Цифровой измеритель добротности Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 

(-54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ

- V . Изобретение относится к радиоизм рительной технике и может использоваться для измере шя параметров радиоэлементов, в частности для измерения добротности, емкости и индуктивности. В основу этих устройств положен метод вариации частоты. Так, известно устройство, содержащее генератор высокой частоты, колебательный контур и индикатор уровня выходного напряжения колебательного контура. В данном устройстве резонансную частоту и полосу пропускания 2 &f колебательного контура определяют по изменению уровня его выходного напряжения в пределах полосы пропускания частот контура при поддержании щ этой полосе постоянного уровня его входного напряжения рТ Недостатком данного устройства является трудность поддержания постоянного уровня входного напряжения и точного измерения относительных |изменений уровней выходного нащ я|жения колебательного контура в полох се пропускания. Кроме этого, указанное устройство непригодно для измерения малых добротностей. Известен также цифровой измеритель добротности C2J, содержащий генератор высокой частоты, иэмерительтшй контур с усипителем на выходе электронно-счётный частотомер, фазочувствительные блоки, настроенные на фазы -45, О®, , относительно тока пи тания контура , распределительное устройство и цифровс вычислитель. В основу известного измерителя добротности положен метод определения частот, соответствующих сдвигам фаз напряжения и тока -45°, 0°, +45®, а добротность вычисляется по формуле i- 45°-i-45. Недостатком известного измерителя добротности, является невысокая точ 8 ность измерения в связи с TRM, что в нем используются три фазочувствительных блока, каждый из которых вносит определенную погрешность измерения. Кроме этого, использование одного генератора высокой частоты вносит относительно большую погрешность определения разности частот. Исполь3OBaiffle в известном устройстве цифрового вычислителя делает его относительно сложным устройством. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в цифровой измеритель добротности содержащий генератор высокой частоты, измерительный блок с широкополосным усилителем на выходе, фазочувствител ный блок. Первый вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя, широкополосный фазовращатель и цифровой измеритель, введены последо вательно соединенные генератор низкой частоты, фазоинвертор, первый ключ и балансный модулятор, второй ключ, делитель частоты и блок управления, причем второй вход балансного модулятора соединен с выходом генера тора высокой частоты и входом делителя частоты, выход которого соедине с одним из входов цифрового измерителя, другой вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты, а выход балансного модулятора соединен с одним из входов широкополосного фазовращателя, выход О которого соединен со входом измерительного блока и с одним из входов второго ключа, другой вход которого соединен с выходом J: 45 широкополосного фазовращателя, выход второго ключа соединен со вторым входом фазочувствительного блока, при управляющие входы фазоинвертора и широкополосного фазовращателя соединены с вы ходом блока управления. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Выход генератора 1 высокой частоты подключен к первому входу балансного модулятора 2, ко второму входу которого через фазоинвертор 3 и первый ключ 4 подключен выход генератора 5 низкой частоты. К выходу балан ного модулятора 2 через широкополос ной усилитель 6 подключен вход фазо вращателя 7, указанные блоки образу ют широкополосный фазовращатель 8. 4 ыход 0° фазовращателя 7 соединен со; ходом измерительного блока 9, соержащего колебательный контур, и со вторым входом второго ключа 10. Выход измерительного блока 9 через шиокополосный усилитель 11 подключен к первому входу фазочувствительного. блока 12, содержащего фазовый детектор 13 и индикатор I4 настройки. Ко второму входу фазочувствительного бло ка 12 подключен выход второго ключа 10, первый вход которого подключен к выходу +45 фазовращателя 7. Выход блока 15 управления соединен с-управляюш ими входами фазоинвертора 3 и фазовращателя 7. Первый вход цифрового измерителя 16 через делитель 17 частоты подключен к выходу генератора. 1 высокой частоты, а второй его вход подключен к выходу генератора 5 низкой частоты. Устройство работает следующим образом. При закрытом ключе 4, закрытом канале -45 ключа 10 и открытом канале его О на измерительный блок 9 через балансный модулятор 2, широкополосный усилитель 6 и фазовращатель 7 от генератора 1 высокой частоты подается, напряжение с заданной несущей частотой fg. Измерительный блок 9 настраивают на заданную несущую частоту f(j. При резонансе колебательного KOHTy i pa измерительного блока 9 напряжение на его выходе и на выходе широкополосного усилителя I1 будет сдвинуто по отношению к опорному напряжению, . подаваемому на фазочувствительный блок 12 с выхода фазовращателя 7 на 90 , при этом амплитудно-фазовая характеристика фазочувстзительного 0лока 12 проходит через нуль. Таким образом, момент настройки в резонанс фиксируется фазочувствительным блоком 12 по прохождении его амплитуднофазовой характеристики через нуль. , При открытом ключе 4, открытом канале 45 ключа 10 и закрытом его канале о производится расстройка колебательного контура измерительного блока 9 по частоте генератором 5 низкой частоты. Б этом, режиме работы устройства на выходе балансного модулятора 2 получают напряжение с частотой f о- Р этом частота изменения знака составляющей определяется частотой инвертирования фазы на

0 и 180 фазоинвертором 3, управляеыын блоком 15 управления, частота управляющих импульсов которого должна быть Fnf,piO,l ,ц. При расстройке ко лебательного контура измерительного блока 9 на i45° напряжение на его вц ходе и на выходе широкополосного уси лителя 11 будет сдвинуто по отношению к входному напряжению измеритель ного блока на р , при этом опорное напряжение, поступающее с вы хода ± 45° фазовращателя 7 через ключ 10 на второй вход фазочувствительног блока 12, изменяет фазу с помощью блока 15 управления соответственно на 1:45° При указанном соотношении фаз выходного напряжения измерительного блока 9 и опорного напряжения амплитудно-фазовая характиристика также проходит через нуль. Таким образом, момент определения частоты растройки, соответствующий сдвигу фаз выходного напряжения измерительного блока по отношению к опорному н о пряжению Hat45 , фиксируется фазочувствительным блоком 12, также как и при резонансе, по прохождении его амплитудно-фазовой характеристики че рез нуль. . . . Делитель 17 частоты делит, частоту выходного напряжения генератора 1 вы сокой частоты на 2, а цифровой.измеритель 16 производит непосредственны отсчет добротности 2Pt45° Предлагаемый цифровой измеритель добротности экспериментально опробован на частоте 1 кГц - 100 кГц и обе печивает точность измерения добротности колебательного контура не хуже t 0,1%.

Формула изобретения Цифровой измеритель добротности, сод,ержащий генератор высокой частоты, измерительный блок с широкополосным усилителем на вьрсоде,фазочувствительный блок,первый вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя, широкополосный фазовращатель, цифровой измеритель, отличающийс я тем, что, с целью повьш1е11ия точности измерения, в него введены последовательно соединенные генератор низкой частоты, фазойнвертор, первый ключ и балансный модулятор, второй ключ,делитель частоты и блок управления, причем второй вход балансного модулятора соединен с выходом генератора высокой частоты и входом делителя частоты, выход которого соединен с одним из входов цифрового измерителя, другой вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты, а выход балансного модулятора соединен с одним из входов широкополосного фазовращателя, выход о которого соединен со входом измерительного блока и с одним из входов второго ключа, другой вход которого соединен с выходом 145° широкополосного фазовращателя, выход второго ключа соединен со вторым входом фазочувствительного блока, при этом управляющие входы фазоинвертора и широкополосного фазовращателя соединены с выходом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Грохольский А.Л. Измерители добротности - куметры. Новосибирск, Наука, 1966, с. 43. 2.Авторское свидетельство СССР № 243715, кл. G 01 R 27/26, 02.04.68 (прототип).