Измеритель добротности колебательных систем Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров механических и электрических колебаний систем. Известен измеритель добротности, содержащий управляемый усилитель, детекторы пикового и среднего значений суммирующий элемент, преобразователь напряжение - частота, импульсную схему, интегратор и индикатор 1.. Однако эта схема измерений имеет невысокую точность из-за отсутствия возможности непосредственного отсчета добротности в диапазоне частот исследуемых колебаний.. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения действующей добротности колебательны систем, содержащее двухполупериодный входной выпрямитель, два канала,.состоящие, из пороговых элементов и йн тегрирующих цепей, формирователь пилообразного напряжения, соединенный с индикатором выхода, измеритель частоты затухающих колебаний, умножитель частоты и переключатель настройка - измерение, причем орган настр ойки измерителя частоты механически сопряжен с умножителем частоты. Известное устройство обеспечивает непосредственный отсчет добротности в диапазоне частот исследуемых колебаний 2 . Однако в нем .точность измерений ограничивается техническими возможностями механической связи между и:мерителем и умножителем частоты. Кроме того, известное устройство имеет низкую производительность измерений, вследствие затрат времени на механическую перестройку .измери,- теля частоты. К снижению призводительНОСТ.И приводит и процесс настройки, включающий два этапа н связанный с ручным изменением положения переключателя настройки - измерения. Цель изобретения - повышение точ-. ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель колебательных систем, содержащий двухполупериодный выпрямитель, вход которого соединен с зажимом для подключения источника затухающих колебаний, а выходы чероз два идентичных канала, выполненных в виде последовательно соединенных одного порогового элемента, интегратоpa и другого порогового элемента - с входами элемента антисовпадения соответственно, выход последнего через формирователь пилообразного напряжен соединен с индикатором, введены формирователь временного интервала, генератор импульсов стабильной частоты элемент совпадения, счетчик импульсов и управляемый источник напряжени причем вход формирователя временного интервала подключен к входу двухполупериодного выпрямителя, а выход к одному из входов элемента совпадения, к другому входу которого подклю чен выход генератора импульсов ста бильной частоты, а выход элемента совпадения соединен с входом счетчика импульсов, выход которого через управляемый источник напряжения соединен с формирователем пилообразного напряжения. Управляемый источник напряжения состоит из последовательно соединенных генератора постоянного тока, ключей и резистивной матрицы. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит источник 1 затухающих колебаний, двухполупериод ный выпрямитель 2, тюроговые элементы 3 - 6, интеграторы 7 и 8, элемент 9 антисовпадения, формирователь 10 пилообразного напряжения, индикатор 11, формирователь 12 временного интервала,- генератор 13 импульсов стабильной частоты, элемент 14 совпадения, счетчик 15 импульсов, управля емый источник 16 напряжения, который состоит из генератора 17 постоянного тока, ключей 18 и резистивной матрицы i 9 . Устройство работает следующим образом. Затухающие колебания источника 1 затухающих колебаний подаются одновременно на вход двухполупериодного выпрямителя 2 и формирователь 12 временного интервала. Формирователь 12 временного интервала создает интервал времени ty, пропорциональный целому числу период исследуемых колебаний. В течение сформированного интервала ty. в счетчик 15 импульсов через элемент 14 совпадения поступают импульсы от генератора 13 стабильной частоты. Суммарная проводимость резистивно матрицы 19, управляемая через ключи 18 счетчиком 15 импульсов прямо nponog циональна коду N,хранящемуся в этом счетчике. Падение напряжения Uju. на суммарно проводимости резистивной матрицы 19 от тока Jo создаваемого генератором 7 постоянного тока, по окончании нтервала tц равно II. - Ое U -2МТс дew - частота исследуемой системы; k - коэффициент пропорциональности) fс - - частота импульсов стабильного источника. Преобразованный двухполупериодым выпрямителем 2 сигнал поступает а вход пороговых элементов 3 и 4 с орогами срабатывания Uy и U. В течение времени от момента.возбуждения колебаний в. источнике 1 затухающих колебаний от момента, когда текущее значение огибающей затухающего колебания достигнет пороговых уровней , на выходах соответствующих пороговых элементов 3 и 4 формируются пачки импульсов с соответствующими длительностями. Сформированные пачки иютульсов интегрируются с помощью интеграторов 7 и 8 и пocтsmaют на вход пороговых элементов 5 и 6 с порогами срабатывания Uj и Чц . Полученные на выходах пороговых элементов 5 и б импульсы поступают на элемент 9 антисовпадений, на выходе которого получается разностный импульс длительностью ,t tk-t: i п gi (2) Учитывая, что коэффициент затухания колебательной системы - связан с добротностью Q следующим соотношениемто полученная длительность разностного импульса будет прямо пропорциональна добротности и зависит от ча-. стоты исследуемых колебаний Напряжение на резистивной матрице 19 с выхода управляемого источника 16 найряжения подводится к управляющему входу формирователя 10 пилообразного напряжения, где интегрируется в течение длительности t импульса, который поступает на другой вход этого формирователя от элемента 9 антисовпадеиия. Амплитудное значение напряжения на выходе формирователя 10 пилообразного напряжения, измеряемое индикатором 11, определяется так Щь.х и / где Г- постоянная времени интегрирования . . Подставляя в полученное выражение значения Uju и t , окончательно получим величину, считываемую с индикатора 11, которая прямо пропорциональна добротности исследуемого источника 1 затухающих колебаний

Если выбрать постоянную интегрироания из условия.т,.„}};,

то считываемая по индикатору 11 величина непосредственно равна искоой добротности

UitiK Q (8)

Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы напряжение на выхое управляемого источника 16 напряжения было получено до начала формирования длительности импульса At на выходе элемента 9 антисовпадения. Поэтому количество периодов п при , формировании интервала следует выирать таким, чтобы длительность этого :интервала былаi меньше длительности пачки импульсов t на выходе элемента 3.

Введение в устройство новых элеентов отличает его от известного, ак как ликвидируются погрешности , вносимые кинематической связью между элементами устройства, и повышается точность контроля.

Устранение ручной механической настройки устройства значительно повысит производительность измерений и позволит применять предлагаемое устройство автоматизированных системах контроля .

Кроме того, предлс1гаемое устройство, по сравнению с известным, обладает дoпoлнитeльны лпpeимyщecтвcж, состоящим в том, что для получения результата измерения достаточно-одноразового возбуждения исследуемой колебательной системы. Это также потвышает производительность измерений, особенно в тех случаях, когда исклюено повторное проведение эксйеримента или его воспроизведение требует больших материальных затрат и вреени.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства .опреФормула изобретения

1. Измеритель добротности колебательных систем, содержащий двухполупериодный выпрямитель, вход которого соединен с зажимом для подключения источника затуханвдих колебаний а выходы через два идентичных канала, выполненных в виде последовательно соединенных одного порогового элемента, интегратора и другого порогового элемента - с входами элемента антисовпадения соответственно, выход последнего через формирователь пилообразного напряжения соединен с ин-

дикаторсил, отличающийся тем, что, .с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь временного интервала, генератор импульсов стабильной частоты, элемент

совпадения, счетчик импульсов и управляемый источник напряжения, причем вход формирователя временного интервала подключен к входу двухполупериодного выпрямителя, а выходк одному из входов элемента совпадет ния, к другому входу которого подключен выход генератора импульсов стабильной частоты, а выход элемента совпадения соединен с входом счетчика импульсов , выход которого через управляемый источник напряжения соединен с формирователем пилообразного напряжения.

2. Измеритель по п.1, о тличаю щ и и с .я тем, что управляемый источник напряжения состоит из последовательно соединенных генератора постоянного тока, ключей и резистивной матрицы.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 2059150, , кл. G 01 R 27/26, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

50 № 447647, кл. G 01 R 27/26, 17.СУ.72 (прототип) . деляется повшением производительности измерений и улучшением показателей качества контроля исследуемых колебательных систем.