Измеритель добротности катушек индуктивности Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля значений добротности катушек индуктивности различного радиоэ11ектрон- . ного оборудования.

Известен измеритель индуктивности добротности катушек индуктивности, содержащий генератор напряжения пе- щ ременного тока, масштабирующий элемент , измерительный операционный усилитель, измеряемая катушка индуктивности, образцовый резистор, опорный операционный усилитель, образцовый конденсатор, образцовый резистор, фазовые детекторы, фильтры нижних частот, ключи, логометр, интегрирующий цифровой вольтметр l.

Недостатками известного устройст- 20 ва являются невысокая точность измерения, низкое быстродействие и трудность автоматизации, что затрудняет его использование в системах

контроля радиоэлектронного оборудования.

Наиболее близким к изобретению является цифровой измеритель добротности, который содержит узел управления (УУ), соединенный с первым входом триггера управления и управляющим входом переключателя, аналоговые входы которого соединены непосредственно с исследуемой катушкой индуктивности и источником опорного напряжения постоянного тока через делитель напряжения с одним из входов узла сравнения, второй вход которого через детектор огибающей соединен со входом формирователя и через выход ранее упомянутого переключателя с опорной емкостью, выход узла сравнения соединен со вторым входом триггера управления, выход последнего соединен с одним из входов схемы совпадения, второй .вход котЪрой, в свою очередь, соединен с выходом формирователя, выход элемента совпадения соединен со входом счетчика fz J Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения вследствие влияния остаточного сопротивления переключателя, кото рое включается последовательно с активным сопротивлением катушки индуктивности, уменьшая тем самым значение добротности контура, и значительной погрешности дискретизации при измерении значений добротности малых номиналов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в измеритель, содержащий узел управления, соединенный с одним из входов триггера управления, источник опорного напряжения, опорный конденсатор, детектор огибающей, вход кото рого соединен с катушкой индуктивное ти, входом формирователя, а выход с одним из входов узла сравнения, второй вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а выход - со счетчиком через элемент сов падения, второй вход которого соединен с выходом формирователя, дополнительно введены аналоговый ключ, преобразователь напряжение-ток, узел усреднения, амплитудный детектор, причем аналоговый вход ключа соединен через преобразователь напряжение-ток с выходом источника опорного напряжения, а выход - с катушкой индуктивности, опорным конденсатором и входами детектора огибающей и формирователя, вход и выход амплитуд ного детектора соединены соответстве но с выходом детектора огибающей и входом делителя напряжения, вход узла усреднения соединен с выходом триггера управления и одним из входов элемента совпадения, один выход узла усреднения соединен с управляю щими входами аналогового ключа и амплитудного детектора, а второй вы ход узла усреднения соединен со вто рым входом триггера управления. Кроме того, узел усреднения содер жит генератор прямоугольных импульсов, соединенный с одним из входов элемента совпадения, второй вход ко торого соединен с выходами триггера управления, а выход - с входом сче чика, выход которого соединен со вторым входом триггера управления. На фиг. 1 приведена структурная, электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит узел 1 управения, триггер 2 управления, аналоговый ключ 3, исследуемую катушку А индуктивности, источник 5 опорного напряжения, делитель 6 напряжения, зел 7 сравнения, детектор 8 огиающей, опорный конденсатор 9, формирователь 10, элемент 11 совпадения, счетчик 12 импульсов, преобразователь 13 напряжение-ток, амплитудный етектор I, узел 15 усреднения, состоящий, например, из генератора 16 прямоугольных импульсов, элемента 17 совпадения и счетчика 18. При этом выход узла управления соединен с одним из входов триггера 2 управления, второй вход и выход которого соединены соответственно с одним выходом и входом узла 15 усреднения, второй выход которого соединен с управляющими входами аналогового ключа 3 и амплитудного детектора 1 t и третьим входом элемента 11 совпадения. Аналоговый вход ключа 3 через преобразователь напряжение-ток соединен с выходом источника 5 опорного напряжения, аналоговый выход ключа 3 соединен с исследуемой катушкой Ц индуктивности, опорным конденсатором 9, входами формирователя 10 и детектором 8 огибаЮ1цей, выход последнего соединен с одним из входов узла 7 сравнения непосредственно, а с другим - последовательно через амплитудный детектор Т и делитель б напряжения, а выход узла 7 сравнения соединен, в свою очередь, с одним из входов элемента 11 совпадения, второй вход которого соединен с выходом формирователя 10, а выход - с входом счетчика 12. Устройство работает следующим образом. Пусть с выхода источника 5 опорного напряжения снимаемся напряжение тогда на выходе преобразователя 13 напряжение-ток присутствует стабильный ток ij ISiMT o коэффициент передачи преобразователя 13 напряжение-ток, замыкается аналоговый ключ 3 на измерительную схему, составленную из исследуемой катушки Ц индуктивности и опорного конденсатора 9, поступает постоянный ток гпнт По окончании колебательного переходного процесса ток через опорный конденсатор 9 не проходит, поскольку напряжение на опорном конденсаторе 9 равно падению напряжения на параллельно подключенной катушке А индуктивности. Так как выходной ток преобразователя напряжение-ток постоянен, то падение напряжения на катушке k индуктивности равно: ,4-- VCH«M V + i.B возбуждаемом при замыкании аналогового ключа 3 колебательном переходном про цессе в измерительной схеме участвуют два источника энергии: катушка k индуктивности и опорный конденсатор 9. Поэтому напряжение на опорном конденсаторе 9 изменяется следующим образом: Vo (Ч:ио1ч и где uUor-j yiJcj циклическая частота свободных кблебаний в измерительной схеме с индуктивностью L и емкостью CQ. Начальное напряжение на опорном конденсаторе 9 равнр падению напряжения на сопротивлении потерь R катушки k индуктивности: V- / .,. R СНОЧ ПНТ с учетом этого напряжение на опорном конденсаторе 9 равно Vc - ji-La{(t}/dt, где i (t):i (-Rt/2L) - ток, протекающий через катушку А индуктивности. В результате напряжение на выходе измерительной схемы изменяется во времени по следующему закону: VHC Ve 0,(costft;ot)exp(-Rt/2L Из этого напряжения формирователем 10 формируется последовательность импульсов с частотой fо .На выходе детектора 8 огибающей выделяется огибающая переходного процесса в измерительной схеме Vдp- 0, exp(-Rt/2L). На выходе амплитудного детектора I, который в момент размыкания аналогового ключа 3 запоминает амплитуду выходного напряжения детектора 8 огибающей, а во время размыкания хранит это значение напряжения, имеет .Vдo 0,5 Кдд , где Кдд - 1 - коэффициент передачи амплитудного детектора 1. С выхода делителя 6 напряжения снимается напряжение Удн - l цVддг 0 5ддК-E.R, (-1Г), где (1Г) - к передачи делителя напряжения 6. Интервал времени, выделяемый на выходе узла 7 сравнения, определяется моментами смены знака разности напряжений на выходах делителя.6 напряжения и детектора 8 огибающей. Интервал времени, выделяемый на выходе циент элемента 11 совпадения, равен At f. 27CL/R. На время действия импульса напряже.ния на выходе узла 7 сравнения открывается элемент 11 совпадения, происходит кодирование выделенного интервала времени, и в счетчике 12 импульсов фиксируется число N г At-- fp roe/bL/R- Q. Узел 15 усреднения включает в себя генератор 16 прямоугольных импульсов, элемент 17 совпадения, счетчик 18 импульсов и служит для уменьшения погрешности дискретизации. По команде от узла 1 управления триггер 2 управления выдает разрешаю1ций сигнал на одий из входов элемента 17 совпадения. Процесс преобразования и измерения при этом повторяется до переполнения счетчика 18, т.е. раз, где максимальная емкость счетчика 13. В результате в счетчике 12 фиксируется число N Q Пуу,,. Обычно максимальная емкость счетчика 1 8 выбирс1ется кратной выбранной системе счисления. При десятичной . ,. 1« системе счисления 10 , поэтому при индицировании результата измерения первые т младших десятичных разрядов могут быть отброшены или использованы для индицирования дробной части значения добротности при малых значениях последней. Формула изобретения 1. Измеритель добротности катушек индуктивности, содержащий узел управления, соединенный с одним из входов триггера управления, источник опорного напряжения, опорный конденсатор, детектор огибающей, вход которого соединен с катушкой индуктивности, входом формирователя, а выход - с одним из входов узла сравнения, второй вход- которого соединен с выходом делителя напряжения, а выход - со счетчиком через элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом формирователя, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены аналоговый ключ, преобразователь напряжение ток, узел усреднения и амплитудный детектор, причем аналоговый вход ключа соединен через преобразователь напряжение - ток с выходом источника опорного напряжения, а выход с катушкой индуктивности, опорным конденсатором и входами детектора огибающей и формирователя, вход и выход амплитудного детектора соединены соответственно с выходом детектора огибающей и входом делителя напряжения, вход узла усреднения соединен с выходом триггера управления, один выход узла усреднения соединен с управляющими входами аналогового ключа и амплитудного детектора, а второй выход узла усреднения соединен С вторым входом триггера управления. 2. Измеритель по п. 1, о т л ичающийся тем, что узел усред 9 5 8 нения содержит генератор прямоугольных импульсов, соединенный с одним из входов элемента Ьовпадения, второй вход которого соединен с выходом триггера управления, а выход - с входом счетчика, выход которого соединен с вторым входом триггера управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 679896, кл. G 01 R 27/26, 1$.П.7. 2.Мирский Т.Я. Радиоэлектронные измерения. М., 1975, с. 502 (прототип).

tvx.lSMaL

ВыхКл.5

Bi Ф1В mm шттШш mm пяппоппшп mm пппоппп.

BbiK.CCjSaJ1

- t.

Nnmax

N.