Устройство для измерения логарифмического декремента затухания колебательных систем

 

<11> 532060

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соиэ Советскнх

Сонналнстнчесннх

Респуолнн (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.10.74 (21) 2070123/21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.10.76. Бюллетень ¹ 38 (45) Дата опубликования описания 18.10.76 (51) М.Кл. G 01 R 27, 26

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам нзооретеннй н отнрытнй (53) УДК 621 317.756 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Свиридин

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ДЕКРЕМЕНТА ЗАТУХАНИЯ

КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

ЛУ,.„(/,) Изооретение относится к радио измерительной технике, предназначено для измерения логар ифмического дакремента затухания хак пизкодобротных, так и .высокодобротных колебательных систем с повышенной точностью и быстродействием и может быть использова:tn для измерен ия других параметров систем, HBпример добротности или тангенса у-.ча потерь.

Известно устройство для из tepe;Ièÿ параметров колебательных оистем, основанные на измерении натурального логарифма отношения амплитуд двух .колебаний, отстоящих одно от другого иа время, кратное периоду колебаний затухающего переходного, процесса в исследуемых системах при их ударном возбуждении (1).

Однако это устройство обладает низкой точностью измерения.

Из известных устройств для измерения 10",àðèôìè÷åñêoão Лекремента затухания колебательных си стем наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее блок ударного возбуждения, блок формирования .импульсов управления и индикатор (2).

Это устройство имеет низкую точность и малое быстродействие при,измерении параметров высокодобротных систем.

С,целью позышения точности и расширения пределов измерения з предлагаемое устройство взелены счетчиках импульсоз, входы,хоторого соединены с блоком ударного возбуждения,и блоком формирования импульсоз у lравленпя, а зыхолы —,с входом последнего и ипл:ткатора и последовательно соединенные блок ооработкн несущей и формирования огибающей и блок измерения производной, причем один из зходоз блока обработки несущей и формирования огибающей соединены с блоком формирования импульсов управления, а друпие входы блока измерения произвол; ой соединены с блохом ударного возбуждения колебанпш и блоком формирования импульсов управления; блок измерения производной

cocToIHT из двух синхронных демодуляторов, выходы:которых,соединены с входами решающего усилителя, выход которого соединен с индикатором.

Логарифмический лехремент затухания может быть определен по следующей формуле гле ЛУ„,(Ц вЂ” конечное приращение амплитуды колебаний исследуемых систем, соответствующее,конечному приращению времени At .в начальный момент времени tq, 5320G0

Введение ьисла и лозволяет упростить измерения и повыоить их разрешающую способность в диапазоне .измеряемых величин, так как это число и устанавливается в процессе измерений автоматически счетчиком импульсов. Для определения логарифмического (ехремента затуYàíèÿ б требуется предельно короткое время Л/, чем и обуславливается быст»одейст з1ле I!pc;I l";1 3cY!oi"о у стройства. Однако это время ие может быпгь бе=::<онсчным малым так как для определения производной

dU„, dt — " — пеобхолимо распола-.ать (как минимум) двумя точками на огибающей ударно-возбужде нных колебаний.

Не формируя огибающей как та..<овой (не производя детектирования 1<олебан ий, хотя подобная операция необходима при исследовании низкодобротных систем), в, качестве опорных точек можно ис пользовать экстремальные точки ударно-возбужденных колебаний, нo

At = —,нли At = Т и т. д.

Т зр

При измерениях параметров низкодобротных систем, особенно когда тангенс угла потерь близок к единице,,даже при столь малом At ощущается погрешность определения производной в связи с .неточностью выполнения условия измерения ее в,начальный момент времен|и (t =; to) и неточностью аппроксимации огибающей хордой,на участке, заключенном, например, между первым макси- 4р муьчом и .первым минимумом ударно-.возбужденных колебаниях.

Величины отмеченных составляющих,погрешности измерения могут быть снижены, если осуществить предварительную обработ- 45 ку, например дифференцирование по времени несущей с последующим формированием о-,ибающей удар но-возбужденных колебаний исследуемых систем. Формируя огиоающую, например,,путем детектирования,колебан|лй с 5р использованием предварительного д ифференцирования .несущей время, требуемое для опрегделения производной, может быть существенно сокращено и число и можно выбрать меньше 0,25, что .позволяет повысить разре- 55 шающую способность, а, следовательно, и точность измерений параметров, в особенности низкодоброгных колебательных систем.

На фиг. 1 пр и ведена структурная электрическая .схема устройства для измерения лога- бр рифмического де кремента затухания; на фиг.

2 — диаграммы, поясняющие, принцип измерений 1и работы устройства.

Устройство содержит исследуемую колеоательную систему 1, схему 2 ударного возбуждения колебаний, блок,3 обработки несущей и формирова ния огибающей, блок 4 измерения производной по времени от огиоающей ударновозбужденных, колебаний, включающий в себя два синхронных демодулятора 5, 5 и решающий усилитель 7, блок 8 формирования импульсов управления, счетчик 9 импульсов и инд икатор 10.

При ударном возбуждении импульсом, вырабатываемым схемой 2 (фиг. 2,а) в исследуемой колебательной системе 1 во зремени i возникают затухающие колебания (фиг. 2,б).

В блоке 8,производится обработка несущей, состоящая в дифференцировании <о времен:.t огибающей (фиг. 2,б, кривая Б) и двухполупериодном выпрямлении без фильтрации и с ф илырацией при формированыt. Из полученных импульсов одной полярности IIB выходах блока 8 в формирователе 8 в моменты времени, соответствунощие экстремальным точкам кривы.: Л и Б раздельно для одной и другой формируют коро пкие импульсы стандартной ам lt!èòóäû и длительности (фиг. 2,в, г), которые после, дополнительной оорабогки используются для управления синхронных демодуляторов 5 и б блока измерения производчой.

Синхронный демодулятор 5 управляется соответствующи м импульсом в зависимости от того, продифферепцированная:или непродифференцированная (соответственно кривая

Б и А) несущая подаются»а него с at»Yoreç блока 8. Для управления синхро: ным демодулятором б вырабатываются аналогичные импульсы на той же последовательности с помощью счетчика 9 импульсов, осуществляющего необходимый временной сдвиг импульса управления (фиг. 2,е, штриховая линия) относительно начала отсчета. В блоке измерен ил производной с помощью синхронных демодуляторов 5 и б накапливается и запоминается информация об амплитуде импульсов ударно-возбужденны колебаний в соответствующие моменты времени, а затем в решающем усилителе обрабатывается эта информация, например вычитается.

Полученное, приращение, напряжения ЛК„ за соответствующий, промежуток времени

At = иТ (фиг. 2,б) .поступает для отсчета на индикатор 10, помимо этого на индикатор поступают также импульсы со счетчика 9 импульсов. По окончании прохождения .импульса схемы 2 ударного возбуждения колебаний накопленная .информация,в демодуляторах 5, б частично считывается, счетчик 9 импульсов возвращается в исходное состояние, а устройство готово к следующему циклу измерений.

Если в,качесгве индикаторного устройства использовать осц иллоскоп iH дополнительно генератор импульсов с,калиброванной длительностью .импульсов, то сущность измерений можно .изложить следующим образом.

На,вход канала вертикально" î отклонения осциллографа алнди катора с,выхода блока 8 подается сформированная огибающая (фиг.

2,ж) ударно-возбужденных колебаний, перед532060

Фиг1 ним фронтом, импульса возбуждения запускается развертка. С другого зыхода блока 8 на модулятор индикатора подается импульс (фиг. 2,3),,полученный àII3 loïI÷ío импульса vI, показанным на фиг. 2,д, е, и на экране часть огибающей, соответствующая длительности этоТ го импульса, равной, налример, Л1 = — —, з начальный момент времеии затемняется.

Одновременно передним фронтом импульса (фиг. 2,з) оинхронизируется вспомогательный генератор импульсов, длительность импульса, которого (фиг. 2,и) регулируется з пределах длительности импульса (фиг. 2,з).

Подавая этот импульс на модулятор осциллоскопа в противоположной,полярности относительно импульса (фиг. 2,з) и регулируя его длительность до получения .на экране непрерывного изображения огибающей, отмечается по лимбу генератора импульсов длительность импульса (ф иг. 2,з). Затем, уменьшая в соответствующее число раз длительность импульса (фиг. 2,и) до получения .необходимого числа п, на экране осциллоскопа возникает огибающая (фиг. 2,ж) с четким очертанием подлежащей исследованию части. Измеряя амплитуду U и приращение ЛУ огибающей, по формуле (1) с учетом установленного числа Iz определяется искомый параметр.

Верхний предел по б может достигнуть несколько единиц (нолебательный процесс вырождается в апериодичесиий) с приемлемой степенью точности измерений, что не достижимо с помощью других устройств, аналогичных:предложенному. При измерениях параметров высокодобротных систем возникают трудности фиксации разности двух амплитуд колебаний, следующих одно за другим, однако в предлагаемом устройстве (за счет уменьшения бы=тродействня измерений) путем изменения:III. 1а п,которое в зависимости от допустимой погрешности может варьироваться в широки.; пределах, этого не происходит.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения логарифмического джремента затухания;колебательчых систем, содержащее блок ударного возбуждения колебаний, бло i формирования и iIII, IücoB управления и индикатор, о т:I и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, в него введены счетчик импульсов, входы которого соедн IollII с блоком ударного возбуждения и олоком формирования импульсов управления, а выходы — с входом последнего и индикатора,и последовательно соединенные

20 олок ооработки несущеи и формирования огибающей и бло измерения производной, IIpIc IexI og III >Is выходов блока обработки IIeсущей и формирования огибающей соединен

25 с блоком формирования импульсов управления, а другие входы бло|ка измерения производной соединены с блоком ударного возбуждения колеба,ний и блоком формирования нмп льсоз чпразления.

2. Устройство по п. 1, отлпч ающесся тем, что блок измерения производной состоит из двух синхронных демодуляторов, выходы которых соединены с входами решающего усилителя, выход которого соединен с индикато35

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1. Патент США 3163818, кл. 324-57, 1964 г.

2. журнал «Приборы и системы управле40 ння», ¹ 1, 1974, стр. 48 — 49.

532060 а з и+ в г е

Фиг. ""

Составитель К. Шитиков

Техред Л. Кочемирова

Корректор В. Гутман

Редактор Т. Янова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 927/1217 Изд. № 1677 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5