Цифровой измеритель добротности Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

(5) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ

1

Изобретение относится к области измерений электрических и магнитных величин, в частности к измерению добротности .

По основному авт.св. № 65999 + известно устройство для измерения добротности, содержащее генератор переменной частоты, соединенный с одним из зажимов для подключения измеряемого контура, и электронно-счетный частотомер, вычислительный блок, блок управления, гетеродин и смеситель, причем выход генератора переменной частоты соединен с одним входом смесителя, другой вход которого соединен 5 с выходом гетеродина, а выход смесителя соединен с одним из входов устройства управления и с одним из входов частотомера, другой вход последнего соединен с первым выходом вычис- О лительного блока, второй выход которого соединен с другим входом вычислительного блока, выход устройства управления соединен с входом гетероди-i

на, а вход вычислительного блока соединен с другим зажимом для подключе ния измерительного контура, вычислительный блок содержит пиковый детектор, выход которого соединен с входом делителя напряжения, соединенного с одним из входов блока сравнения, выход последнего соединен с входом дифференцирующего блока, а другой вход блока сравнения соединен с входом пикового детектора, блок управления содержит формирователь импульсов, выход которого соединен с входом элемента совпадения, а выход последнего соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения;

Цель изобретения - упрощение процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель добротности, содержащий генератор переменной частоты, соединенный с одним из зажи мов для подключения измеряемого контура, и электронно-счетн| й частото1мер, вычислительный блок, блок управ ления, гетеродин и смеситель, причем выход генератора переменной частоты соединен с одним входом смесителя, Другой вход которого соединен с выхо дом гетеродина, а выход смесителя со единен с одним из входов устройства управления и с одним из входов часто томера, другой вход последнего соединен с первым выходом вычислительного блока, второй выход которого со единен с другим входом вычислительно го блока, выход устройства упра ления соединен с входом гетеродина, а вход вычислительного блока соединен с другим зажимом для подключения измерительного контура, вычислительный блок содержит пиковый детектор, выход которого соединен с входом делителя напряжения, соединенного с одним из входов блока сравнения, выход последнего соединен с входом диф ференцирующего блока, а другой вход блока сравнения соединен с входом пи кового детектора, блок управления со держит формирователь импульсов, выхо которого соединен с входом элемента совпадения, а выход последнего соеди нен с входом генератора линейно изме няющегося напряжения, введены блок формирования управляющего напряже,ния и генератор гармоник, вход генератора соединен с выходом гетеродина и с третьим входом электронносчетного частотомера, а выход генера тора гармоник соединен с вторым аходом смесителя,при этом управляющий выход генератора переменной частоты соединен с первым входом блока форми рования управляющего напряжения, вто рой вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход блока формирования управляющего напряжения соединен с у равлрющим аходЬм гетеродина, блок фор мрования управляющего напряжения содержит интегрирующую цепь, выход которой соединен с входом функционального преобразователя, а выход по следнего соединен с первым входом суммирующего блока. На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - резонансная кривая измеряемого контура. Цифровой измеритель добротности состоит из генератора 1 переменной частоты, измеряемого контура 2, вычислительного блока 3, гетеродина , смесителя 5, блока 6 управления, электронно-счетного частотомера 7Вычислительный блок 3 содержит пиковый детектор 8, делитель 9 напряжения, блок 10 сравнения и дифференцирующую цепь 1.1. Блок 6 управления состоит из генератора 12 линейно изменяющегося напряжения, которое управляет частотой гетеродина 4, формирователя 13 импульса, элемента Н совпадения, а гетеродин k управляет частотой генератора 15 гармоник. Блок 16 формирования управляющего напряжения содержит интегрирующую цепь 17 функциональный преобразователь 18 и суммирующий блок 19. При наличии осциллографического индикатора устройство 6 управления может быть для упрощения исключено и заменено ручным управлением частотой гетеродина k. Цифровой измеритель добротности работает следующим образом. Частота f гетеродина 4 примерно в.Пд раз меньше средней частоты fpOM 1 переменной частоты. Гегенератора I переменной частоты, нератор 15 гармоник формирует широкий спектр гармоник в том числе и гармоники с номером Ир. Так как полоса свипирования генератора 1 переменной частоты при измерении добротности невелика, то в этой полосе оказывается только одна гармоника и частоты гетеродина . Управляющее напряжение генератора 1 переменной частоты в виде значительной по величине постоянной составляющей, определяющей среднюю частоту, и незначительной пилообразной составляющее определяющей полосу свипирования, подается на интегрирующую цепь 17 на выходе которой выделяется постоянная составляющая управляющего напряжения генератора 1 переменной частоты, определяющая его среднюю частоту, которая.подается через функциональный преобразователь 18 на первый вход суммирующего блока 19. На второй вход суммирующего блока. 19 поступает пилообразное напряжение с выхода генератора линейно изменяющегося напряжения, период которого значительно больше периода свипирования генератора 12. На выходе суммирующего блока переменной частоты формируется напряжение управления частотой гетеродина , которое состоит из двух частей; постоянной составляющей, определяющеи среднюю частоту гетеродина 4 и зависящей от постоянного напряжения, подаваемого с выхода интегрирующей цепи 17, и незначительной пилообразной составляющей, определяющей полосу перестройки гетероди на , формируемой из пилообразного напряжения. При перестройке средней частоты генератора 1 переменной част ты в широком диапазоне частот (напри мер, в диапазоне октавы) его управля ющее напряжение воздействует на гетеродин k таким образом, что всегда выполняется условие f гпч гет Пр В общем случае характеристики перестройки генератора 1 переменной частоты f-)snp гетеродина W совпадают ( k Рг) Для поддержания указанного выше соотношения служит функциональный преобразователь 18. Генератор 12 линейно изменяющегося напряжения через блок 16 формиров ния управляющего напряжения медленно изменяет частоту гетеродина k в пределах полосы качения генератора 1 пе ременной частоты {с учетом номера ис пользуемой гармоники п) до тех пор, пока частота гетеродина Ц не станет равной частоте, находящейся на уровне 0,7 левого склона резонансной кри вой измеряемого контура, что определяется работой вычислительного бло.ка 3 и блока 6 управления (фиг. 2), т.е. f .,гдe f - частота, находящаяся на уровне 0,7 левого склона резонансной кривой измеряемого контура. В момент времени, соответствующий частотной точке на уровне 0,7 правого склона резонансной кривой, вычислительный блок 3 запускает электронно-счетный частотомер 7, на входы которого в этот момент подаются с выходов гетеродина k и смесителя 5 сигналы с частотами 2uf{j. Электронно-счетный частотомер 7, работающий в режиме измерения отношения двух частот, покажет цифровую величину гет. . . «-0. Ho2uV где Q - добротность; f - резонансная частота измеряемого контура 2; ZAfo - измеряемого контура 2 на уровне 0,7. При измерениях величин добротностей , что практически всегда выполняется в СВЧ диапазоне, величиной 0,5 можно пренебречь (погрешность при этом определяется выражением сУ %) в этом случае показания электронно-счетного частотомера 7 N и Q N , Выбирая Пр Ю (где k 1,2), в зависимости от рабочего диапазона частот измерений получаем Q N-IO Таким образом, измеряемое значение добротности Q в 10 раз больше показаний электронно-счетного часто- томера 7Для увеличения точности отсчета величин добротностей Q 100-г1000, а также для исключения операции умножения показаний частотомера на 10 можно использовать множитель периода электронно-счетного частотомера 7 VH , соответствующий Ир , при этом показания электронно-счетного частотомера 7 будут соответствовать измеряемому значению добротности. Формула изобретения 1. Цифровой измеритель добротности по авт.св. № 65999, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения, в него введены блок формирования управляющего напряжения и генератор гармоник, причем вход генератора гармоник соединен с выходом гетеродина и с третьим входом электронно-счетного частотомера, а выход генератора гармоник соединен с вторым входом смесителя, при этом управляющий выход генератора переменной частоты соединен с пер-вым входом блока формирования управляющего напряжения, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход блока формирования управляющего напряжения соединен с управляющим вхо-. дом гетеродина. 2. Измеритель по п. 1, о т л и чающийся тем, что блок формирования управляющего напряжения содержит интегрирующую цепь, выход которой соединен с входом функционального преобразователя, а выхода последнего соединен с первым входом суммирующего блока.