Измеритель добротности колебательных систем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичвских

Республик

<»918888 (6)) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200580 (21) 2926513/18-21

И11 М. Кл, с присоединением заявки Мо

G 01 R 27/26

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07,04Р2. Бюллетень No 13

tS3) УДКЪ21. 317 .337(088.8) Дата опубликования описания 070482

М (71) Заявитель р иа. В.Я.Чубаря (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Изобретение относится к измерите- .

"льной технике и может быть исйользовано для контроля параметров механических и электрических колебаний систем.

Известен измеритель добротности, содержащий управляемый усилитель, детекторы пикового и среднего значений, суммирующий элемент, преобразователь напряжение - частота, импульсную схему, интегратор и индикатор (1)..

Однако эта .схема измерений имеет невысокую точность из-за отсутствия возможности непосредственного отсчета добротности в диапазоне частот исследуемых колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения действующей добротности колебательных систем, содержащее двухполупериодный входной выпрямитель, два канала, состоящие, из пороговых элементов и ин" тегрирующих цепей, формирователь пилообразного напряжения, соединенный с индикатором выхода, измеритель частоты затухающих. колебаний, умножитель частоты и переключатель настройка — измерение, причем орган настрой" 30 ки измерителя частоты механически сопряжен с умножителем частоты.

Известное устройство обеспечивает непосредственный отсчет добротности в диапазоне частот исследуемых колебаний (2).

Однако в нем точность измерений ограничивается техническими возможностями механической связи между измерителем и умножителем частоты.

Кроме того, известное устройство имеет низкую производительность измерений, вследствие затрат времени на механическую перестройку измери; . теля частоты. К снижению призводитель ности приводит и процесс настройки, включающий два этапа и связанный с ручным изменением положения переключателя настройки — измерения.

Цель изобретения — повышение точ-. ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель колебательных систем, содержащий двухполупериодный выпрямитель, вход которого соединен с зажимом для подключения источника затухающих колебаний, а выходы через два идентичных канала, выполненных в виде последовательно соединенных одного порогового элемента, интеграто 918888 нием (3) (4) = ь < ра и другого порогового элемента - с входами элемента антисовпадения соответственно, выход последнего через формирователь пилообразного напряжения соединен с индикатором, введены формирователь временного интервала, генератор импульсов стабильной частоты, элемент совпадения, счетчик импульсов и управляемый источник напряжения, причем вход формирователя временного интервала подключен к входу двухпо-, )Q лупериодного выпрямителя, а выход— к одному из входов элемента совпадения, к другому входу которого подключен выход генератора импульсов стабильной частоты, а выход элемента совпадения соединен с входом счет чика импульсов, выход которого через управляемый источник напряжения соединен с формирователем пилообразного напряжения. 20

Управляемый источник напряжения состоит из последовательно соединенных генератора постоянного тока, ключей и резистивной матрицы.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 затухающих колебаний, двухполупериодный выпрямитель 2, пороговые элементы 3 — 6, интеграторы 7 и 8, элемент

9 антисовпадения, формирователь 10 пилообразного напряжения, индикатор

ll, формирователь 12 временного интервала,. генератор 13 импульсов ста- . бильной частоты, элемент 14 совпадения, счетчик 15 импульсов, управляемый источник 16 напряжения, который состоит из генератора 17 постоянного тока, ключей 18 и резистивной матри" цы 19.

Устройство работает следующим об- 40 разом.

Затухающие колебания источника 1 затухающих колебаний подаются одновременно на вход двухполупериодного выпрямителя 2 и формирователь 12 45 временного интервала.

Формирователь 12 временного интервала создает интервал времени ц, пропорциональный целому числу периодов исследуемых колебаний. 50

В течение сформированного интервала t в счетчик 15 импульсов через элемент 14 совпадения поступают импульсы от генератора 13 стабильной частоты.

Суммарная проводимость резистивной матрицы 19, управляемая через ключи

18 счетчиком 15 импульсов прямо пропор- 60 циональна коду N,õðàíÿùåìóñÿ в этом счетчике.

Падение напряжения цк на суммарной . проводимости резистивной матрицы 19 от тока 3> создаваемого генератором 65

17 постоянного тока, по окончании интервала t ц равно

3о 40

Ь -23rK+c гдето - частота исследуемой системы; коэффициент пропорциональности)

- частота импульсов стабильного источника.

Преобразованный двухполупериодным выпрямителем 2 сигнал поступает на вход пороговых элементов 3 и 4 с порогами срабатывания U и Ua, В течение времени от момента возбуждения колебаний в источнике 1 затухающих колебаний от момента, когда, текущее значение огибающей затухающего колебания достигнет пороговых уровней, на выходах соответствующих пороговых элементов 3 и 4 формируются пачки импульсов с соответствующими длительностями.

Сформированные пачки импульсов интегрируются с помощью интеграторов

7 и 8 и поступают на вход пороговых элементов 5 и 6 с порогами срабатывания Ua и U . Полученные на выходах порОговых элементов 5 и 6 импульсы поступают на элемент 9 аитисовпаденийк на.выходе которого получается разностный импульс длительностью

) l " Й (2)

ta t — 2 " 01

Учитывая, что коэффициент затухания колебательной системы 4- связан с добрртностью Q следующим соотношето полученная длительность разностного импульса будет прямо пропорциональна добротности и зависит от частоты исследуемых колебаний

Налряжение U> на резистивной матрице 19 с выхода управляемого источника 16 найряжения подводится к управляющему входу формирователя 10 пилообразного напряжения, где интегрируется в течение длительности. импульса, который поступает на другой вход этого формирователя от элемента 9 антисовпадения.

Амплитудное .значение напряжения на выходе формирователя 10 пилообразного напряжения, измеряемое индикатором 11, определяется так (5)

ПВык = 4и -

at где Г- постоянная времени интегрирования..

Подставляя в полученное выражение значения U и g t окончательно получим величину, считываемую с индикатора 11, которая прямо пропорцио918888 интегриро- 5

Формула изобретения (7) 30 нальна добротности исследуемого источника 1 затухающих колебаний

Ц ц ---, . „Й. (6)

Зо8

Если выбрать постоянную вания из условия, то считьп аемая по индикатору ll величина непосредственно равна искомой добротности

Жiw (8)

Для нормальной работы устройства 15 необходимо, чтобы напряжение на выходе управляемого источника 16 напряжения было получено до начала формирования длительности импульса a t на выходе элемента 9 антисовпадения. 2О

Поэтому количество периодов и при, формировании интервала следует выбирать таким, чтобы длительность этого:интервала была меньше длительности пачки импульсов t g на выходе элемента 3.

Введение в устройство новых элементов отличает его от известного, так как ликвидируются погрешности, вносимые кинематической связью между элементами устройства, и повышается точность контроля ° устранение ручной механической настройки устройства значительно повысит производительность измерений и позволит применять предлагаемое устройство автоматизированных системах контроля.

Кроме того, предлагаемое устройство, по сравнению с известным, обладает дополнительным преимуществом, 4Р состоящим в том, что для получения результата измерения достаточно одноразового возбуждения исследуемой колебательной системы. Это также по вышает производительность измерений, 45 особенно в тех случаях, когда исключено повторное проведение эксперимента или его воспроизведение требует больших материальных затрат и вре, мени.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства .определяется пов. мением производитель" ности измерений и улучшением показателей качества контроля исследуемых колебательных систем.

1. Измеритель добротности колебательных систем, содержащий двухполупериодный выпрямитель, вход которого соединен с зажимом для подключения источника затухающих колебаний а выходы через два идентичных канала, выполненных в виде последовательно соединенных одного порогового элемента, интегратора и другого порогового элемента. — с входами элемента антисовпадеиия соответственно, выход последнего через формирователь пилообразного напряжения соединен с индикатором, отличающийся тем, что, .с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь временного интервала, генератор импульсов стабильной частоты, элемент совпадения, счетчик импульсов и управляемый источник напряжения, причем вход формирователя временного интервала подключен к входу двухполупериодного выпрямителя, а выходк одному иэ входов элемента совпаде-, ния, к другому входу которого под- ключен выход генератора импульсов стабильной частоты, а выход элемента совпадения соединен с входом счетчика импульсов, выход которого через управляемый источник напряжения соединен с формирователем пилообразного напряжения.

2. Измеритель по п.1, о т л и— ч а ю щ и и с .я тем, что управляемый источник напряжения состоит из последовательно соединенных генератора постоянного тока, ключей и резистивной матрицы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 2059150,, кл. G 01 R 27/26, 1975

2. Авторское свидетельство СССР

Р 441647, кл. G 01 R 27/26, 17. 09. 72 (прототип) 918888

Составитель Л. Сотникова

Редактор Л.Филиппова ТехредМ. Гергель!Корректор М.Демчик

Заказ 2132/29 Тираж 719, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4