Цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи

 

tees Советаиик

Социалистический

Республик 789840 (61) Дополнительное к аят, свидву (22) Заявлено 16.02.78 (2t)2579429/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 211280 Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 25. 12. 80 (51)М K 3

4 O I и 19/26

Государственный комитет

СССР ю делам изобретений н @ткрытн и (53) УД3(621. 317. .7(088.8) В. Е. Быков и В. Г. Цывинский

Главный вычислительный центр Министерства просвещения Украинской CCP (54)ЦИФРОВОЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

КОМПЛЕКСНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электроиэмзрительной технике и предназначено для использовании при построении приборов, контролирующих амплитуднофазочастотные характеристики четырехполюсников.

Известен иэмеритель комплексного коэффициента передачи, выполненный на аналоговых составных элементах и содержащий в частности, опорный генератор, амплитудный детектор, магнитоэлектрические логомеры, переключатель и множительный блок на операционных усилителях, к выходам которых подключены нагреватели термопреобраэователя(1) .

Известное устройство обеспечивает контроль только по одному измерительному входу, причем характеризируется невысокой точностью, которая резко снижается в диапазоне частот менее

1 Гц.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи, содержащий в частности, основной преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен со входом генератора пилообразного напряжения,,нуль-ор ан перехода напряжения через нуль, один иэ входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а другой вход — к шине нулевого потенциала, двухпозиционный переключатель, входы которого соединены со входом опорного канала и с выходом источника эталонного напряжения, интегратор, генератор имтю пульсов, измеритель периода, в каждом измерительном канале — первый нульорган равенства напряжений, один из входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, т5 а выход — к одному из управляющих входов первого счетного ключа, связанного по другому управляющему входу с выходом нуль-органов перехода напря :;ения через нуль, а по заполняюще26 му входу - с выходом генератора импульсов, второй нуль-орган равенства напряжений, выход которого соединен с одним иэ управляющих входов второго счетного ключа, связанного по за2> полняющему входу с выходом генератора импульсов, первый сигнальный ключ, установленный на входе измерительного канала, второй сигнальный ключ, вход которого подключен к выходу

30 двухпозиционного переключателя, два

789840 реверсивных счетчика импульсов, одни входы которых соединены с выходом измерителя периодов, а другие входы с выходами сбответствующих счетных ключей, два регистра, входы которых подключены к первым выходам соответ1 ствующих реверсивных счетчиков импульсов, блок деления, входы которого соединены с выходами. регистров и со вторыми выходами реверсивных счетчиков импульсов. Многоканальность известного устройства обеспечивается эа счет сочетания нескольких аналогичных схемных построений.

При исследованиях динамических характеристик двигателей, строительных конструкций, планеров летательных аппаратов и т.п. представляет интерес измерения п реакций четырехполюсников на опорный (испытательный) сигнал, причем число точек, в которых необходимо выполнить одновременные измерения, достигает сотен(2).

Однако такой принцип обеспечения многоканальности является весьма сложным.

Цель изобретения — упрощение подобнОго измерительного устройства.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи, содержащий основной преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен со входом генератора пилообразного напряжения, нульорган перехода напряжения через нуль, один иэ входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а другой вход — к шине нулевого потенциала, двухпозиционный переключатель, входы которого соеди, нены со входом опорного канала и с выходом источника эталонного напряжения, интегратор, генератор импульсов, измеритель периода, в каждом измерительном канале - первый нуль-орган равенства напряжения, один иэ входов которого подключен к выходу. .генератора пилообразного напряжения, а выход — к одному из управляющих входов первого счетного ключа, связанного по другому управляющему входу с выходом нуль-органа перехода напряжения через нуль, а по заполняющему входу — с выходом генератора .импульсов, второй нуль-орган равенства напряжений, выход которого соединен с одним из управляющих входов второго счетного ключа, связанного по заполняющему входу с выходом генератора импульсов, первый сигнальный ключ, установленный на входе измерительного канала, второй сигнальный ключ, вход которого подключен к вы-, ходу двухпоэиционного переключателя, два реверсивных счетчика импульсов, одни входы которых соединены с выходом измерителя периодов, а другие входы — с выходами соответствующих

65 устройства,.можно проследить применительно к одному измерительному каналу например, первому.

Устройство работает в два такта, равных периоду Т измеряемого напряжения.В режиме измерения комплексносчетных ключей, два .регистра, входы которых подключены к первым выходам соответствующих реверсивных счетчиков импульсов, блок деления, входы которого соединены с выходами регистра и со вторыми выходами реверсивных счетчиков импульсов, введены дополнительные преобразователь напряжения в частоту, генератор пилообразного напряжения и нуль-орган перехода напряжения через нуль, причем вход дополнительного преобразователя напряжения в частоту подключен к выходу интегратора, а выход — ко вхолу дополнительного генератора пилообразного напряжения, выход дополнительного генератора пилообразного напряжения соединен с одним из входов второго нуль-органа равенства напряжений каждого измерительного канала с одним из входов дополнительного

35 нуль-органа перехода напряжения через нуль, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выходк другому управляющему входу второго счетного ключа каждого измерительнор го канала, другие @ходы первого и второго нуль-органов равенства напряжений каждого -измерительного канала соединены с выходами соответствующих сигнальных ключей, а входы основного преобразователя напряжения в ча30 стоту, интегратора и измерителя периода связаны со входом опорного канала.

Иа чертеже. изображена функциональная схема предлагаемого цифрового

З .многоканального измерителя комплексных коэффициентов передачи.

Измеритель содержит вход опорного канала 1, интегратор 2, преобразователи напряжения в частоту 3 и 4, 40 генераторы пилообразного напряжения

5 и 6, нуль-органы 7 и 8 переход". напряжения через нуль, измеритель периода 9, генератор импульсов 10, двухпоэиционный переключатель 11 с входными клеммами 12 (положение 1) и 13 (положение П),источник эталоннбго напряжения 14, входы измерительных каналов 15 — 15», первые сигнальные ключи 16 -16», вторые сигнальные ключи 171 -17>, первые. нуль-органы равенства напряжений 18 -18, вторые нуль-органы равенства напряжений 19 —

19, первые счетные ключи 20 -20>, вторые счетные ключи 211 -21„, первые реверсивные счетчики импульсов 22 —

22>>, вторые реверсивиые счетчики импульсов 23 -23п, первые регистры 24 — 24п, вторые регистры 251 -25», блоки деления 26 -26п.

Принцип действия предлагаемого

789840

ro коэффициента передачи четырехполюсников переключатель 11 устанавливается н положение

В первом такте открыт ключ 17, ключ 161 закрыт. На вход преобразователя напряжение в частоту 3 поступает опорное напряжение Upn, так что частота импульсов на его выходе соответствует, К "on где . К - коэффициент преобразования преобразователя 3.

На вход преобразователя напряжения в частоту 4 поступает проинтегрированное интегратором 2 опорное напря>кение О,>,,>, имеющее фазу, отличающуюся на 90о от фазы опорного напРЯжениЯ Убп, Частота импУльсов на выходе преобразователя 4 определяется как;

>д K2U оп»мт. > где. К вЂ” коэффициент преобразования .преобразователя 4.

Каждый импульс с выхода преобразователя 3 запускает генератор пилообразного напряжения 5, а каждый импульс с выхода преобразователя 4 генератор пилообразного напряжения 6.

Пилообразные напряжения с выходов генераторов 5 и 6 подводятся к нульорганам 7 и 8, которые выделяют моменты перехода каждой пилы через нулевое значение, и к нуль-органам 18 и 19>, выделяющим моменты равенства напряжений каждой пилы значениям опорного напряжения Орп .

Далее с помощью ключей 20 и 21 формируются-проме>кутки времени, пропорциональные мгновенным значениям опорного напряжения

"3 "06

4 где: К и K4 — коэффициенты преобразования генераторов пилообразного напряжения 5 и 6, зарактеризующие наклон пилы генераторов.

В течение промежутков временила .и A + импульсы с генератора импуль-: сов 10 проходят на реверсивные счетчики 221 и 23 .

Показание счетчика 22 в конце первого такта соответствует, N,. =If, К еда =К,К С U dt о

Ж-K1K3U Tf3 где, Upä - амплитуда опорного напряжения; частота генератора импуль. —, сов 10.

Показание счетчика 23 в конце первого такта определяется как; т т

"а- f< э 2 -К2К4 f3) Uon Upngjg7d о о

= : К2К4 Von Орпин>. T. f3 °

5 где,Оон унт амплитуда проинтегриро ванного опорного напряжения.

В конце первого такта показания счетчиков 221, и 23, переписываются соответственно в регистры 24 и 25 .

Во втором такте ключ 17, закрывается, а ключ 16, открывается.

На входы нуль-органов 18 и 19, поступает измеряемое напряжение U>, При этом нуль-органы 18, и 19< выделяют моменты равенства пилообразных напряжений генераторов 5 и 6 значениям измеряемого напряжения Ок.

Далее с помощью ключей 20 и 2Q

20 формируются промежутки времени, про-. порциональные мгновенным значениям измеряемого напряжения;

К3ОХ >

25 A f4 =К4 Ох

В течение промежутков времени at> и h t4 импульсы с генератора импульсов 10 проходят на реверсивные счетчики 22 и 231.

Показание счетчика 22 в конце второго такта соответствует. > ty о t K К>>13 ° Т- " соь Р, 35 где: Цц - амплитуда первой гармоники измеряемого напряжения; Р— угол сдвига фаэ между первой гармоникой измеряемого напряжения Ux и опорным на40 пряжением Uon .

Показание счетчика 23> в конце второго такта. определяется как;

Т

Й4 =) fg >3ДФ4 д Й К2К4 f3 Т С!» Р

О1х upas.MNt о

После окончания второго такта производится деление в блоке деления 26 чисел Ny íà N и N4 íà N>,. — - - ° — CO S Ð= «>- K C O 5+

N< 4 Uon

50 Ю=- ——

М4 ц>х 1 ° . 8 I f1 Ð= — К 5 I П>>> >

Н 4 цо где; R u Q - показания устройства, пропорциональные действительной и мнимой составляющим комплексного

55 коэфФициента передачи, модуль комплексного коэффициента передачи.

В режиме измерения комплексных значений напряжения на выходе исслеЬО дуемого четырехполюсника перекл>>чу тель 11 переводится в положение П.

Работа устройства при этом происходит аналогичным образом.

В первом такте на входы нуль-opra65 нов 18> и 19, через открытый ключ

78984 0

171 (ключ 161 закрыт) с выхода переключателя 11 поступает эталонное напряжение 0 т.. С помощью ключей 20т и 21 Формируются промежутки времени, пропорциональные значению эталонного напряжения

fjfg K) Ugy ь К "эт

Показание счетчика 22(в концв первого такта соответствует; Е Л15-К„И (u „u СК= — k K u

Показание счетчика 23„ в конце первого такта определяется как:

r т

Nq = f fg f 4 t К К4 f y) Ор > унт 0эт. d

О ф К К,1 рд.ин1 эт. т

Во втором такте ключ 17 закрывается, а ключ 161 открывается.

На входы нуль-органов 18 и 1% поступает измеряемое напряжение 0Х, как и в режиме измерения комплексных коэффициентов передачи четырехполюсников. Поэтому показания счетчиков

22f и 23 во втором такте одинаковы для этих двух режимов работы устройства, т.е, Ny Ny

"8 "т.

После окончания второго такт производится деление в блоке деления

261 чисел N7 íà 85 i N8 íà N6

Мт ь

Оя = — = U GG&P

И 4и

Н8 %

Пмн 4, 81> и ь ь где 0 и 0 „ - показания устройства, пропорциональные действительной и мнимой составляющим первой гармоники измеряемого напряжения на выходе исследуемого четырехполюсника.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает измерение значений комплексных-коэффициентов передачи четырехполюсников и комплексных значений напряжений на их выходах по и измерительным каналам, причем с высокой точностью (коэффициенты преобразования K, K, К, К и частота f не входят в результаты измерений) и в широком диапазоне частот (период Т ие входит в результаты измерений).При этом самые сложные в конструктивном исполнении Функциональные узлы устройства 2-11 используются одновременно для любого числа и измерительных каналов.

Формула изобретения

Цифровой многоканальный измеритель комплексных коэффициентов передачи, содер>кащий основной преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен со входом генератора пилообразного напряжения, нульорган перехода напряжения через нуль, один из входов которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а другой вход — к шине нулевого потенциала, двухпозиционный переключатель, входы которого соединены со входом опорного канала и с выходом источника эталонного напряжения, интегратор, генератор импульсов, измеритель периода, в каждом измерительном канале — первый нульорган равенства напряжений, один из входов которого подключен к выходу

2© генератора пилообразного напряжения, а выход — к одному из управляющих входов первого счетного кл>>ча, связанного по другому управляющему входу с выходом нуль-органа перехода напря>кения через нуль, а по заполняющему входу с выходом генератора импульсов, второй нуль-орган равенства напряжений„выход которого соединен с одним из управляющих входов второго счетного t.ëþ÷à, связанного по заполняющему входу с выходом генератора импульсов, первый сигнальный ключ, установленный на ьходе измерительного канала, второй сигнальный ключ, вход которого подключен к выходу двухпозиционного переключателя, два реверсивных счетчика импульсов, одни входы которых соединены с выходом измерителя периодов, а другие входы - с выходами соответствующих

4О счетных ключей, два регистра, входы которых подключены к первым выходам соответствующих реверсивных счетчиков импульсов, блок деления, входы которого соединены с выходами регистра и со вторыми выходами реверсивных счетчиков импульсов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения, в него введены дополнительные преОбразователь напряжения в частоту, що генератор пилообразного напряг;ения и нуль-орган перехода напряжения через нуль, причем вход дополнительного преобразователя напряжения в частоту подключен к выходу интегратора, а выход — ко входу дополнительного генератора пилообразного напряжения, выход дополнительного генератора пилообразного напряжения соединен с одним иэ входов второго нуль-органа равенства напряжений каждого измерительноЕо го канала с одним из входов дополнительного нуль-органа перехода напряжения через нуль, другой вход котороro подключен к шине нулевого потенциала,а выход — к другому управляо65 щему входу второго счетного клича

789840

Составитель Л. Морозов

Редактор A. Шандор Техред М. Голинка Корректор Ю. Макаренко

Заказ 9128/75 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 каждого измерительного канала;". другие входы первого и второго нуль-органов равенства напряжений каждого измерительного канала соединены с выходами соответствующих сигнальных ключей, а входы основного преобразователя напряжения в частоту, интегратора и измерителя периода связаны со входом опорного канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 432427, кл. С 01 R 29/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 653572, кл. G 01 Я 19/26,.

1972.