Устройство для измерения квазипиковых и среднеквадратических значений напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, но может быть использовано также в радиоизмеритель-, ной.аппаратуре, например для контроля радиопомех.

Известно устройство для измерения квазипиковых значений напряжения, содержащее преобразователь амплитуды напряжения во временной интервал, выход которого соединен с входом триггера Шмитта, пороговый блок, вход которого подключен к первому выходу триггера Шмитта, и блок совпадения, входы которого соединены с вторым выходом триггера Шмитта и выходом порогового блока 1.

Недостатки данного устройства заключаются в значительной-инерционности измерения и ограниченньос фун.кциональных возможностях,не позволяющих, в частности,контролировать средне квадратические значения напряжения.

Наиболее , близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения квазипиковых и среднеквадратических значений напряжения, содержащее аттенюатори калибратор эталонного сигнала,выходы которых через один из переключателей соединены с входом усилителя высской частоты, блок частотного преобразования и усиления промежуточной частоты,вход которого подключен к выходу усилителя высокой частоты, а выход через другой переключатель к входам детекторов квазипиковых и среднеквадратических значений, выходной измерительный прибор, вход которого соединен с выходом усилителя

10 низкой частоты, группу блоков согласования, установленных на управляющих входах аттенюатора 2.

Недостаток известного устройства связан с весьма узким дингмическим

5 диапазоном измерения, обусловленным низкой эффективностью детекторов квазипиковых и среднеквадратических .значений при приеме одиночных импульсов.

20

Расширение динамического диапазона за счет увеличения мощности и.напряжения выходного каскада усилителя промежуточной частоты приводит к необходимости создания мощных источ25ников питания, т.е. в конечном счете к ухудшению весовых и габаритных характеристик известного устройства, а расширение динамического диапазона путем снижения начальных уровней

30 сигналов ограничивается нелинейное тью начального участка квазипикового детектора.- Расширение же динамического диапазона за счет дополните льных ручных регулировок входного аттенюатора недопустимо, поскольку исключает возможность работы устрой ства в автоматизированных режимах и тем более в автоматизированных системах измерения. Цель изобретения - расширение ди намичес1 ого диапазона измерения устройства без ухудшения его технико.экономических показателей. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения квазипиковых и среднеквадратических зна чений напряжения, содержащее аттенюатор и калибратор эталонного сигнала выходы которых через один из переключателей соединены с входом усилитё ля высокой частоты, блок частотного преобразования и усиления промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу усилителя высокой частоты, а выход через другой переключатель - к входам детекторов квазипиковых и среднеквадратических зна чений, выходной измерительный прибор, вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, группу блоков согласования, установленных на управляющих входах аттенюатора, введены.пороговые блоки нижнего и верхнего уровней, реверсивный сче чик импульсов. Дополнительный аттеню атор и дополнительная группа блоков согласования, причем входы пороговых блоков нижнего и верхнего уровней по ключены к выходу блока частотного преобразования и усиления промежуточной частоты , а выходы - к соответ ствующим входам реверсивного счетчика импульсов, сигнальный вход дополнительного Аттенюатора соединен с вы ходами детекторов квазипиковых и среднеквадратических значений, а выход. - с входом усилителя низкой частоты, дополнительная группа блоков согласования установлена на управляющих входах дополнительного аттенюатора, а выходы реверсивного счетчика импульсов подключены к входам обеих групп блоков согласования. Кроме того,пороговый блок нижнего уровня содержит последовательно включенные между входной и выходной клеммами пороговый детектор, пиковый детектор, согласующий каскад и импульсный генератор, вспомагательный детектор и инвертор, входы которых соединены соответственно с входом и выходом порогового.детектора, коньюнктора, входы которого подключены к выходам вспомогательного детектора и инвертора, а выход связан с выходом импульсного генератора На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения квазипиковых и среднеквадратических значений напряжения; на фиг. 2 - схемная реализация порогового блока нижнего уровня. Устройство содержит последовательно соединенные элементы регулирования сигнала, включающие входной аттенюатор 1 (фиг.1), переключатель.2 приема и калибровки, усилитель 3 высокой частоты (УВЧ), блок 4 частотного преобразования и усиления промежуточной частоты с преобразователем 5 высокой частоты в первую промежуточную частоту, усилителем б первой промежуточной частоты (УПЧ), преобразователем 7 первой промежуточной частоты во вторую промежуточную частоту, усилителем 8 второй промежуточной частоты (УПЧ), перестраиваемым гетеродином 9 и гетеродином 10 фиксированной частоты. Выход УПЧ 8 через переключатель И рода работ подключен к детектору 12 квазипиковых значений. Детекторы 12 и 13 последовательно соединены с выходными элементами регулирования, включающими выходной аттенюатор. 14, усилитель 15 низкой частоты (УНЧ) и выходной измерительный прибор 16. Калибратор 17 эталонного сигнала в процессе регулировки устройства включается в тракт с помощью переключателя 2. Гетеродин 9 соединен с преобразователем- 5 частоты,а гетеродин 10 - с преобразователем 7 частоты. Выход УПЧ 8 подключен к пороговому блоку 18 нижнего уровня и к пороговому блоку 19 верхнего уровня. Выходы пороговых блоков 18 и 19 соединены с входами реверсивного счетника 20 импульсов. Выходы счетчика 20 через блоки 21-26 согласования подключены к входам вход, ного аттенюатора 1 и выходного аттенюатора 14. Пороговый блок 18 нижнего уровня выполнен в виде последовательно вклюг ченных порогового детектора 27 (фиг. 2),пикового детектора 28, согласующего каскада 29 и импульсного генератора 30, а также содержит вспомсР гательный детектор 31 и инвертор 32, входы которых соединены соответственно с входом и выходом порогового детектора 27, и коньюнктор 33, входы которого подключены к выходам вспомогательного детектора 31 и инвертора 32. Устройство работает следующим образом. Поступающий на вход аттенюатора 1 сигнал регулируется по напряжению и частоте аттенюатором 1, УВЧ 3, преобразователем 5 частоты, УПЧ 6 преобразователем 7 частоты/ УПЧ за висимости от выбора рода работ, переключателем 11, преобразуется в постоянное напряжение или напряжение низкой частотьа детекторами 12 и 13 кв&эипиковых и среднеквадратических эначе1|ий. Далее сигнал регули1 уется аттенюатором 14 и УНЧ 15 и регистрируется выходным измерительным прибором. 16.

При увеличении входного сигнала и, как следствие, напряжения последовательности импульсных сигналов на выходе УПЧ 8 наступает момент, когда они оказываются выше порога, нижнего уровня. При этом на выходе порогового детектора 27 появляются импульсные сигналы, которые через пиковый детектор 28 и согласующий каскад 29 выключают импульсный генератор 30. Одновременно прекращают появляться импульсы на выходе коньюнктора 33. Таким образом, исчезают импульсы, устанавливающие счетчик 20 в начальное положение, и импульсы, заставлйющие работать счетчик 20 в обратном направлении.

При дальнейшем увеличении напряжения импульсных сигналов на выходе УПЧ 8 наступает момент, когда сигнал оказывается выше порога верхнего уровня. На выходе порогового блока 19 появляется импульс, который заставляет сработать первую декаду t счетчика 20. Последний через блоки 21-23 согласов,ания включает первую секцию входного аттенюатора 1, а через блоки 24-26 согласования выключает первую секцию выходного аттенюатора 14. При включении первой секции входного аттенюатора 1 усиление тракта уменьшается в п раз, а при выключении первой секции выходного аттенюат.ора 14 увеличивается в п раз. Таким образом, усиление тракта в результате не меняется, но уменьшение сигнала в h раз повходу снимает ограничение сигнала на последнем каскаде УПЧ 8.

При последующем увеличении входного сигнала переключается втЬрая декада счетчика 20, а первая декада устанавливается в начальное положение. Это приводит к включению второй и выключению первой секции входн.ого аттенюатора 1, а также к выключению второй и включению первой секций выходного аттенюатора 14. Усиление тракта до блока 4 частотного преобразования и усиления промежуточной частоты при этом уменьшается в п раз, а уси дение после блока 4 возрастает в п раз. Общее усиление тракта вновь не меняется.

При еще большем увеличении входного сигнала последовательно работают следующие декады счетчика 20 и секций аттенюаторов 1 и 14, уменьшая уровень сигнала на входе и увеличивая его на выходе тракта. Сигнал на

выходном измерительном приборе 16 при этом растет пропорционально входному сигналу, если УНЧ 15 имеет линейную характеристику, либо пропорционально логарифму отношений сигналов при логарифмической характеристике УНЧ 15.

При уменьшении входного сигнала наступает момент,когда исчезают импульсы на выходе порогового детектора Я7 и появляются импульсы на выходе коньюнктора 33, заставляющие счетчик. 20, входной аттенюатор 1 и выходной аттенюатор 14 работать в обратном направлении. При исчезновении импульсов на выходе порогового

детектора 27 через некоторое время пропадает напряжение на выходе пикового детектора 28, что приводит к включению импульсного генератора 30, который устанавливает счетчик 20 и

аттенюаторы 1 и 14 в начальное положение. Импульсный генератор 30 предотвращает возможность сбоя счетчика 20 при появлении на выходе УПЧ 8

случайных сигналов и удержив.ает его

в нулевом (начальном) положении при приеме непрерывный сигналов. Поскольку пиковый детектор 28 обладает инерционными свойствами при быстром уменьшении импульсных сигналов, резистивный счетчик 20 работает в обратном направлении мгновенно при появлении импульсов на выходе коньюнктора 33.

Предлагаемое устройство позволяет полностью исключить ограничение

в линейном тракте до блока 4 частотного преобразования и усиления промежуточной частоты. Ограничение сигнала после блока 4 легко снимается путем выполнения УНЧ 15 с лотарифмической характеристикой.

Таким образом, предлагаемое уст- ройство обладает расширенным динамическим диапазоном измерения квазипиковых и среднеквадратических значеНИИ напряжения. Кроме того, оно обес;1ечивает повышенную скорость измере.ния и возможность работы устройства в автоматизированных режимах и в автоматизированных измерительных комплек

Формула изобретения

1. Устройство для измерения квазипиковых и среднеквадратических значений напряжения, содержащее аттенюатор и калибратор эталонного сигнала, выходы которых через один из переключателей соединены с входом усилителя высокой частоты, блок частотного преобразования и усиления промежуточной частоты, вход которого подключенк выходу усилителя высокой частоты, а выход через другой переключатель - к входам детекторов