Устройство для измерения добротности колебательных контуров

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ, содержащее перестраиваемый генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом блока измере НИИ частоты и отношения частот и с первым входом частотного модулятора, второй вход которого через первый ключ соединен с выходом первого перестраиваемого генератора низкой частоты и с вторым входом блока измерения частоты и.отношения частот, а выход частотного модулятора через измерительный блок, содержащий входной и выходной элементы связи, И5 мерительнь1й конденсатор и зажимы для подк,точения измеряемого двух полюсного индуктивного характера, соединен с входом индикатора настройKri , отличающе-зся тем, что, с целью расширения функциональ ных возможностей устройства за счет обеспечения измерения :эффективной добротности, в него введены дополнительный конденсатор переменной емкости, второй и третий ключи и второй перестраиваемь Й генератор низкой частоты,-при этом, дополнительный конденсатор переменной емкости через второй ключ соединен С параллельно с измерительным конденсатором и его ротор механически жестко связан с ротором измерительного конденсатора одной осыо, вы ход второго перестраиваемого генератора низкой частоть через первый кшэч соединен с вторым входом частотнога нодулятора, а через третий КЛЮЧ - с первым входом блока измерения частоты и отношения частот.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСЙУБЛИН

69> (И) SU

31511 4 01 К 27 26

$ .-

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСЯОМУ СВИДЕ"П=ЛЬС*ГВУ

ГОСУЦАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

РО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ЖРЫТИЙ (21) 3238455/24=21 (22) 16. 01 . 81 (46) 30. 11. 84. Бюл.9 44 (72) В. В. Молочников и Н.П. Шалейко (53) 621.317,333(088.8) (56) 1. Измеритель добротности

Е4-11. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

2. Авторское свидетельство СССР

У 750389, кл. С 01 R 27/26, 28.07.80 1,прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ,ЦОБРОТНОСТИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ, содержащее перестраиваемый генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом блока измерения частоты и отношения частот и с . / первым входом частотного модулятора, второй вход которого через первый ключ соединен с выходом первого перестраиваемого генератора низкой частоты и с вторым входом блока измерения частоты и отношения частот, а выход частотного модулятора через измерительный блок, содержащий входной и выходной элементы связи, измерительный конденсатор и зажимы для подключения измеряемого двухполюсного индуктивного характера, соединен с входом индикатора настройкй, о т л и ч а ю щ е с с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения .эффективной добротности. в него введены дополнительный конденсатор переменной емкости, второй и третий ключи и второй перестраиваемый генератор низкой частоты,-при этом дополнительный конденсатор переменной емкости через второй ключ соединен параллельно с измерительным конденсатором и его ротор механически жестко связан с ротором измерительного конденсатора одной осью, выход в-..:-рого перecтpаиваемого генератора низкой частоты через первый клич соединеч с вторым входом частотного модулятора, а через третий ключ -. c первым входом блока измерения частоты и отношения частот.

1126897

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения добротности, тангенса угла потерь диэлектриков, активного сопротивления, емкости и индуктивности.

Известно устройство для измерения добротности резонансных контуров, содержащее лерестраиваемый генератор высокой частоты„ измерительный блок, содержащий входной и выходной элементы связи, измерительный конденсатор и зажимы для подключения измеряемого двухполюсника индуктивного характера, измерительную схему jlf .

Однако данное устройство измеряет только эффективную добротность двухполюсника индуктивного характера (т.е. добротность с учетом его соб- 2б ственной емкости не измеряет: доб ротность двухполюсника индуктивного характера без учета ее собственной емкости. При этом измерение эффективной добротности производится с 25 относительно большой погрешностью за счет частотной зависимости коэффициентов связи измерительного колебательного контура с внешними цепями через входной и выходной элементы связи, так как добротность колебательного контура в данном устройс.зе определяют выражением

Н9 (1)

1 2

35 где U 1, U2 — сЬответственно входное и выходное напряжения измерительного блока; п, п2 — коэффициенты связи входного и выходного 4О элементов связи, в котором и< и ц2 считают постоянными величинами во всем рабочем диапазоне частот.

Погрешность измерения эффективной 45 добротнос.:и за счет частотной зависимости элементов связи в указанном устройстве достигает 15Х в диапазоне частот 30-300 ИГц.

Наиболее близким к изобретению 50 по технической сущно-ти является устройство для измерения добротности колебательных контуров, содержащее перестраиваемый генератор высокой частоты (ГВЧ), подключенный к одному 55 входу частного модулятора, выход кото. рого подключен к измерительному блоку, содержащему измерительный конденсатор, входной и выходной элементы связи и зажимы для подключения измеряемого двухполюсника индуктивного характера, выход которого подключен к входу индикатора -iàñòpoéêè

1 аьашитудному детектору) блок

/ поиска резонансной частоты, включающий блок выделения первой производной по частоте и куль-орган, входом подключенный к выходу амплитудного детектора, а первым выходом— к входу блока выделения второй производной по частоте, второй нульорган, два запоминающих блока, перестраиваемый генератор низкой частоты,ГНЧ), выход которого через ( ключ подключен к второму входу частот. нога модулятора, блок измерения частоты и отношения частот, входы щих устройств, частотного модулятора и ключа подключены к соответствующим выходам блока управления )2j .

Известное устройство обеспечивает измерение добротности двухполюсника индуктивного характера (т.е. добротности без учета его собственной емкости1 н не обеспечивает измерение эффективной добротности двухполюс- . ннка (т.е. добро-,ности с учетом

1 ес о собственной емкости ) . Однако в данном устройстве исключается погрешность измерения добротности, обусловлечная частотной зависимостью элементов связи измерительного блока, T-àê как добротно: т.ь огределяется по формуле

Г =О 70 /- -- f,g ,с где 1 — собственчая юезолаг"ная частота колебател1яого (2) к",íòóðà", 2ьг — полоса пропуская.--гя к(лег р") ампл H с .! " . ерис тельного контура ;e точками пе ре гиб а e тудно--частотном ти ч (А1 1 )

Цель изобретения - расы;р функциональньж Воэможностей ства за счет обе< печек;;::-,зм

ii. е."- . р-е лен .;» которого подключены к вьг<одам перестраиваемь)х ГНЧ и ГВЧ, и блок управления, при этом входы запоминающих устройств подключены к выходам соответствующих нуль-органов, выходы— к соответствующим входам ГНЧ и ГВЧ, а управляющие входы нуль--органов, блоков выделения первой и второй производных по частоте, запоминаю26897 ф нием .1 д я

f f.

2йС 2Р (3) 3 ll эффективной добротности днухполюсяика индуктивного характера (т.е, добротности двухполюсника с учетом его собственной емкости}.

Поставленная цель достигается гем, что в устройство для измерения добротности колебательных контурон, содержащее лерестоаиваемый генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом блока измерения частоты и отношения частот и с первым входом частотного модулятора, второй вход которого через первый ключ соединен с выходом первого перестраиваемого генератора низкой частоты и с вторым входом блока измерения частоты и отношения частот, а выход частотного модулятора через измерительный блок, содержащий входной и выходной элементы связи, измерительный конденсатор и зажимы для подключения измеряемого двухполюсника индуктивного характера, соединен с входом индикатора настройки, введены дополнительный конденсатор переменной емкости, второй и третий ключи и второй перестраиваемый генератор низкой частоть1, при этом дополнительный конденсатор переменной емкости через второй ключ соединен параллельно с измерительным конденсатором и его ротор механически жестко связан с ротором измерительного конденсатора одной осью, выход второго перестраиваемого генератора низкой частоты через первый ключ соединен с вторым входом частотного модулятора, а через третий ключ — с первым входом блока измерения частоты и отношения частот.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит перестраиваемый генератор 1 высокой частоты, выход которого подключен к первому входу частотного модулятора 2 и через первый вход ключа 3 соединен с первым входом блока 4 измерения частоты и отношения частот, перестраиваемый генератор 5 низкой частоты, 4 выход которого соединен с вторым входом блока 4 измерения частоты и отношения частот и через первый вход ключа 6 — с вторым входом частотного модулятора 2, перестраиваемый генератор 7 низкой частоты, выход которого соединен через второй вход ключа 3 с первым входом блока 4 измерения частоты и отношения частот и через второй вход ключа 6 — с вторым входом частотного модулятора 2, Выход частотного модулятора 2 соединен с входом измерительного блока 8, содержащего последовательно включенные входной элемент 9 связи, измеряемый двухполюсиик 10 индуктивного характера и измерительный конденсатор 1 1, параллельчо которому через ключ 12 включен дополнительный конденсатор 13 переменной емкости, ротор которого механически жестко связан с ротором конденсатора

11 одной осью из изоляционного материала, и выходной элемент 14 связи.

Выход выходного элемента 14 связи подключен к входу индикатора 15 настройки.

Устройство работает следующим образом.

При измерении добротности двух- полюсника индуктивного характера (без учета его собственной емкости) включают ключ 3 н положение 1, выключают ключи 6 и 12, генератор 1 высокой частоты настраивают иа собственную резонансную частоту f коо

36 лебательного контура измерительного блока 8 по экстремуму его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) с помощью индикатора 15 настройки, Резонансную частоту колебательного контура (частоту генератора 1) измеряют блоком 4. Далее включают ключ 6 н положение 1 и изменяют частоту F генератора 5 низкой часто1 ты. В результате на выходе частотного модулятора 2 частота напряжения изменится на величину Е=У.

При заданной обобщенной расстрой-. ке а=-l колебательного контура измерительного блока 8 частоу генератора

5 изменяют до значения, при котором

45 уровень напряжения на выходе измерительного блока 8 станет равным

0,7 от своего максимального значения. Изменение уровня контролируют индикатором 15, а установленная частота генератора 5Р1=ЬЕ определяет половину полосы пропускания колебательного контура блока 8. Сигнал с частотой Fl поступает на второй вход блока 4.

При этом добротность измеряемого двухполюсника 10 определяется отноше1126897

3 которое измеряют блоком 4. Данный режим аналогичен режиму измерения добротности, осуществляемому в прототипе.

При измерении эффективной доброт- 5 ности двухполюсника т.е. добротности с учетом его собственной емкости) включают ключи 3 и 6 в положение П и ключом 12 подключают конденсатор

13 параллельно конденсатору 11. 1G

При этом емкость измерительного конденсатора изменяется в (1+n) раэ (n const — заданное значение отношения емкости конденсатора 13 к емкости конденсатора 11), изменяя I5 собственную резонансную частоту коле. бательнога контура на величину /f2.

Изменением частоты F генератора У низкой частоты устанавливают па индикатору 15 максимум выходного напря- 20 жения колебательного контура блока

H.

Б результате на выходе частотного модулятора 2 устанавливается частота, равная 25

f f — hfy, где $ f =Р— частота генератора 7, сигнал с которого поступает на первый вход блока 4. л

При выборе величины п ;.0,05 пал -" чим следующее соотношение:

С 2ьЦгГ, - (4) п б и а где С1 — емкость измерительного

35 конденсатора 11;

С=С +С - суммарная емкость калеК бательнага контура, включая собственную емкость измеряемого двух-полюсника 10.

- ° Известно, чта : эффективная дабГ ротнасть двухполюсника индук дивного характера с учетам ега собственной

o ðåäåëÿå pc+

"3 э =ЯС-(5)

Таким образам,. пад-.тавпяя в выра-жение (5) значения иэ выражений (3,1 и (4), получим

Я

Р (6) и Fj

Ук азанная добротно сть непа с редственно измеряется блокам 4.

Предлагаемое устройство па сравнению с прототипом имеет более широкие функциональные возможности, так как позволяет с относительно высокой точностью производить измерение одновременно как добротности, так и эффективной добротности (т,е. добротности с учетом их собственной емкости) двухполюсникав индуктивно«» характера на высоких частотах (да 300 МГц).

Погрешность измерения добротности двухполюсникав индуктивного характера без учета их собственной емкости в предлагаемом устройстве та же, чта и в прототипе, так как измерение указанной добротности производится в абаях устройствах аналогично, и источники погрешности одинаковы, !

При этом погрешность иэмерения эффективной добротности двухполюсников индуктивного характера определяется

8 С, ="-,-"n(1+28n), (7)

2С

=де С вЂ” емкость измерительного конденсатора 11;

С вЂ” суммарная емкость колебательного контура с учетом сабс.венной емкости иэмеряе-. мага двухполюсника; II â гагрешнасть калибровки допалнительнога конденсатора

13 па отношению ега емкости к емкости измерительного конденсатора 11.

Если взять наиболее неблагоприятный случай,когда:

"Õ РОФ95 С1 8п Б 0,1; = 0,,05 погрешность измерения эфф.= тинной дабратнос":и согласна выраженил

1 7 ) будет не более f 3+ p, iq 5 "раэ меньше чем в измерите, .е добра"насти

1126897

Составитель Л. Сорокина

Редактор M. Петрова Техред М.Гергель Корректор А. Обручар

Заказ 8687/35 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4