Устройство для измерения частоты настройки резонансного датчика

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит высокочастотный 1 и низкочастотный 4 генераторы, делитель 7 частоты, резонансный датчик 10, избирательные усилители 12 и 14, амплитудный детектор 13, фазочувствительный вьтрямитель 5 и цифровой частотомер 17. Введение блоков 2 и 3 сдвига частоты, аттенюаторов 5 и 8, автоматического переключателя 6, сумматора 9, балансного смесителя 11, интегратора 6, амплитудного детектора 18, избирательного усилителя 19 и фазочувствительного выпрямителя 20 позволяет измерять частоту гарЛонических колебаний высокочастотного ге- ,нератора I и исключить влияние нелинейности регулировочной характеристики его управляемого элемента. Кроме того, достигается однозначная зависимость частоты настройки резонансного датчика 10 от контролируемого параметра, а в спектре возбуждающих резонансный датчик 10 колебаний уменьшается уровень шумов и помех. 1 ил... САЭ СП СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1325378 (59 4 С 01 R 27/28

OllHCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ., Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4024445/21-21 (22) 18.02.86

° (46) 23.07.87. Бюл. N- 27 (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) И.А.Скрипник, В.Н.Замарашкина, И.IO.Ñêðèïíèê и А.Ф.Яненко (53) 621.317.616(088.8) (56) Викторов В.А., Совлуков А.С., Лунин Б.В. Высокочастотный метод измерения иеэлектрических величин.— .M.: Наука, 1978, с. 93-94, рис. 31.

Авторское свидетельство СССР

Ф 678437, кл. С 01 R 27/28, !978, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ НАСТРОЙКИ РЕЗОНАНСНОГО ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения.

Устройство содержит высокочастотный

1 и низкочастотный 4 генераторы, делитель 7 частоты, резонансный датчик

10, избирательные усилители 2 и 14, амплитудный детектор 13, фазочувствительный выпрямитель 5 и цифровой частотомер 17. Введение блоков 2 и 3 сдвига частоты, аттенюаторов 5 и 8, автоматического переключателя 6, сумматора 9, балансного смесителя 11, интегратора 16, амплитудного детектора 18, избирательного усилителя 19 и фаэочувствительного выпрямителя 20 позволяет измерять частоту гармонических колебаний высокочастотного ге,нератора 1 и исключить влияние нелинейности регулировочной характеристики его управляемого элемента. Кроме того, достигается однозначная зависимость частоты настройки резонансного датчика 10 от контролируемого параметра, а в спектре возбуждающих резонансный датчик 10 колебаний уменьшается уровень шумов и помех.

1 ил.

1 132537

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения частоты настройки резонансных датчиков с изменяющимися параметрами.

Цель изобретения — повышение точности измерения частоты настройки резонансного датчика.

Лостигается повышение точности измерением частоты гармонических колебаний высокочастотного генератора в отличие от режима усреднения частотно-модулированного сигнала, возбуждением в резонансном датчике монохроматического электромагнитного поля, что позволяет достичь однозначной зависимости частоты настройки резонансного датчика от контролируе- . мого параметра, исключением влияния нелинейности регулировочной характеристики управляемого элемента высокочастотного генератора, отсутствием модулированных воздействий на высокочастотный генератор, что уменьшает уровень шумов и помех в спектре возбуждающих резонансный датчик колебаний, что уменьшает флюктуационную нестабильность высокочастотного генератора.

На чертеже представлена функцио- 30 нальная схема устройства.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1, соединенный с первым блоком 2 сдвига частоты, работающим в режиме суммирования частот, и вторым блоком 3 сдвига частоты, работающим в режиме вычитания частот.

Управляющие входы блоков 2 и 3 сдвига частоты подключены к выходу низкочастотного генератора 4, Выход второ- 0 го блока 3 сдвига частоты через первый аттенюатор 5 соединен с вторым входом автоматического переключателя

6. С первым входом переключателя 6 соединен выход первого блока 2 сдвига частоты. Управляющий вход автоматического переключателя 6 подключен к вьглоду низкочастотного генератора

4 через делитель 7 частоты. Выход автоматического переключателя 6 через второй аттенюатор 8 соединен с. первым входом сумматора 9, второй вход которого непосредственно подключен к выходу высокочастотного генератора 1. Выход сумматора 9 соединен с резонансным датчиком 10, к выходу которого подключены последовательно соединенные балансный смеситель 11, управляющий вход которого

8 2 подключен к выходу высокочастотного генератора 1, первый избирательный усилитель 12, настроенный на частоту низкочастотного генератора 4, первый амплитудный детектор 13, второй избирательный усилитель 14, настроенный на частоту переключения автоматического переключателя 6, и первый фазочувствительный выпрямитель 15, управляющий вход которого соединен с выходом делителя 7 частоты. Выход первого фазочувствительного выпрямителя

15 через интегратор 16 соединен с управляющим входом высокочастотного генератора 1, к выходу которого подключен цифровой частотомер 17.

К выходу автоматического переключателя 6 также подключены последовательно соединенные второй амплитудный детектор 18, третий избыирательный усилитель 19, настроенный на частоту переключения автоматического переключателя 6, и второй фазочувствительный выпрямитель 20, управляющий вход которого соединен с выходом делителя 7 частоты, Выход второго фазочувствительного выпрямителя 20 соединен с управляющим входом первого аттенюатора. 5.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотные колебания частоты

1 высокочастотного генератора 1 воздействуют на сигнальные входы первого и второго блоков 2 и 3 сдвига частоты, на управляющие входы которых воздействуют колебания низкой частоты Я низкочастотного генератора 4. В качестве блоков 2 и 3 сдвига частоты могут быть использованы, например, однополосные модуляторы, вращающиеся фазовращатели, регенеративные делители частоты с периодически изменяющимся коэффициентом деления и другие аналогичные устройства. Блок

2 сдвига частоты, работающий в режиме суммирования частот (и +Й ), сдвигает частоту ы напряжения генератора

1 вверх на частоту низкочастотного генератора 4 (Д (< ц ) . .Блок 3 сдвига частоты, работающий в режиме вычитания частот (у — Й), сдвигает частоту напряжения высокочастотного генератора 1 вниз. Выходное напряжение блока

2 сдвига частоты, частота которого равна м +Я, воздействует на первый вход автоматического переключателя б, на второй вход которого через управ3 l 3253 ляемый первый аттенюатор 5 подается выходное напряжение блока 3 сдвига частоты, частота которого равнао -.й .

При -.непрерывной работе автоматического переключателя 6 на выходе последнего формируется двухчастотное напряжение, образованное пачками из напряжений с частотами о +Д и ю -Я .

Первоначальный коэффициент передачи первого аттенюатора 5 устанавливают так, чтобы обеспечить равенство амплитуд напряжений с частотами ы + Й и M --Д на выходе автоматического переключателя 6. Выходное напряжение автоматического переключателя 6 ослабляется в заданное число раз вторым аттенюатором 8 и поступает на первый вход сумматора 9, на второй вход которого поступает напряжение высокочастотного генератора 1. Коэффициент передачи второго аттенюатора 8 устанавливают так, чтобы отношение амплитуд на входах сумматора 9 составляло

30-40 дБ в направлении ослабления боковых частот ы + Л и о †.Л .

Выходное напряжение сумматора 9 возбуждает резонансный датчик 10.

Взаимодействием вспомогательных сигналов частоты ы+ Я и у- Й с контро лируемым материалом при таком отношении амплитуд можно пренебречь, что позволяет достичь однозначной зависимости частоты настройки резонансного датчика от контролируемого параметра.

Напряжение с датчика 10 смешивается в балансном смесителе 11 с напряжением высокочастотного генератора 1. Выходное напряжение смесителя 11 имеет две составляющие: высокочастотную, имеющую частоту 2ы, как результат 0 смешивания двух напряжений с частотами у, и низкочастотную, имеющую частоту Я, как результат смешивания напряжения частоты Ы с напряжением частоты 4)+ Д в первом такте работы автоматического переключателя 6 и с напряжением частоты M --Я во втором такте работы.

Первый избирательный усилитель 12, настроенный на частоту низкочастотно-50

ro генератора 4, усиливает низкочастотную составляющую напряжения балансного смесителя 11, а высокочастотную его составляющую подавляет.

Если частота Ы возбуждающих колебаний совпадает с резонансной частотой юг (я= ю ), то коэффициенты передач колебательного контура датчика

l0 для боковых частот и)+Й и м-Я.

78 4 одинаковы. В этом случае низкочястотная составляющая напряжения на выходе балянсного смесителя ll имеет одно и то же значение в оба такта работы автоматического переключятеля 6.

В случае рясстройки резонансного дятчика 10 под воздействием контролируемого материала коэффициенты передач для боковых частот возбуждающего сигнала становятся разными. При неравенстве коэффициентов передач резонансного датчика 10 на частоте ы +Я в первом такте работы автоматического переключателя 6 и на частоте ы -Q во второМ такте работы автоматического переключателя 6 в выходном напряжении первого амплитудного детектора

13 появляется переменная составляющая частоты переключения автоматического переключателя 6. Эта переменная составляющая вьщеляется и усиливается вторым избирательным усилителем

14, настроенным на частоту переключения автоматического переключателя 6, Напряжение второго избирательного усилителя 14 пропорционально неравенству коэффициентов передач резонансного датчика 10, а следовательно, тем больше, чем больше их разность. Напряжение второго избирательного усилителя 14 после фазочувствительного ,выпрямления и соответствующей фильтрации первым фазочувствительным выпрямителем 15 через интегратор 16 воздействует на управляющий вход высокочастотного генератора l, изменяя его частоту. Направление изменения и закон регулирования частоты генератора 1 выбирается таким образом, чтобы обеспечить равенство коэффициентов передачи резонансного датчика

10 на частоте ю + Я и частоте td- Л .

Благодаря тому, что в момент равенства частота высокочастотного генератора совпадает с частотой настройки резонансного датчика 10 (ы = ю1,), то значение последней может быть считано по шкале цифрового частотомера 17.

Для обеспечения высокой точности отсчета частоты настройки резонансного датчика 10 по шкале частотомера 17 необходимо обеспечить равенство амплитуд напряжений с частотами

Ю +Л и (о- ь на выходе автоматического переключателя 6. Для этого в первый такт работы автоматического переключателя 6 на вход второго амп132537

Составитель Н.Михалев

Техред Л. Олийнык

КорректорА. Зимокосов

Редактор К.Папп

Заказ 3103/40

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 литудного детектора 18 воздействует напряжение с частотой ы + Л, а во второй — с частотой о -A, Зти напряжения поочередно детектируются вторым амплитудным детектором 18, При неравенстве амплитуд напряжений на выходе второго амплитудного детектора 18 в два такта работы автоматического переключателя 6 третьим избирательным усилителем 19, настроенным fg на частоту переключения автоматического переключателя 6, выделяется и усиливается переменная составляющая выходного напряжения второго амплитудного детектора 18. Выходное напря- f5 жение этого усилителя 19 после фазочувствительного выпрямления вторым фазочувствительным выпрямителем 20 воздействует на управляющий вход аттенюатора 5, изменяя его коэффициент 20 передачи. Направление изменения и закон регулирования выбираются таким образом, чтобы обеспечить необходимое равенство амплитуд напряжений на выходе автоматического переключателя 25

6 и в оба такта работы последнего при любых изменениях частоты высокочастотного генератора 1.

Ф,о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения частоты настройки резонансного датчика, содержащее генераторы высокой и низкой частоты, делитель частоты, вход которого соединен с выходом низкочастогного генератора, частотомер, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора, последовательно соединенные первый избирательный усилитель, первый амплитудный детектор, второй избирательный усилитель и первый фазочувствительный выпрямитель„: управляющий вход которого подключен к выходу делителя частоты, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, введены первый и второй блоки сдвига частоты, первый и второй аттенюаторы, автоматический переключатель, сумматор, балансный смеситель, интегратор, а также последовательно соединенные второй амплитудньгй детектор, третий избирательный усилитель и второй фазочувствительный выпрямитель, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к управляющему входу первого аттенюатора, при этом вход второго амплитудного детектора соединен с выходом автоматического переключателя, причем выход высокочастотного генератора подключен через первый блок сдвига частоты к первому входу автоматического переключателя, а через последовательно соединенные второй блок сдвига частоты и первый аттенюатор к второму входу автоматического переключателя, управляющие входы первого и второго блоков сдвига частоты соединены с выходом низкочастотного генератора, управляющий вход автоматического переключателя соединен с выходом делителя частоты, а его выход через второй аттенюатор соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора и второй вход балансного смесителя подключены непосредственно к выходу высокочастотного генератора, выход балансного смесителя соединен с входом первого избирательного усилителя, выход первого фазочувствительного выпрямителя через интегратор подключен к управляющему входу высокочастотного генератора, выход сумматора соединен с входом резонансного датчика, выход которого подключен к входу балансного смесителя.