Измеритель резонансной частоты и добротности контура

 

883?97

Союз Советскик

Соцмалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 27.03 ° 80 (21) 2900163/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

G 01 R 27/26

1оеударетвеииыН комитет

СССР ио деизм изебретеиий и етирытий

Опубликовано 23.1! 8!. Бюллетень И43

Дата опубликования описания 23.11.81. (53) УД К 621 . 3! 7 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.Я.Сапотницкий и Г.Н.Комаров (71) Заявитель

Ростовский ордена Трудового Красного Знаме государственный университет (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЫ И ДОБРОТНОСТИ

КОНТУРА

Изоьретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения параметров электрических цепей и может быть использовано для измерений резонансной частоты.и добротности колебательных контуров, а также для измерения электрических и неэлектрическнх величин путем включения датчика в колебательный контур и измерения его добротности.. Особенно широкое применение предлагаемое " изобретение может найти в цифровой измерительной технике, так как выходной сигнал прибора представлен в: цифровой форме.

Известен измеритель индуктивно15 сти и добротности катушек индуктнвности, который содержит генератор напряжения переменного тока, соединенный через масштабирующий элемент с одним иэ зажимов. для подключения.

26 объекта измерения, другой зажим для подключения объекта измерения соединен со входом измерительного. опе"

2 рационного усилителя. с образцовым элементом в цепи параллельной .обратной связи, а выход измерительного операционного усилителя через. образцовый конденсатор соединен со входом, опорного операционного усилителя с образцовым элементом в цепи параллельной обратной связи, три фазовых детектора, .три фильтра. низкой частоты, три ключа .и лагометр (например, цифровой, интегрирующий вольтметр) 1 11

Недостатком известного .устройства является то, что при большом отличии измеряемой. добротности. от добротности образцового элемента резко снижается. точность измерения, что обусловливает узкий диапазон известного устройства.

Наиболее близким .по технической сущности к изобретению является .Q ""метр, содержащий последовательно соединенные генератор высокочастотных колебаний, усилитель напряжения, усилитель мощности, усилитель тока, 88379 фазовый детектор, второй усилитель тока и отсчетно-регистрирующее устройство, причем к выходу усилителя мощности параллельно подключен исследуемый колебательный контур и конденсатор переменной емкости. Ц— метр реагирует на изменение активной составляющей сопротивления. Реактивная составляющая комплексного сопротивления компенсируется с помощью конденсатора переменной емкости настройкой контура в резонансе 1 2 1, Недостатком известного Q -метра является низкая точность, обусловленная большими ошибками, неизбежными при настройке контура в резонанс с помощью подстроечной емкости по стрелочному прибору, снижением чув- ствительности за счет подстроечной емкости, включаемой в контур для настройки его в резонанс..

20

Цель изобретения — повышение точности измерителя.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий перестраиваемый генератор и фазовый детектор, введены аттенюатор-ограничитель, фазосдвигающая цепь, дополнительный аттенюатор-ограничитель, фильтр нижних частот, компаратор нуля, компаратор уровня, блок опорного напряжения, коммутатор, интегратор, блок управления, частотомер и вычислительное. устройство, причем выход перестраиваемого генератора через аттенюатор-ограничитель соеди35 нен с фазосдвигающей цепью и с входом фазового .детектора, другой вход соединен с выходом дополнительного аттенюатора-ограничителя. Выход последнего и выход фазосдвигающей це40 пи соответственно соединены..:с зажимами для подключения исследуемого резонансного контура, а выход фазового детектора через фильтр нижних частот соединен с входами компаратора нуля, компаратора уровня и коммутатора, выход которого через интегратор соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора, другой вход компаратора нуля соединен 50 с нулевой шиной, а другой вход ком.паратора уровня и другой вход коммутатора подключены к выходу блока опор ного напряжения, выходы обоих компараторов подключены к входам блока ss управления, выходы которого соеди. нены с управляющим входом коммутатора и с входом внешнего запуска частото7 4 мера, вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора, а выход соединен с входом вычислительного устройства.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя резонансной частоты и добротности.

Измеритель резонансной частоты и добротности содержит перестраиваеьйй генератор ?, соединенный через аттечюатор-ограничитель 2 с фазосдвигающей цепью 3 и с фазовым детектором

4, второй вход которого подключен к выходу дополнительного аттенюатораограничителя S выход фазового детектора 4 соединен через фильтр 6 нижних частот со входами компаратора 7 нуля, комт аратора 8 уровня, коммутатора 9 выход которого через интегратор 10 соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 1, другой вход компаратора 7 нуля соединен с нулевой шиной, другой вход компаратора 8 уровня и другой вход коммутатора 9 соединены с выходом блока

11 опорного напряжения, выходы компаратора 7 нуля и компаратора 8 уровня подключены к входам блока 12 управления, выходы которого соединены с управляющим входом коммутатора 9 и с входом внешнего запуска частотомера

13, счетный вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора

? а выход соединен со входом вычислительного устройства 14 исследуемый резонансный контур 15.

Измеритель резонансной частоты и .добротности работает следующим образом, Исследуемый резонансный контур

15 включают между выходом фазосдвигающей цепи 3 и входом дополнительного аттенюатора-ограничителя 5, фазосдви» гающая цепь 3 производит сдвиг фазы на 90, обеспечивающий вывод рабочей о точки фазового детектора 4 на линейный участок рабочей характеристики.

При неравенстве частоты перестраиваемого генератора l резонансной частоте исследуемого резонансного контура 15 происходит сдвиг фазы сигнала перестраиваемого генератора 1. Этот сдвиг фазы с помощью фазового детек/ тора 4 и фильтра 6 нижних частот преобразуется в постоянное .напряжение, которое через коммутатор 9 и интегратор 10 изменяет частоту в перестраиваемом генераторе 1 таким образом, чтобы она стала равна резонансной

883797 н- где f о

$

Q формула изобретения

40: частоте исследуемого резонансного ко тура )5. При равенстве частоты перестраиваемого генератора I и резонансной частоты исследуемого резонансного контура 15 постоянное напряжение на выходе фазового детектора 4 становится равным нулю. В этот момент срабатывает компаратор 7 нуля, который через блок 12 управления с помощью коммутатора 9 отсоединяет интег- - 1Ь ратор 10 от выхода фильтра 6 нижних частот и запускает частотомер 13, на который поступает подстроенная частота перестраиваемого генератора

I, которая равна резОнансной час- 1S тоте исследуемого резонансного контура 15.

Значение резонансной частоты с выхода частотомера 13 вводится в вычислительное устройство 14. При измере- 2о нии добротности блок 12 управления подключает к интегратору 10 блок 11 опорного напряжения, значение которого равно О, 7070

Для определения Ц ®)„с) необходимо 2S закоротить фазосдвигающув цепь 3 и исследуемый резонансный контур 15.

Тогда на входах фазового детектора

4 действует максимальный сигнал, а напряжение на выходе фазового детектора 4 есть Оф

При этом частота перестраиваемого генератора 1 уходит от.резонанса, вследствие чего появляется сдвиг фаз между сигналами на контуре и на выходе перестраиваемого генератора I. Этот сдвиг фаз с помощью фазового .детектора 4 и фильтра 6 нижних частот преобразуется в постоянное напряжение, подаваемое на компаратор 8 уровня, где оно .сравнивается со значением, равным 0,707 Uy+

При равенстве указанных напряжений срабатывает компаратор 8 .уровня и через блох 12 управления отсоединяет с помощью коммутатора 9 блок 11 Опар- ного напряжения от интегратора 10 и запускает частотомер 13, на счетный вход которого поступает изменяемая частота перестраиваемого генеSO ратора ). С частотомера 13 значение изменяемой частоты .перестраиваемого генератора 1 в виде кода вводится в вычислительное устройство 14, которое вычисляет добротность по формуле

$S резонансная частот» исследуемого резонансного контура 15, частота, соответствующая

0,707 0Юах добротность исследуемого резонансного контура !5.

Измеритель резонансной частоты и добротности контура, -содержащий лерестраиваемый генератор и фазовый детектор,. о т л и ч а, ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены аттенюатор-ограничитель, фазосдвигающая цепь, дополнительный аттенюатор-ограничитель, фильтр нижних частот, компаратор нуля, компаратор уровня, блок опорного напряжения, коммутатор, интегратор, блок управления, частотомер и вычислительное устройство, причем выход перестраиваемого генератора через аттенюатор-ограничитель соединен со входом фазосдвигающей цепи и с входом фазового детектора, другой вход которого соединен с выходом дополнительного аттенюатора-ограничителя, вход последнего и выход фазосдвигающей цепи,.соответственно соединены с зажимами для подключения исследуемого -резонансного .контура, а выход фазового- детектора соединен через фильтр нижних частот с входами компаратора .нуля, компаратора уровня и коммутатора, выход которого через-интегратор соединен с управляющим входом перестраиваемого

Генератора, другой вход-компаратора нуля подключен к нулевой шине, другой вход компаратора уровня и другой вход коммутатора соединены с выходами блока опорного напряжения, -выходы обоих компараторов подключены .к входам блока управления, выходы которого соединены с управляющим входом коммутатора и с входом внешнего запуска.частотомера, счетный вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора, а выход — с входом вычислительного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l, Авторское свидетельство СССР

9 679896э -кл. Л 01 и 2712бю 1978 °

2. Арш Э.И.-Автогенераторные измерения. М., "Энергия"; 1976, с.)03, рис. 3-14 .(прототип).

883797

Составитель Л.Сотникова

Редактор О.Поповка Техред Т.Маточка Корректор В.Синицкая

Заказ 10218 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

t по делам изобретений и открытий

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

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