Вольтметр Советский патент 1982 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле напряжений, изменяющихся в широком диапазоне частот.

Известен вольтметр с переносом контролируемых параметров высокочастотных сигналов на низкую промежуточную частоту, содержащий последовательно включенные входной блок, преобразователь низкой частоты, детектор, фильтр, индикатйр l.

Недостатки известного устройства значительная инерционность контроля, низкая точность и узкий частотный диапазон контролируемого напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому, является вольтметр с двумя ступенями преобразования частоты, содержащий, в частности, последовательно включенные входной блок, первый смеситель, первый фильтр низких частот, второй смеситель, второй фильтр низких частот и индикатор, формирователи стробирующих сигналов, выходы котор 1х соединены с управляющими входами смесителей, частотные генераторы, выходы которых подключены к входам формирователей стробирующих сигналов 2.

Недостаток указанного устройства - ограниченный частотный диапазон контролируемого напряжения. Кроме того, эксплуатация известного вольтметра сопряжена с необходимостью периодической настройки прибора на рабочую частоту и ручной компенсации частотной нестабильности входного сигнала, что отрицательно ска10зывается на общем времени измерения.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона контролируемого напряжения при полной автоматизации измерительного про15цесса в подобном устройстве и сохранении высокой точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в вольтметр, содержащий последовательно включенные входной

20 блок, первый смеситель, первый фильтр низких частот, второй смеситель, второй фильтр низких частот и индикатор, первый и второй формирователи стробируюцих сигналов,

25 выходы которых соединены с управляющими входами одноименных смесителей, частотный генератор, введены два формирователя импульсов, два усилителя-ограничителя, фазовраща30тель, логический элемент ЗАПРЕТ и

делитель частоты, причем вход первого формирователя импульсов подключен к выходу частотного генератора, а выход - к управляющему вхсв-ду логического элемента ЗАПРЕТ, сигнальный вход которого соединен с вых дом второго формирователя импульсов , а выход - с входом делителя частотыV вход второго формирователя импульсов через первый усилитель-ограничитель подключен к выходу входно го блока, выход делителя частоты соединен с входом первого формирователя стробирующих сигналов, вход фазовращателя подключен к выходу первого фильтра низких частот, а выход через второй усилитель-ограничитель - « входу второго формирователя стробирующих сигналов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого вольтметра

Вольтметр содержит входной блок 1 смеситель 2, фильтр 3 низких частот, смеситель 4, фильтр 5 низких: частот, индикатор б, частотный генератор 7, формирователь 8 импульсов, логически элемент 9 ЗАПРЕТ, формирователь 10 импульсов; усилитель-ограничитель 11, делитель 12 частоты, формирователь 13 стробирующих сигналов, фазовращатель 14, усилитель ограничитель 15, формирователь 16 стробирующих сигналов.

Работа устройства происходит следующим образом.

Контролируемое напряжение с частотой fg) через входной блок 1 поступает на первую ступень преобразования в смеситель 2. Одновременно контролируемое напряжение усиливается и ограничивается по амплитуде в усилителе-ограничителе 11. Выходные сигналы усилителя-ограничителя 11 подвергаются формированию в формирователе 10 импульсов и направляются на сигнальный вход логического элемента 9 ЗАПРЕТ. Формирователь 8 импульсов выдает запрещающие импульсы на управляющий вход логического элемента 9 ЗАПРЕТ, которые следуют с частотой f генератора 7. При этом каждый из импульсов формирователя 8 блокирует прохождение одного импульса с выхода фор11 1рователя 10. При осуществлении блокировки на выход логического элемента 9 ЗАПРЕТ не проходит ближайший или совпадающий по. времени п блокирую1 1им импульс из общей последовательности, вырабатываемой «формирователем 10 импульсов . 4

Еслк формирователь 8 импульсов выведен из действия, то на выходе делителя 12 частоты частота следования импульсов дел имеет величину

АС А ВХ I

где N - коэффициент деления частоты

в делителе 12.

Если же формирователь 8 импульсов введен в работу, то частота импульсов на выходе делителя 12 соответствует

лел fex/N - fp/N,

т.е. оказывается смещенной на величину f /N.

После формирования стробирующих сигналов формирователем 13 на выходе смесителя 2 выдет1яется сигнал промежуточной частоты щ , причем

f f - f т. Р - ),№: f

ом W N N г Стабильность промежуточной частоты определяется, таким образом, стабильностью частоты генератора 7 и надобность в настройке на рабочую частоту входного сигнала отпадает. Не требуется также, контролировать в процессе измерения и точность настройки. Полная автоматизация процесса настройки на рабочую частоту существенйо снижает общее время измерения.

Вторая ступень преобразования препредназначена для преобразования уровня сигнала промежуточной частоты который соответствует уровню входно го сигнала, в постоянное напряжение. Для этого выходной сигнал фильтра 3

низкой частоты смещается по фазе на ТС

фазовращателем 14 и ограничивается по амплитуде усилителем-ограничителем 15, После формирования строби,рующих сигналов Фор1ив1рователем 16 в смесителе 4 происходит стробирование выходного напряжения фильтра 3 низко цастоты в моменты появления максималных мгновенных значений данного напряжения, бследствие этого на выходе фильтра низкой частоты 5 выделяется постоянное напряжение, равное амплитуде переменного напряжения на входе смесителя 4. Это напряжение отображается индикатором 6.

Предлагаемое устройство расширяет частотный диапазон контролируемого напряжения до сотеи мегагерц. При этом точность измерения сохраняется высокой практически во всем указанном частотном диапазоне.

Формула изобретения Вольтметр, содержащий последовательно включенные входной блок, первый смеситель, первый фильтр низких частот, второй смеситель, второй фильтр низких частот и индикатор, первый и второй формирователи стробирующих сигналов, выходы которых соединены с управляющими входс1ми одноименных смесителей, частотный генератор, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона контролируемого напряжения, в него введены два формирователя импульсов, два усилителяограничителя, фазовращатель, логический элемент ЗАПРЕТ и делитель частоты, причем вход первого формирователя импульсов подключен к выходу частотного генератора, а выход к управляющему входу логического элемента ЗАПРЕТ, сигнальный вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход с входом делителя частоты, вход второго формирователя импульсов через первый усилитель-ограничитель подключен к выходу входного блока.

выход делителя частоты соединен с входом первого формирователя стробирующих сигнгшов, вход фазовращателя подключен к выходу первого фильтра низких частот, а шлход через 5 второй усилитель-огрёшичитель - к входу второго формирователя стробирующих сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 10 1. Мардин В.В. к др. Справочник по электронным Измерительным приборам. М., Связь, 1978, с. 66-67. 2. Там же, с. 70-71.

Ч