Комплексное поверочное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01R35/00 

. i Изобретени.е относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для поверки частотной, фазовой, временной, амплитудной и амплитудно-фазовой погрешностей измерительной аппаратуры различного назначения.

Известен генератор калиброванных интервалов, использующий метод переноса калиброванного фазового сдвига, заданного на низкой частоте, в область высоких и сверхвысоких частот ЕП. .

Однако такое устройство имеет ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия, источника калиброванных по амплитуде выходных сигналов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является калибратор временных интервалов, вырабатывающий прямоугольные колебания типа Меандр и короткие импульсные, соответствующие фронтам этих колебаний. Установка делителей частоты следования прямоугольных импульсов с регулируемыми фильтрам1 на выходе позволяет использовать этот калибратор как для поверки измерителей временных интервалов, так и для-поверки фазометров и частотомеров на фиксированных частотах. Достигнутые практические результаты позволяют произвести такую поверку с высокой

10 .точностью 23.

Однако при псУверке комплекса измерительной аппаратуры, работающей в определенном диапазоне частот,

15 требуется определять амплитудную и амплитудно-фазовую погрешности приборов, входящих в комплекс, что приводит к использованию ряда дополнительных приборов, которые зачастую

20 не могут обеспечить поверку в диапазоне частот.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, заклю391

чакмцееся в получении комбинированного по амплитуде выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее трехканальный задатчик фазовых сдвигов на низкоЯ частоте, подключенный к узлу переноса фазовых соотношений на высокую частоту,, два формирователя коротких импульсов в моменты переходов через нуль сигналов в двух каналах, соединенные с узлом переноса фазовых соотношений на высокую частоту, введены фазримпульсныйпреобразователь, входы которого подключены к выходам формирователей Коротких импульсов а выход - к входу регулируемого фильтра, и микропроцессор для расчета амплитуды выходного сигнала, причем .выходА1икро процессора под лючен к цифровым индикаторам, а выходы - к выводам задатчика фазовых сдвигов на низкой частоте.

На чертеже пр иведена блок-схема устройства.

Схема содержит опорный генератор 1 импульсов, блоки Z-j управления, делители 5-7 частоты, опорный генеpaTGip 8 высокой частоты, блоки ФАПЧ 9-11, делители 12-14 частоты с переменным коэффициентом деления, регулируемые фильтры , формирователи 18 «19 корбтких импульсов, фазоймпульс«ый прес разователь 20, до.полнительный регулируемый фильтр 21, микропроцессор 22, цифровой индикатор 23.

Устройство работает следующим образом.

Система, состоящая из блоков , предетавяяе собой трехканальное низкочастотное фазозадающее устройство, на выходе которого существуют,три сигнала равной частоты фазовый сдви между которыми регулируется дискретно единичными приращениями по 2Jf/W (где N - коэффициент деления блоков 5-7) в диапазоне 0-23Г. Фазовый сдвиг заданный на низкой частоте, переносится затем на высокую Macroty с помощью трехканальной системы ФАПЧ 9-1t и общего опорного генератора 8 высокой частоты Выходные сигналы блоков ФАПЧ поступают на делители 121 , которые имеют регулируемый коэффициент деления для получения на выходе устройства заданной сетки часто Регулирование временного интервала производится между фронтами коротких

4

импульсов формирователей 18 и 19, ус, тановленных на выходе делителей 12 и 13 и заданный фазовый сдвиг измеряется между синусоидальными сигналаи по выходу фильтров 15-17. Фазоимпульсный преобразователь 20 осуществляет преобразование заданного фазового сдвига Atf в длительностьt .импульсов, пропорциональную периоду

установленной выходной частоты, для чего достаточно начальной калибровкой установить t О при & 0. При регулировании фазовогосдвига ЗГ - ,р скважность импульсной поеледовательности на выходе преобразователя 20 изменяется 2 -ов и амплитуды гармоник изменяются по известному закону

АО 4 sinSnt/T

Jl - П.

где Е - амплитуда импульса;

п - номер гармоники; t/T - скважность импульсов.

Введение регулируемого фильтра 21, выделяющего нужную гармонику, позвояет получить на выходе устройства синусоидальный сигнал известной частоты с амплитудой, жестко связанной со скважностью импульсов, которая, . в Свою очередь, определяется заданным сдвигом фазы. Микропроцецсор 22,

мея данные о частоте следования, номере гармоники и амплитуде импульов, получает информацию о заданном сдвиге фазV вычисляет амплитуду выходного сигнала согласно приведенной ормуле и выдает результат на индикатор 23.

Точность регулировки амплитуды определяется стабильностью частоты, стабильностью амплитуды импульсов и точностью задания фазы, которые, как показывает практика, могут быть очень высоки в широком диапазоне часТот. Чтобы при регулировке амплитуды на выходе фильтра 21 не происходило смещение по фазе, необходимо изменять скважность импульсов таким образом чтобы изменение длительности импульсов Т/2 - б происходило симметрично относительно 1х середины. Для этого достаточно, чтобы приращение фазы на выходах делителей 5 и 6 происходило на одну и ту же величину, но С разными знаками, при этом фазоамплитудная погрешность относительно опорного сигнала на выходе фильтра 17 не превосходит , где погрешность регулировки фазы.

an- номер гармоники, выделяемой на выходах фильтров 17 и 21. Исходя из формулы, легко определить максимальную амплитуду гармоники и минимальные пределы регулировки скважности для изменения амплитуды от максимального значения до нуля.

Введение новых элементов в устройство значительно расширяет его функциональные возможности и позволяет осуществлять noBiepKy целого . комплекса различных измерительных приборов в одном диапазоне частот, включая пове0 ку,амплитудной и фазЬамплитудной погрешностей. Так как все метрологические параметры предлагаемого устройства определяются точностью регулировки фазы, то при поверке самого устройстве достаточно аттестовать в органах Гс сст:андарта п,о имеющимся методикам его фазовую точность, при этом отпадает не обходимость использования большого количества эталонных мер различного назначения.

Учитывая в ысокую практическую точ ность фазовых методов, предлагаемое устройство обладает более высокими метрологическими характеристиками IB области амплитудных и фазоамплитудных измерений в диапазоне частот по сравнению с существующими эта/1онными мерами, фазовый метод регулировки амплитуды не требует никаких перестроек в устрйстве пои работе на одной частоте, что обеспечивает постоянство выходного импеданса во все диапазогне амплитуд. Погрешность, возникаюцая при переходе на другую частоту, является систематической и МОжет быть скорректирована при начальной калибровке измерительного комплекса. Практические испытания проведеиные на макете калибратора врёменных интервалов ГВИ-1, пбказали, что максинзяьная погрешность регулй;ровки аютяитуда не превосходит 0,05 от максимального уровня второй гармоники на частоте следования 10 МГц

и уменьшается при снижении частоты в связи с ростом коэффициента прямоугольнрст выходного сигнала фазоимпульсного преобразователя. Фазовая погрешность определяется фазометром, имеющим погрешность 0,1 в амплитудном диапазоне до 50 дБ и разрешающую способност ь : О, О . Полученная при этом величина фазоамплитудной погрешности устройства не превышала погрешности регулировки фазы.

4 рмула изобретения

Комплексное поверочное уйтройстВо, содержащее трехканальный задатцик фазовых сдвигов на низкой частбте, подключенный к узлу переноса фазовых соотношений на высокую частоту, два формирователя коротких импульсов в моменты переходов через нуль сигналов В двух каналах, соединенные d узлом переноса фазовых соотношений на высокую частоту, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, заключающегося в получении калиброванного по амплитуде выходного сигнала, в него введены фазоймпульсный преобразователь, входь которого подключены к выходам формирователей коротких ймnyjTbcoB, а выход - к входу регулируемого фильtpa, и микропроцессор для расчета амплитуды выходного сигнала, причем «ыход микропроцессора подклюмен к цифровым индикаторам, а входы к выходам задатчика фазовых сдвигов на низкой частоте.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №53732, 30.11.76.

2.Разработка методов и средств метрологического обеспечения амплитуднцх и временных измерений. Отчет ТИАСУР,госрегистр, ff 7707 799, инв. If 5661203, 1978, с. 58-61.