заполняющему входу с выходом генератора импульсов, второй нуль-орган равенства напряжений , которого соединен с одним из управляющих входов второго счетного 1хлюча, связанного по заполнякйдему входу с выходом генератора импульсов, первый сигнальный ключ, установленный на входе измерительного канала, второй сигнальный ключ, вход которого подключен к выходу двухпозиционного переключателя, два реверсивных счетчика импульсов, одни входы которых соединены с выходом измерителя периодов, а другие входы - с выходами соответствующих счетных ключей, два регистра, входы которых подключены к первым выходам соответствунвдих реверсивных счетчиков импульсов, блок деления, входы которого соединены с выходами регистра и со вторыми выходами реверсивных счетчиков импульсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены дополнительные преобразователь напряжения в частоту, генератор пилообразного напрях;ения и нуль-орган перехода напряжения через нуль, причем вход дополнительного преобразователя напряжения в частоту подключен к выходу интегратора, а выход - ко входу дополнительного генератора пилообразногоНапряжения, выход дополнительного генератора пилообразного напряжения соединен с одним из входов -второго нуль-органа равенства напряжений каждого измерительного канала с одним из входов дополнительного нуль-органа перехода напряжения через нуль, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциёша,а выход - к другрму управляющему входу второго счетного ключа

каждого измерительного канала; другие входы первого и второго нуль-органов равенства напряжений каждого измерительного канала соединены с выходами соответствующих сигнальных ключей, а :входы основного преобразователя напряжения в частоту, интегратора и измерителя периода связаны со входом опорного канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР : 432427, кл. G 01 R 29/00, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 653572, кл. G 01 R 19/26,1972.