Дифференциальный коммутационный указатель с периодическим сравнением Советский патент 1982 года по МПК G01R19/10 

Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано для выделения разности амплитуд двух гармонических сигналов.

Известно устройство для сравнения амплитуд низкочастотных сигналов, состоящее из последовательно соединенных коммутатора сравниваекых сигналов, усилителя сигнала несущей частоты, первого квадратора, сумматора, избирательного усилителя, синхронного выпрямителя и измерительного прибора, последовательно соединенных дифференциатора и второго квадратора, причем выход дифференциатора подключен к выходу усилителя сигнала несущей частоты, а выход второго квадратора подключен к второму входу сумматора, а также генератора коммутационного напряжения, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и синхронного выпрямителя, в котором, для снижения уровня амплитуд составляющих комбинационных частот используется двухфазное детектирование 1 .

Недостаток данного устро1Х;тва состоит в том, что снижение уровня амплитуд составляющих комбинационных частот ограничено фазовой погрешностью дифференциатора на низких частотах.

Наиболее близким по техническому pвJJeнию к изобретению является устройство, состоящее из последовательно соединенныхпервого коммутатора, первого усилителя сигнала несущей частоты, первого квадратора, сумматора, усилителя сигнала огибающей частоты, синхронного выпрямителя и измерительного прибора, последовательно соединенных второго коммутатора второго усилителя сигнала несущей частоты и второго квадратора, причем первый вход первого коммутатора соединен через первый квадратурный фазовращатель с первым входом второго коммутатора и второй вход первого коммутатора соединен через второй

20 квадратурный фазовращатель с втогхлм входом второго коммутатора, а выход .второго квадратора соединен с вторым входом сумматора, а также генератора ком «|уьационного напрля:епкя, ви25ход которого подключен к управляющим входам коммутаторов и синхронного выпрямителя.

В такрм устройстве можно добиться 30 значительно большего снижения уровня составляющих комбинационных частот 12 . Недостатком известного устройства является то, что неидентичность модулей коэффициентов передачи квадратурных фазовращателей .является пряМой погрешностью сравнения. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений. Поставленная цель достигается тем ,что вдифференциальный коммутацион1ый указатель с периодическим сравАением, состоящий из последовательно соединенных первого коммутатора, первого усилителя сигнала несущей частоты, первого квадратора, сумматора, избирательного усилителя сигна ла огибающей частоты, синхронного выпрямителя и измерительного прибора последовательно соединенных второго коммутатора, второго усилителя несущей частоты и второго квадратора выход которого подключен к второму входу сумматора, причем первый вход первого коммутатора соединен через первый квадратурный фазовращатель с первым входом второго коммутатора а второй вход первого коммутатора через второй квадратурный фазовращатель соединен с вторым входом второг коммутатора, а также генератора коммутационного напряжения, выход второ го квадратора соединен со вторым вхо дом сумматора, а также генератора коммутационного напряжения, первый выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов и синхронного выпрямителя, дополнительно введены управляемый делитель напряжения, вход которого соединен с вторым, противофазным первому, выходом генератора коммутационного напряжения, а выход подключен к третьему входу сум матора, последовательно соединенными первым и вторым ключами, причем выхо первого ключа и вход второго ключа подключен к первому входу первого коммутатора, выход второго ключа под ключен к второму входу первого комMyTaTOpia, последовательно соединенны ми дифференциальным усилителем, третьим ключом и элементом памяти,выход которого подключен к управляющему входу управляемого делителя напряжения, первый вход дифференциального усилителя подключен к выходу синхро ного выпрямителя, источником опорно rcj напряжения, выход которого подKJ 04eH к второму входу дифференциал ного усилителя, а управляющие входы первого, второго и третьего ключей подключены к третьему выходу генератора коммутационного напряжения, На чертеже представлена функциональная схема дифференциального амплитудного указателя. Указатель содержит ключи 1 и 2. коммутатор 3, усилитель 4 сигнала несущей, квадратор 5, сумматор б, избирательный усилитель 7 сигнала огибающей частоты, синхронный выпрямитель 8, измерительный прибор 9, второй коммутатор 10, усилитель И сигнала несущей и квадратор 12, дифференциальный усилитель 13, источник 14 опорного напряжения, ключ 15, элемент 16 памяти, управляемый делитель 17 напряжения, генератор 18 коммутационного напряжения, квадратур.ные фазовращатели 19 и 20. I Указатель работает следующим образом. Управляющим сигналом с третьего выхода генератора 18 коммутационного напряжения размыкается ключ 1 и замыкаются ключи 2 и 15. в этом случае один из сравниваемых сигналов подается на оба входа коммутатора 3 и через квадратурные фазовращатели 19 и 20 на соответствующие вхо-. ды коммутатора 10. На выходах коммутаторов 3 и 10, управляемых сигналом q первого выхода генератора 18 коммутационного напряжения, образуются модулированные по амплитуде сигналы, сопряженные между собой по Гильберту, которые после усиления усилителями 4 и 11 поступают, соответственно, на квадраторы 5 и 12. исходные сигналы квадраторов 5 и 12 поступают на первый и второй входы сумматора б, на выходе которого выделяется сумматорная огибающая модулированных сигналов. Если коэффициенты передачи каналов Коммутаторов 3 и 10 равны, а модули коэффициентов передачи квадратурных фазовращателей 19 и 20 также равны между собой, то амплидутная модуляция выходных сигналов коммутаторов 3 и 10 отсутствует, и, выделяемая на выходе сумматора б огибающая, а, сответственно, и показания измерительного прибора 9, равны нулю. При неравенстве модулей коэффициентов передачи квадратурных фазовращателей 19 и 20, на выходе коммутатора 10 сигнал модулирован по амплитуде. Огибающая этого сигнала, выделенная на выходе сумматора б, усиливается избирательным усилителем 7, выпрямляется синхронным выпрямителем 8, управляемым также сигналом с первого выхода генератора 18 комг тационного напряжения, поступает на измерительный прибор 9 и на первый вход дифференциального усилителя 13. На второй вход дифференциального усилителя 13 подается сигнал постоянного тока от источника опорного напряжения 14. Усилительный разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 13 через замкнутый ключ 15 и элемент ).6 памяти подается на управляющий вход управляемого делителя 17 напряжения через который с второго выхода (противофазного первому) генератора 18 коммутационного напряжения на третий вход сумматора б подается напряжение частоты коммутации, компенсирующее сигнал огибающей, обусловленный неидентичностью модулей коэффициентов передачи квадратурных фазовращателей 19 и 20. В результате этого устанавливается нулевое показание измерительного прибора 9. Затем сигналом с третьего выхода генератора 18 коммутационного напряжения ключи 2 и 5 размыкаются, а ключ i замыкается. Тогда на соответствующие вхо ды коммутатора 3 подаются сравнива;емые напряжения U и Uj, а через квадратурные фазовращатели 19 и 20 на соответствующие входы коммутатора 10. Элемент 16 памяти сохраняет неизменным напряжение на управляющем входе управляемого делителя 17 напр жения, обеспечивая компенсацию влия ния неидентичности модулей коэффици ентов передачи квадратурных фазовра щателей 19 и 20 на результат сравне ния. Сравниваемые сигналы U и Uj поочередно и периодически с частотой коммутации подключаются коммутаторо 3 к входу усилителя 4, а выходные сигналы квадратурных фазовращателей 19 и 20 поочередно и периодически подключаются коммутатором 10 к входу усилителя 11. Выходные амплитудно-фазо-модулиро&анные сигналы усилителей 4 и 11, сопряженные между собой по Гильберту, детектируются двухфазнымдетектором, состоящим из квадраторов 5 и 12 и сумматора 6, На выходе сумматора б огибающая выделяется практически без побочных продуктов в виде комбинационных сос тавляющих. Первая гармоника огибающей частоты коммутации, амплитуда которой пропорциональна измеряемой разности квадратов амплитуд сравниваемых сигналов (), усиливается избирательным усилителем 7, выпр ляется синхронным выпрямителем 8, работающим синхронно с коммутаторами 3 и 10, и измеряется прибором 9. Затем измерительный цикл повторяется вновь. Таким образом, введение управляемого делителя напряжения, трех клю чей, дифференциального усилителя, источника опорного напряжения и эле мента памяти выгодно отличает предл гаемое устройство от известного, та как повышает точность и чувствитель ность измерений. Формула изобретения Дифференциальный коммутационный указатель с периодическим сравнением, состоящий из последовательно соединенных первого коммутатора, первого усилителя сигнала несущей, частоты, первого квадратора сум-1атора, избирательного - усилителя сигнала огибающей частоты, синхронного выпрямителя и измерительного прибора, последс вательно соединенных второго коммутатора, второго усилителя сигнала несущей частоты и второго квадратора, выход которого подключен к второму входу сумматора, причем первый вход первого коммутатора соединен с первым входом второго коммутатора через первый квадратурный фазовращатель, а второй вход Ттервого коммутатора соединен с вторым входом второго коммутатора через второй квадратурный фазовращатель, а также Д7енератора коммутационного напряжения, первый Выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов и синхронного выпрямителя, отличающий.с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, он дополнительно снабжен управляемым делителем напряжения, вход которого соединен с вторялм, противофазным первому, выходом генератора коммутационного напряжения, а выход подключен к третьему входу сумматора, последовательно соединенными первым и вторым ключами , причем выход первого ключа и вход второго подключены к первому входу первого.коммутатора, а выход второго ключа подключен к второму входу первого коммутатора, последо-. вательно соединенными дифференциальным усилителем, третьим ключом и элементом памяти, выход которого подключен к управляющему входу управляемого делителя напряжения, причем первый вход дифференциального усилителя подключен к выходу синхронного выпрямителя, источником опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, а управляющие входы первого, второго и третьего ключей пол ключены к.третьему выходу генератора коммутационного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 434322, кл. G 01 R 19/10, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 406119, кл. G 01 R 1/10, G Об G 7/14,- 1971.

)