Устройство для измерения электромагнитных параметров объемных экранов

 

Изобретение может быть использовано при исследовании электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитных свойств объемных экранов. Особенностью устройства является повышение точности измерения коэффициента экранирования , для чего используется синхронное накопление мгновенных значений выходного напряжения каждого из датчиков, стробический запуск и спектральный анализ их сигналов. Использование синхронного накопления вызвано необходимостью измерять напряжение полезного сигнала на выходе датчиков при наличии собственного шума и внешних помех, уровень которых может быть соизмеримым с уровнем полезного сигнала. Устройство позволяет применять спектральный анализ сигналов датчиков при испытательном поле гармонического типа. Кроме того , осуществление синхронного накопления при анализе спектра исследуемого сигнала позволяет повысить быстродействие за счет сужения полосы пропускания одновременно на анализируемой первой гармонике и на всех последующих высших гармониках. Устройство обладает широкими функциональными возможностями вследствие введения режима измерения с двумя датчиками при произвольной, предварительно заданной форме испытательных магнитного и электрического полей. 5 ил. ю (Л с 00 СП

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1

{5)) 4 G 12 В 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3546193/24-21 (22) 21.01.83 (46) 30.04.86. Бюл. М - 16 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.А. Яремчук, Н.Е. Тарабан, С.С. Мелехов и 10.В. Бобков(53) 621.83.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 809010,,кл. С 01 R 33/00,,09.04.79.

Авторское свидетельство СЖСР

N 646281, кл. G 01 R 33/00, 19.04.77. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНЫХ

ЭКРАНОВ (57) Изобретение может быть использовано при исследовании электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитных свойств объемных экранов. Особенностью устройства является повышение точности измерения коэффициента экраннрования, для чего используется синхронное накопление мгновенных значений выходного напряжения каждого нз датчиков, стробическнй запуск и спектральный анализ их сигналов.

Использование синхронного накопления вызвано необходимостью измерять напряжение полезного сигнала на выходе датчиков при наличии собственного шума и внешних помех, уровень которых может быть соизмеримым с уровнем полезного сигнала. Устройство позволяет применять спектральный анализ сигналов датчиков при испытательном поле гармонического типа. Кроме того, осуществление синхронного накопления при анализе спектра исследуемого сигнала позволяет повысить быстродействие за счет сужения полосы пропускания одновременно на анализируемой первой гармонике и на всех последующих высших гармониках. Устройство обладает широкими функциональными воэможностями вследствие введения режима измерения с двумя датчиками при произвольной, предварительно заданной форме испытательных магнитного и электрического полей.

5 нл.

1 1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитных свойств объемных экранов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа режимов измерений, повьппения точности измерений в условиях внешних помех и при наличии собственных шумов датчиков.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, отражающие сущность синхронного накопления; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие стробоскопический запуск аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 4 и 5 — функциональная схема блока управления.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные блок 1 запоминания формы сигнала (фиг. 1), имеющий вход 2 ввода формы испытательного сигнала, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3 и переключатель 4. К адресному входу блока 1 запоминания подключен выход счетчика 5 номера текущей дискреты. К выходам переключателя 4 подсоединены усилители 6 и 7 мощности. Блоки 1-7 образуют генератор тока, а адресный вход блока 1 является входом запуска генератора. К выходу усилителя 6 мощности подключен концентратор 8 магнитного поля, а к выходу усилителя 7 мощности — концентратор 9 электрического поля. Кроме того, схема устройства включает исследуемый экран 10, опорные датчики 11, 12 магнитного и электрического полей, измерительные датчики 13, 14 магнитного и электрического полей, коммутатор 15, к первому и второму входам которого подключены выходы опорных датчиков 11 и 12, а к третьему и четвертому входам — выходы измерительных датчиков 13 и 14, B состав схемы входят также последовательно соединенные мультиплексор

l6, входы которого соединены с выходами коммутатора 15; аналого-цифровой преобразователь (AIgI) 17; синхронный накопитель 18, .состоящий из последовательно соединенных ре,:гистра 19, сумматора 20 и блока 21

55 чика 33номера измереннойдискреты и счетчика 34числа периодов связаны с двенатцатым итринадцатымвыходами 47 и 48блока 35управления соответственно.

228150 2 запоминания; анализатор спектра 22, вычислительный блок 23, блок 24 запоминания, блок 25 отображения информации. В состав блока 23 входят два регистра 26 и 27 модуля, выходы

5 к от орых п одключены к в ходам бл ок а

28 деления, два регистра 29 и 30 фазы, выходы которых подключены к двум входам блока 31 вычитания. Устройство содержит также схему 32 совпаде-. ния кодов, к первому входу которой подключен выход счетчика 33 номера измеренной дискреты. Выход счетчика

33 соединен также с адресным входом блока 21, выход которого соединен с входом блока 24 и вторым входом сумматора 20. Два входа и выход счетчика 34 числа периодов соединены с блоком 35 управления. Вход счетчика 5 номера текущей дискреты подключен к первому выходу 36 блока

35 управления. Второй выход 37 блока 35 управления соединен с входом управления мультиплексора 16 и первым входом управления блока 21, который является первым управляющим входом синхронного накопителя 18.

Третий выход 38 блока 35 управления связан с управляющим входом регист30 ра 19 являющимся вторым входом упЭ равления синхронного накопителя 18, а четвертый выход 39 блока .35 управления соединен с вторым управляющим входом блока 21 (третий управляющий вход синхронного накопителя 18).Два управляющих входа анализатора 22 спектра подсоединены к пятому и шестому выходам 40 и 41 блока 35 управления. Седьмой выход 42 блока о

35 управления связан с входом блока . 24. Управляющие входы регистра 26 модуля и регистра 29 фазы, которые являются первым входом управления вычислительного блока 23, соединяются с восьмым выходом 43, а управ45 ляющие входы регистра 27 модуля и регистра 30 фазы (второй вход управления вычислительного блока 23) с девятым выходом 44 блока 35 управления. Десятый выход 45 блока

50 35 упра, ения подключен к управляющему входу схемы 32 совпадения кодов. Одиннадцатый выход 46 блока 35 управления соединен с установочными входами счетчиков 33 и34.Входы счет1228150

> 4

Первый вход 49 блока 35 управления связан с выходом окончания преобразования АЦП 17. Выходы счетчика

33 номера измеренной дискреты и счетчика 34 числа периодов накопления подключены к второму и третьему входам 50 и 51 блока 35 управления соответственно. Четвертый вход 52 блока 35 управления соединен с выходом окончания преобразования ана- I0 лиэатора 22 спектра. Выход счетчика

5 номера текущей дискреты связан с

1 вторым входом схемы 32 совпадения кодов. Выход схемы 32 совпадения кодов подключен к входу запуска АЦП 15

l7. Информационный выход анализатора 22 спектра образован двумя шинами: модуля и фазы (фиг. 1).

Блоки 1, 21 и 24 представляют собой оперативные запоминающие устрой- 20 ства (ОЗУ) и могут быть реализованы на микросхемах К505 РУ4.

Схему 32 совпадения кодов целесообразно выполнить на микросхеме

134 СПI, позволяющей сравнивать два 25 четырехразрядных кода.

ЦАП 3 может быть выполнен по схеме с суммированием токов. В качестве

АЦП 17 может быть использована полупроводниковая БИС KI113 ПВ 1;А, пред- 30 ставляющая собой функционально законченный АЦП последовательного приближения на 10 двоичных разрядов.

В качестве усилителя 6 мощности используется широкополосный усилитель тока, а в качестве усилителя 7 мощности — широкополосный усилитель напряжения.

Концентратор 8 магнитного поля может быть выполнен в виде полосковой линии. Концентратор 9 электрического поля выполняется в виде антенны. Датчики электрического и магнитного поля могут быть построены в виде приемных антенн. 45

В качестве анализатора 22 спектра целесообразно использовать анализатор спектра СК4-72, имеющий цифровой вход, цифровой выход и разъем дистанционного управления. 50

В состав блока управления входит генератор 53 тактовых импульсов, триггер 54 с логическими схемами

55, 56 и 57 для пуска схемы. Триггеры 58-62 и логические схемы 63-73 ss используются для управления процессом синхронного накопления. Триггеры

74-77 и логические схемы 78-87 служат для управления работой анализатора спектра 22. Триггеры 88, 89 и логические схемы 90-102 управляют переписью информации из блока 21 в блок 24 и в анализатор 22 спектра.

Триггер 103 и логические схемы 104107 управляют работой мультиплексора 16 и блока 21 синхронного накопителя 18. Переключатель 108 и логические схемы 109, 110, 111 обеспечивают работу устройства в требуемом режиме измерения.

Устройство работает следующим образом.

На вход 112 блока 35 управления поступает команда "Исходное", на вход

I13 — команда "Пуск", например, с

;кнопочного переключателя. На вход

49 блока 35 управления поступает сигнал с АЦП 1 7 об окончании аналого-цифрового преобразования. Сигнал об окончании спектрального анализа с анализатора 22 спектра приходит на вход 52. Сигналы о переполнении счетчиков 33 и 34 поступают с них же на входы 50 и 51 блока 35 управления соответственно (фиг. 4 и 5) °

Выход 46 блока 35 управления служит для выдачи управляющего сигнала установки нуля в счетчики 33 и 34, С выхода 45 выдается сигнал управления на схему 32 совпадения кодов.

На регистр 19 синхронного накопителя

18 подается команда с выхода 38 блока 35 управления, а на блок 21 — с выхода 39. Управляющие сигналы на счетчики 33 и 34 поступают соответственно с выходов, 47 и 48 блока 35 управления (фиг. 4 и 5). Сигнал запуска на анализатор 22 спектра подается с выхода 40, сигнал записи в анализатор спектра 22 поступает с выхода 41 блока управления. С выходов 43 и 44 управляющие команды подаются в вычислительный блок 23, с выхода 42 - в блок 24. Выход 37 блока 35 управления связан с управляющим входом мультиплексора 16 и блока 21 синхронного накопителя 18.

В предлагаемом устройстве пля повышения точности измерения ..оэффициента экранирования используется синхронное накопление мгновенных значений выходного напряжения каждого из датчиков 11-14., стробоскопический запуск АЦП 17 и спектральный анализ сигналов датчиков 11 -14. Применение синхронного накопления выэ1228150 вано необходимостью измерять напряжения полезного сигнала на выходе датчиков 11-14 при наличии собственного шума и внешних помех, уровень которых может быть соизмеримым с уровнем полезного сигнала.

Синхронное накопление в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом.

Период Т испытательного сигнала разбивается на и частей, и измерение выходного напряжения датчиков

11-14 производится в моменты времени, отстоящие один от другого на интервал дискретизации t =Т/п (ре3 эультат каждого измерения именуется далее дискретой), Сущность синхронного накопления состоит в усреднении одноименных дискрет, сдвинутых на одинаковые промежутки времени относительно начала каждого периода, на протяжении

N периодов повторения испытательного сигнала.!

l5

На фиг. 2 сплошной линией обозначено выходное напряжение одного иэ датчиков 11-14, состоящее из полезного сигнала и помех, прерывистой выходное напряжение идеализированно30

ro датчика, напряжение шумов и помех которого равно нулю. Дискреты обозначены вертикальными линиями (показаны только четыре периода испытательного сигнала). 35

Каждая дискрета состоит из суммы мгновенного значения сигнала в момент выборки дискреты, неизменного для всех одноименных дискрет, и мгновенного значения помехи и шума, изме- 40 няющегося для каждой дискреты случайным образом. При синхронном накоплении усредняются одноименные дискреты, например при г., t, t и . Так как эти дискреты отстоят от начала 45 периода на строго фиксированный интервал t и мгновенное значение сиг3

1 нала в момент выборки неизменно для всех одноименных дискрет, то после суммирования в течение N периодов и деления на N значение полезного сигнала не изменяется. Сигнал шума не коррелирован с полезным сигналом и

его значение изменяется случайным образом, поэтому после суммирования в течение N периодов он возрастет в N pa3 Значит после деления 3a N периодов значение шума уменьшается в 4 И раз. Таким образом, при помощи усреднения в течение соответствующего числа периодов отношение, сигнал/ шум может быть увеличено в требуемое . число раз.

Для осуществления и измерений в течение периода Т испытательного сигнала время преобразования АЦП 17 должно быть меньше или равно времени

t =Т/п. При повышении частоты испы3 тательного сигнала время преобразо вания АЦП 17 может превышать интервал дискретизации . Для осуществления измерений в этих условиях применяется стробоскопический запуск АЦП 17, который реализуется с помощью счетчика 5 номера текущей дискреты, счетчика 33 номера измеренной дискреты и схемы совпадения кодов 32.

Стробоскопический запуск АЦП осуществляется следующим образом.

Тактовые импульсы (фиг. 3 а) поступают из блока 35 управления на вход счетчика 5 и непрерывно изменяют код, записанный в счетчике (на фиг. 3 б, в, г показаны выходы трех младших разрядов). Объем счетчика 5 определяет число дискрет п в периоде испытательного сигнала. Если счетчик

5 трехразрядный (фиг. 3), то и равно 8. Выходной код счетчика 5 номера текущей дискреты поступает на адресный вход блока 1 и на вход схемы 32 совпадения кодов. Выходной сигнал ЦАП

3 показан на фиг,. З,д. На другой вход схемы 32 совпадения кодов поступает. выходной код счетчика 33 измеренной дискреты (счетчик ЗЗ.,трехразрядный).

На фиг. 3, ж, з, и показаны выходные сигналы счетчика 33, а на фиг. З,е входной сигнал, поступающий с блока

35 управления (выход 47).

Перед началом измерения по команде блока 35 управления производится сброс в нулевое состояние счетчика

33 номера измеренной дискреты. При совпадении кодов на выходах счетчиков 5 и 33 и при подаче блоком 35 управления команды разрешения срабатывания схемы 32 совпадения кодов (фиг. 3, к) на выходе схемы 32 совпадения кодов появляется команда запуска АЦП 17 (фиг. З,л). В этот момент прекращается выдача команды разрешения срабатывания схемы 32 совпадения кодов (фиг. 3, к) и начинается аналого-цифровое преобразование с

1228150 помощью АЦП 17. Через время tä „, дцп равное времени преобразования АЦП 17, из АЦП 17 в блок 35 управления поступает команда об окончании преобразования первой дискреты (фиг. 3, м).

Затем в течение времени t H ïðîèçâîдится синхронное накопление измеренной дискреты. После этого блок 35 управления вырабатывает сигнал (фиг. З,е), увеличивающий на единицу >0 содержимое счетчика 33 номера измеренной дискреты, и одновременно вырабатывает команду разрешения срабатывания схемы 32 совпадения кодов .(фиг. З,к) . Поэтому при ближайшем совпадении кодов счетчиков 5 и 33 вновь производится запуск АЦП 17 (фиг. З,л). При этом измерение второй дискреты производится либо в следующем периоде испытательного сигнала, 20 либо через несколько периодов в зависимости от соотношения между временем преобразования АЦП 17 и периодом испытательного сигнала. Измерение последующих дискрет производится 25 аналогично.

В предлагаемом устройстве применяется спектральный анализ сигналов датчиков при испытательном поле гармонического типа.

Коэффициенты экранирования определяются как отношение напряженности поля вне исследуемого экрана к на0 пряженности поля внутри его. Ввиду наличия фазового сдвига между этими напряженностями, коэффициент экрани35 рования является комплексным числом

К(jZ) =К и)). е где К(1) — мрдуль коэффициента экрарования; 40

6 (>) — фазовая характеристика коэффициента экранирования;

Модуль К()) определяется отношением амплитуд указанных напряженностей, а фазовая характеристика — 45 углом сдвига фаз между ними.

При измерении коэффициента экранирования вычисляется отношение выходных напряжений опорных 11, 12 и измерительных 13, 14 датчиков, 50 пропорциональных напряженностям поля вне и внутри экрана. Из-за нелинейности характеристик усилителей

6, 7 мощности и датчиков 11-14, а также нелинейности самого экрана 55 сигнал на выходе датчиков 11-14 содержит высшие гармоники. При этом из-за зависимости модуля и фазовой характеристики коэффициента экранирования от частоты форма выходного напряжения опорных ll 12 и измерительных 13, 14 датчиков оказывается различной. Это может привести к погрешности при определении модуля и фазовой характеристики коэффициента экранирования.

Для уменьшения указанной погрешности в предлагаемом устройстве применяется спектральный анализ выходного напряжения каждого из датчиков !

1-14. В результате спектрального анализа определяется амплитуда пер" вой гармоники выходного .напряжения датчика и ее угол сдвига фаз относительно напряжения испытательного сигнала. Тогда модуль коэффициента экранирования определяется как отношение амплитуд первых гармоник на выходе опорного и измерительного датчиков. Фазовая характеристика находится как раэность углов сдвига фаз указанных напряжений. Спектральный анализ позволяет также дополнительно уменьшить влияние шумов и помех за счет сужения полосы пропускания.

Для повышения отношения полезный сигнал/шум плюс помеха необходимо сужать полосу пропускания анализатора 22 спектра. Однако сужение поло- сы пропускания анализатора ограничено флуктуацией его частоты настройки, так как эта частота точно не совпадает с частотой первой гармоники сигнала. Флуктуация частоты настройки при сужении полосы анализа вносит дополнительную амплитудную погрешность и препятствует дальнейшему сужению полосы пропускания по первой гармонике, что .не позволяет достичь требуемого соотношения сигнал первой гармоники/шум на выходе анализатора 22 спектра.

Кроме того, эквивалентная ширина полосы пропускания синхронного накопителя IS равна 1/NT„, где N —число синхронных накопителей; .Тм интервал времени, через который производится синхронное иаков.,ение.

При увеличении числа синхронных накоплений N эквивалентная полоса пропускания синхронного накопителя

18 уменьшается в требуемое число раз, что позволяет получить нужное соотношение сигнал/шум на его выхо. де. Поскольку частота настройки

1228150

10 синхронного накопителя 18 определяется частотой полезного сигнала, то флуктуация частоты настройки синхронного накопителя 18 пренебрежимо мала по сравнению с аналогичной флуктуацией частоты анализатора

22 спектра.

В отличие от анализатора 22 спектра частотная характеристика синхронного накопителя 18 имеет гребенчатый характер, что приводит к беспрепятственному пропусканию им высших гармоник исследуемого сигнала. Для устранения влияния этих гармоник после синхронного накопителя 18 сигнал подается на анализатор 22 спектра.

Кроме того, предварительное синхронное накопление при анализе спектра исследуемого сигнала позволяет повысить быстродействие за счет сужения полосы пропускания одновременно на анализируемой первой гармонике и на всех последующих высших гармониках. При этом последующий спектральный анализ не предусматривает уменьшение уровня шумов, он необходим лишь для выделения гармоник.

Такое выделение можно провести с более широкой полосой, чем это потребовалось бы для уменьшения уровня шумов. Анализ спектра с более широкой полосой позволяет уменьшить вреI мя усреднения и повысить быстродействие устройства в целом. 35

Для измерения коэффициента экранирования магнитного поля переключатель 4 и коммутатор 15 устанавливаются в положение, показанное на фиг. 1. При этом коммутатор 15 сое- 40 диняет входы мультиплексора 16 с выходами датчиков 11 и 13 магнитного поля, а переключатель 4 соединяет выход ЦАП 3 с усилителем мощности 6.

Перед измерениями в блок 1 запо- 45 минания формы сигнала с помощью входа 2 ввода формы испытательного сигнала заносятся, например, с пульта коды, пропорциональные мгновенным значениям испытательного сигнала И требуемой гармонической или импульсной формы. При этом может быть ввеI ден один из нескольких периодов испытательного сигнала. Так как считывание из блока 1 происходит с фикси- 55 рованной частотой, то.можно получить испытательный сигнал различной частоты. По команде "Пуск" из блока 35 управления на вход счетчика 5 номера текущей дискреты поступают тактовые импульсы с фиксированной частотой.

Выходной код счетчика 5 определяет адрес, по которому производится счи- тывание из блока 1 кодов, пропорциональных мгновенным значениям испытательного сигнала. С выхода блока 1 запоминания формы сигнала информация поступает на вход ЦАП 3, на выходе которого присутствует испытательный сигнал в аналоговой форме. Далее этот сигнал усиливается усилителем

6 мощности и подается на концентратор 8 магнитного поля, который и позволяет создать требуемое испытательное магнитное поле. Это поле воздействует на исследуемый экран 10 и датчики магнитного поля 11 и 13. Напряжение полезного сигнала на выходе датчиков 11, 13 пропорционально напряженности поля.

При измерениях эффективности экранирования магнитного поля возможны режимы измерений с одним измерительным датчиком и с измерительным и опорным датчиком. г

В первом режиме определение коэффициента экранирования производится с помощью одного датчика 11. При этом испытательное поле должно быть импульсным, с длительностью импульса, определяемой по формуле

4llh Rd

Т= — -- 10 (c) ° о С где Π— проводимость металла экрана;

R u d — радиус и толщина экрана; — коэффициент формы экрана;

С вЂ” скорость свдта.

В этом режиме измерение осуществляется следующим образом.

По команде блока 35 управления мультиплексор 16 подключает к входу

АЦП 17 датчик 11. Блок 35 управления выдает команду сброса счетчиков

33 и 34, а затем команду на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения кодов. По сигналу со схемы 32 совпадения кодов производится запуск АЦП

17 и начинается аналого-цифровое преобразование сигнала датчика 11.

По окончании измерения, АЦП 17 выдает сигнал в блок 35 управления. При этом производится запись результата измерения в регистр 19 синхронного накопителя 18. Сумматор 20 производит сложение кода регистра 19 с кодом, хранящимся в ячейке блока 21.

1228150

Адрес этой ячейки определяется сос- ° тоянием счетчика 33,номера измеренной дискреты и сигналом блока 35 управления, задающим выбор ячеек блока 21 для опорного датчика 11.

Затем по командам блока 35 управления происходит запись кода сумматора 20 в ту же ячейку памяти блока

21, т.е. осуществляется синхронное накопление. Состояние счетчика 33 Ip номера измеренной дискреты увеличивается на единицу. После этого работа устройства повторяется с момента выдачи блоком 35 управления команды на разрешение срабатывания схемы 15

32 совпадения кодов.При каждом переполнении счетчика 33 производится увеличение на единицу содержимого счетчика 34 числа периодов накопления. При переполнении счетчика 34 процедура измерения прекращается и блок 35 управления подает команду на перепись содержимого блока 21 в блок 24, связанный с блоком 25 отображения. 25

Наличие синхронного накопителя

18 позволяет производить цифровое усреднение выходного напряжения датчика. При этом влияние внешних помех и собственных шумов датчика не кор1 30 релированных с полезным сигналом, уменьшается в Б раз, где N — число периодов накопления, которое определяется объемом счетчика 34.

Коэффициент экранирования исследуемого экрана вычисляется на основа35 нии полученных мгновенных значений выходного напряжения датчика 11 как отношение максимального и минимального сигналов, соответствующих максимальному и минимальному значениям

40 поля наведенных в экране токов.

Во втором режиме коэффициент экранирования определяется как отношение напряженности магнитного поля вне исследуемого экрана 10 к напряжен45 ности поля внутри него. Испытательное магнитное поле при этом должно быть гармоническим.

Измерение во втором режиме осуще- 50 ствляется следующим образом.

По команде блока 35 управления мультиплексор 16 соединяет вход АЦП

17 с выходом датчика 13, происходит сброс в нулевое состояние счетчиков

33 и 34. Затем после выдачи блоком

35 управления команды на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения,12

I кодов последняя выдает сигнал запус. ка АЦП Г7.

По окончании преобразования АЦП.

17 посыпает сигнал в блок 35 управления. При этом производится запись результата измерения в регистр 19 синхронного накопителя 18. Сумматор 20 осуществляет сложение кода регистра 19 с кодом, хранящимся в ячейке блока 21 по адресу, определяемому счетчиком 33 и сигналом блока

35 управления. Код сумматора 20 заносится в ту же самую ячейку блока

21. Затем по сигналу блока 35 управления мультиплексор 16 подключает к входу АЦП 17 выход датчика 11.

После этого блок 35 управления вновь выдает команду на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения кодов, последняя производит запуск АЦП 17, который преобразует одноименную дискрету выходного напряжения опорного датчика Il. По окончании преобразования АЦП 17 выдает сигнал в блок

35 управления. При этом результат заносится в регистр 19. Сумматор

20 синхронного накопителя 18 осуществляет сложение кода регистра 19 с кодом ячейки блока 21, предназначенной сигналом блока 35 управления. для опорного датчика. Выходной код сумматора 20, заносится в ту же ячей-. ку блока 21.

Затем блок 35 управления изменяет сигнал управления мультиплексором

16, к входу АЦП 17 вновь подключается измерительный датчик 13 а состояние счетчика 33 номера измеренной дискреты увеличивается на единицу.

Далее работа устройства повторяется с момента выдачи блоком 35 управления команды на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения кодов при подключенном датчике 13. При каждом переполнении счетчика 33 производится увеличение на единицу содержимого счетчика 34 числа периодов накопления. При переполнении счетчика 34 процедура измерения прекращается.

Таким образом, осуществляется синхронное накопление мгновенных значений выходных напряжений измерительного

13 и"опорного 11 датчиков.

После окончания синхронного накопления и переполнения счетчика 34 по команде блока 35 управления происходит перепись из блока 21 информации о мгновенных значениях выходного

50 l4 переключатель 4 соединяет выход ЦАП

3 с усилителем мощности 7. Нагрузкои усилителя мощности 7 является концентратор 9 электрического поля.

При определении эффективности эк-. ранирования электрического поля измерения проводятся с использованием только измерительного 14 и опорного

12 датчиков. Работа в этом случае осуществляется так же, как и во втором режиме работы при определении эффективности экранирования магнитного .поля.

Блок 35 управления (фиг. 4 и 5) осуществляет выдачу управляющих сигналов для согласованной работы всех устройств. Принцип действия блока

35 управления следующий.

По команде "Исходное", поступающей на вход 112, триггер 58 устанавливается в единичное состояние, а остальные - в нулевое. По команде

"Пуск", поступающей на вход 113, триггер 54 пуска устанавливается, в единичное состояние. Тогда тактовые импульсы от генератора 53 тактовых импульсов через логическую схему

56 поступают на выход 36 и далее на счетчик 5 номера текущей дискреты. Через логическую схему 65 тактовые импульсы от генератора тактовых импульсов 53 подаются на сдвиговую шину регистра на основе триггеров 58-62. При этом происходит сдвиг логической единицы, занесенной в первый триггер 58 и осуществляется последовательная выдача команд: .с выхода 46 блока 35 управления — на установку в нуль счетчиков 33 и 34, с выхода 45 — на разрешение срабатывания схемы 32 совпадения кодов с выхода. 38 при приходе на вход 49 сигнала об окончании преобразования

АЦП 17 — на запись результата преобразования в регистр 19 синхронного накопителя 18, с выхода 39 . — на запись результата сложения в блок

21, с выхода 47 - на увеличение на единицу содержимого счетчика 33, а с выхода 48 — на увеличение на единицу содержимого счетчика 34.

При установке триггера 74 в единичное состояние с выхода 40 выдается команда на запуск анализатора 22 спектра. При поступлении на вход

52 сигнала об окончании спектрального анализа с выхода 43 блока 35, управления выдается в блок 23 команда, по которой производится пе13 12281 напряжения измерительного датчика 13 в анализатор 22 спектра. Анализатор

22 спектра по команде блока 35 управления производит вычисление амплитуды первой гармоники выходного на5 пряжения датчика 13 и угла сдвига фаз относительно напряжения испытательного сигнала. Результаты спект рального анализа переписываются в регистр 26 модуля и в регистр 29 фазы вычислительного блока 23. Аналогично происходит обработка информации о выходном напряжении опорного датчика 11. Результаты спектрального анализа напряжения датчика 11 зано15 сятся в регистр 27 модуля и регистр

30 фазы вычислительного блока 23.

Затем блок 28 производит вычисление отношения амплитуд первых гармоник выходных напряжений опорного 11

20 и измерительного 13 датчиков, равного модулю определяемого коэффициента экранирования. Блок 31 производит вычисление разности углов сдвига фаз указанных напряжений, которая равна значению фазовой характеристики исследуемого экрана на частоте испытательного сигнала. После этого по команде .блока 35 управления про изводится перепись результатов вычисления из блоков 28 и 31 в блок 30

24 и индикация их блоком 25 отображения информации.

Разновидностью второго режима является режим работы с измерительным 13 и опорным ll датчиками при 35 импульсном испытательном магнитном поле. В этом случае процесс синхронного накопления мгновенных значений выходного напряжения датчиков 13 и

11 осуществляется так же, как и при 40 гармоническом поле. После окончания синхронного накопления по команде блока 35 управления осуществляется перепись информации из блока 21 синхронного накопителя 18 в блок 24 и 45 передача ее на блок 25 отображения информации. При этом коэффициент экранирования определяется оператором как отношение максимальных значений выходных напряжений опорного 11 и измерительного 13 датчиков.

При измерениях коэффициента экранирования электрического поля переключатель 4 и коммутатор 15 устанавливаются во второе положение. При этом коммутатор 15 соединяет входы мультиплексора 16 с выходами датчиков 12 и 14 электрического поля, а

1228150!

6 ния сигналов, обеспечивающих функ— ционирование его в требуемом режиме.

При установке переключателя 108 в положение "!" устройство работает в режиме с одним датчиком, при ус— тановке в положения "!1" и "11а" в режиме с двумя датчиками при гармоническом и импульсном поле соответственно.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает широкими функциональными возможностями вследствие введения режима измерения с двумя датчиками при произвольной, предварительно заданной, форме испытательного магнитного поля и режима измерения с двумя датчиками при испытательном электрическом поле.

Устройство для измерения электромагнитных параметров объемных экранов, содержащее последовательно соединенные генератор тока и концентратор магнитного поля, а также измерительный датчик магнитного поля и блок отображения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены опорный датчик магнитного поля, измерительный и опорный датчики электрического поля, концентратор электрического поля, последовательно соединенные коммутатор, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, синхронный накопитель и анализатор. спектра, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами модуля и фазы вычислительного блока, а также счетчики номера текущей и измеренной дискреты, схема совпадения кодов, счетчик периодов, блок управления и блок запоминания, при этом генератор тока выполнен в виде последовательно соединенных блока запоминания формы сигнала, цифроаналогового преобразователя и переключателя, а также двух усилителей

-мощности, входы которых соединены с соответствующими выходами переключателя, а выходы являются соответственно первым и вторым выходами генератора тока, выходы опорного датчика магнитного поля, измерительного и опорного датчиков электрического поля соединены с соответствующими входами Коммутатора, выход счетчика

40 репись результатов спектрального анализа в регистр 26 модуля и регистр 29 фазы. После второго запуска анализатора 22 спектра с выхода

44 блока 35 управления в блок 23

5 выдается команда, по которой осу.ществляется перепись результатов спектрального анализа в регистр 27 модуля и регистр 30 фазы. Далее с выхода 42 выдается команда на пе- !О репись информации в блок 24 запоминания.

Состояние триггера 103 изменяется при каждом срабатывании АЦП 17. В режимах работы с двумя датчиками сигнал с триггера 103 проходит на выход логических схем 106 и 107 и далее с выхода 37 — в мультиплексор 16, управляя его работой, а также в блок

21 синхронного накопителя 18, опре- 2g Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я деляя состояние старшего разряда адреса блока 21. В режиме работы с одним измерительным датчиком на выходе

37 блока 35 управления сигнал не изменяется ° 25

При переполнении счетчиков 33 и

34 и появлении соответствующих сигналов на входах 50 и 51 блока управления (фиг. 4 и 5) на выходе логической схемы 71 появляется логическая единица и триггер 88 устанавливается в единичное состояние. При этом тактовые импульсы поступают на вход триг« гера 89 и он изменяет свое состояние, что приводит к поочередной выдаче следующих команд: с выхода 42

35 команды записи — в блок 24, а с выхода 47 — команды увеличения на единицу содержимого счетчика 33. Эти команды выдаются в режиме работы с одним датчиком и в режиме с двумя датчиками при импульсном испытательном поле. В режиме работы с двумя датчиками при испытательном поле гармонического типа поочередно вы45 даются команды записи в анализатор

22 спектра с выхода 41 блока 35 управления и увеличения на единицу содержимого счетчика 33 с выхода 47.

При переполнении счетчика 33 логичес50 кая единица проходит с входа 50 блока управления на вход логических схем

95-98 и через схему 99 сбрасывает триггер 88 в нуль, прекращая перепись информации.

Логические схемы 109, 110, 111 и переключатель 108 обеспечивают выдачу на элементы блока 35 управле17

1228150

° !8 номера измеренной дискреты — с вторым входом синхронного накопителя и первым входом схемы совпадения кодов, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход окончания преобразования которого соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с : входом счетчика номера текущей дискреты, выход кото- 10 рого соединен с вторым входом схемы совпадения кодов и входом генератора тока, второй выход которого соединен с входом концентратора электрического поля, выход переполнения счетчика 15 номера измеренной дискреты соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора и первым управляющим входом синхрон- 20 ного накопителя, второй и третий управляющие входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, пятый и шестой выходы которого 25 соединены с соответствующими управ— ляющими входами анализатора спектра, причем выход переполнения счетчика периодов соединен с третьим входом блока управления, четвертый вход которого соединен с выходом окончания преобразования анали-, затора спектра, седьмой выход блока управления — с управляющим входом блока запоминания, информационные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами вычислительного блока и выходом синхронного накопителя, восьмой и девятый выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами вычислительного блока, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом схемы совпадения кодов, установочными входами счетчика номера измеренной дискреты и счетчика периодов и входом счетчика номера измеренной дискреты, с входом счетчика числа периодов — а выход блока запоминания — с входом блока отображе— ния.

1228150 а ЛПППППЛПППППППППППППППЛЛППЛППППППППППППППЛ. б ПП.П .П П П П П П.П Пл П ПППП П П П.П б 1 П П вЂ” П Г1 Г1 1:1.Г1 ..Г1.1 ..1..Г1 с д

tg

П

I йлцр ti

Рис. J

Составитель С. Шумилишская

Редактор Н. Швыдкая Техред В.Кадар Корректор В Р

Заказ 2292/52 Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4