CS196800B1 - Connection for measuring the quality of elements of the oscillation circuit - Google Patents

Description

Současně existující přístroje k měření jakosti prvků oscilačních obvodů v pásmu UKV a VKV dovolují provádět měření při ručním ovládání. Toto měření je provázeno velkými chybami. Lze při tom měřit pouze lineární prvky oscilačních obvodů.

Zvýšení přesnosti měření v pásmu UKV a VKV, zajištění možnosti měření parametrů jak lineárních, tak i nelineárních radiotechnických prvků v elektromagnetických polích malých 1 středních, a rovněž tak potřeba zrychlení postupu měření vyžaduje, aby byly sestaveny vysoce přesné a automatizované číslicové měřicí přístroje k měření jakosti prvků oscilačního obvodu.

Je známo zařízení k měření jakosti prvků oscilačního obvodu, skládající se z řídicí jednotky, jejíž generátor pilovitého napětí je spojen elektrickou vazbou s vysokofrekvenčním generátorem, připojeným k frekvenčnímu modulátoru, jehož výstup je připojen k měřicímu bloku, majícímu elektrickou vazbu s prvky oscilačního obvodu, jejichž jakost se měří, z bloku pro oddělení první derivace podle frekvence od amplitudově frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu, připojeného k nulovému členu řídicího bloku, do série spojeného s jeho ge nerátorem pilového napětí, k bloku pro oddělení druhé derivace podle frekvence od amplitudově-frekvenční charakteristiky, a k amplitudovému detektoru, připojenému rovněž k měřicímu bloku (viz např. autorské osvědčení SSSR, č. 519650);

Uvedené zařízení obsahuje rovněž generátor stupňovitého napětí, spojený s blokem pro oddělení první derivace a blokem pro oddělení druhé derivace podle frekvence od amplitudově-frekvenční . charakteristiky oscilačního obvodu a elektricky vázaný s frekvenčním modulátorem. V uvedeném zařízení je rovněž zesilovač, jehož řídicí vstup je spojen s generátorem stupňovitého napětí, výstup je připojen k řídicímu vstupu frekvenčního modulátoru, zatímco druhý vstup má elektrickou vazbu s blokem pro oddělení druhé derivace podle frekvence od amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu.

Uvedené zařízení obsahuje rovněž útlumový článek, připojený k . bloku pro oddělení druhé derivace podle frekvence od amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu, elektricky vázaný se vstupem zesilovače, odečítací jednotku, rovněž spojenou se zesilovačem, útlumovým článkem, i bloky pro oddělení první a druhé derivace podle frekvence od amplitudově-frekvenční generátoru 12. Druhý paměťový blok 16 je proveden podle všeobecně známého schématu.

Zapojení podle vynálezu má dále blok 17 pro měření poměru frekvencí, rovněž tak provedený podle všeobecně známého schématu, připojený к nízkofrekvenčnímu generátoru 12 a vysokofrekvenčnímu generátoru 4. Zapojení dále zahrnuje prvý paměťový blok 18, analogický s druhým blokem 16, realizující elektrickou vazbu vysokofrekvenčního generátoru 4 s prvou řídicí jednotkou 1. Je zde rovněž třetí řídicí jednotka 19, provedená podle schématu sériově zapojeného multivibrátoru a frekvenčního děliče, a připojená к blokům 7 a 8 pro oddělení první a druhé derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle času, ke klíči 11, к prvému a druhému paměťovému bloku 18 a 16 а к řídicímu vstupu 20 frekvenčního modulátoru 5.

Zapojení zahrnuje rovněž fázový invertor 21, realizující elektrickou vazbu nízkofrekvenčního generátoru 12 s frekvenčním modulátorem 5 a připojený řídicím vstupem к třetí řídicí jednotce 19.

V případě měření jakosti indukční cívky 22 je tato cívka připojena bezprostředně к měřicímu bloku 6. V případě měření jakosti kondenzátoru 23 je tento kondenzátor připojen к měřicímu bloku 6 společně s jemu odpovídající indukční cívkou, zapojenou namísto indukční cívky 22.

Pro názornější předvedení činnosti vynálezu popisovaného zapojení jsou na výkresech obr. 2 a obr. 3 uvedeny průběhy napětí na výstupech prvků daného schématu, přičemž na ose pořadnic je vynášena frekvence, zatímco na ose úseček — napětí. Na obr. 2 jsou při tom uvedeny grafy, objasňující činnost zapojení při režimu ladění vysokofrekvenčního generátoru 4 na rezonanční frekvenci oscilačního obvodu; obr. 2a znázorňuje průběh napětí Ui na výstupu amplitudového detektoru 9, obr. 2b — průběh napětí U2 na výstupu bloku 7 pro oddělení první derivace podle frekvence, obr. 2c — průběh napětí U3 na výstupu prvého paměťového bloku 18. Na obr. 3 jsou uvedeny grafy, objasňující činnosti zapojení při režimu oddělování propustného pásma frekvencí mezi body ohybu amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu; obr. 3a znázorňuje průběh napětí U4 na výstupu amplitudového detektoru 9, obr. 3b — napětí U5 na výstupu bloku 8 pro oddělování druhé derivace podle frekvence, a obr. 3c — průběh napětí U6 na výstupu paměťového bloku 16.

Zapojení podle vynálezu pracuje takto:

Při režimu vyhledávání rezonanční frekvence otevírá řídicí jednotka 19 na určený čas prvý paměťový blok 18, uzavírá druhý paměťový blok 16 a klíč 11 a převádí frekvenční modulátor 5 na režim oddělování vysoké frekvence. Po tu dobu generátor 3 pilovitého napětí vyrábí lineárně s časem se měniči napětí U3 (obr. 2c). Tímto napětím se měří frekvence výstupního napětí vysokofrekvenčního generátoru 4, které přes frekvenční modulátor 5 přichází do měřicího bloku 6. Jsou-li к měřicímu bloku 6 připbjeny následující prvky — indukční cívka 22 a kondenzátor 23, stává se blok 6 oscilačním obvodem.

Vysokofrekvenční napětí s měnící se frekvencí se průchodem oscilačním obvodem s amplitudovým detektorem 9 přetváří v napětí Ui (obr. 2a) jehož hodnota se mění s časem a které odpovídá amplitudověfrekvenční charakteristice oscilačního obvodu.

Blok 7, řízený blokem 19, derivuje toto napětí Ui, v důsledku čehož se na jeho výstupu odděluje napětí U2 (obr. 2b), které je přímo úměrné první derivaci amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence. Tímto napětím U2 se řídí nulový člen 2, který pak dále řídí generátor 3 pilovitého napětí a v okamžiku, kdy toto napětí U2 — (obr. 2b) — ve svém průběhu prochází nulovou hodnotou, nastavuje na výstupu generátoru 3 konstantní napětí U3 — (obr. 2c), — kterým se na výstupu vysokofrekvenčního generátoru 4 ustaluje hodnota frekvence výstupního napětí, rovnající se vlastní rezonanční frekvenci oscilačního obvodu.

Při režimu oddělování propustného pásma frekvencí řídicí jednotka — blok 19 — uzavírá na určenou dobu prvý paměťový blok 18, otevírá druhý paměťový blok 16 a klíč 11 a převádí frekvenční modulátor 5 na režim oddělování nízké frekvence. Za tu dobu se v druhém paměťovém bloku 16 zaznamená hodnota napětí U6 — (obr. 3c) — a podle toho též i frekvence výstupního napětí vysokofrekvenčního generátoru 4, rovnající se vlastní rezonanční frekvenci daného oscilačního obvodu.

Po tu dobu generátor 15 pilovitého napětí vyrábí napětí U6 — (obr. 3c) — měnící se s časem podle zákona přímky. Tímto napětím Ug se mění frekvence výstupního napětí nízkofrekvenčního generátoru 12, které je přes fázový invertor 21 a klíč 11 přiváděno na vstup frekvenčního modulátoru 5.

Vzhledem к tomu, že do frekvenčního modulátoru 5 jsou současně přiváděna dvě napětí z frekvencemi fo a F, dostáváme na jeho výstupu napětí s frekvencí, jejíž hodnota se určí pomocí vztahu:

f = fo ± F, kde fo je frekvence vysokofrekvenčního generátoru a

F je frekvence nízkofrekvenčního generátoru.

Po průchodu oscilačním obvodem a amplitudovým detektorem se vysokofrekvenční napětí s měnící se frekvencí přetváří v napětí U4 — (obr. 3a), měnící se s časem a odpovídající amplitudově-frekvenční charakteristice zkoumaného oscilačního obvodu. Blok 8 řízený jednotkou 11, derivuje na charakteristiky oscilačního obvodu, jejíž výstup je elektricky vázán s blokem čtení hodnoty jakosti prvku oscilačního obvodu.

Uvedené zařízení se vyznačuje vysokou chybou při měření jakosti v širokém pásmu frekvencí z důvodu existence frekvenční závislosti transformačních součinitelů vazebních prvků měřicího bloku, a rovněž tak z důvodu chyby při udržování konstantní hodnoty vstupního napětí měřicího bloku, neboť druhá derivace podle frekvence amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu se v uvedeném zařízení využívá jako analogová absolutní hodnota pro měření jakosti _ prvků oscilačního obvodu, nitelích vazebních prvků a absolutní hodnotě vstupního napětí měřicího bloku.

Cílem vynálezu je zvýšení přesnosti měření jakosti prvků oscilačního obvodu.

Za základ vynálezu byla vzata potřeba vytvořit zařízení pro měření jakostí prvků oscilačního obvodu, jehož schematické řešení by zajišťovalo odstranění frekvenční závislosti transformačních součinitelů vazebních prvků měřicího bloku.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že zapojení pro měření jakosti prvků oscilačního obvodu, skládající se z prvé řídicí jednotky, jejíž generátor pilovitého napětí je spojen přes prvý paměťový blok s vysokofrekvenčním generátorem, připojeným k frekvenčnímu modulátoru, jehož výstup je připojen k měřicímu bloku, spojenému s prvky oscilačního obvodu, jejichž jakost se měří, jakož i z bloku pro oddělení první derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle ' frekvence, připojeného jednak k nulovému členu prvé řídicí jednotky, do série spojenému s jejím generátorem pilovitého napětí a k bloku pro oddělení druhé derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence, jednak k amplitudovému detektoru, připojenému rovněž k měřicímu bloku, má podle vynálezu ještě nízkofrekvenční ' generátor, spojený přes klíč pomocí fázového invertoru s frekvenčním modulátorem a druhá řídicí jednotka, mající nulový člen do série zapojený s generátorem pilovitého napětí, je zapojena přes druhý paměťový blok, připojený ke generátoru pilovitého napětí druhé řídicí jednotky k nízkofrekvenčnímu generátoru, přičemž měřicí blok pro měření poměru frekvencí je připojen k nízkofrekvenčnímu generátoru i vysokofrekvenčnímu generátoru a třetí řídicí jednotka je připojena k blokům pro oddělování první a druhé derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence ke klíči, k prvnímu a druhém paměťovému bloku i k řídicímu vstupu frekvenčního modulátoru.

je rovněž účelné, aby zapojení pro měření jakosti prvků oscilačního obvodu zahrnovalo fázový invertor, mající řídicí vstup spojený a třetí řídicí jednotkou.

Vynálezem řešení zapojení se vyznačuje vyšší přesností měření jakosti prvků osci lačního obvodu, neboť chyba měření je dá na pouze chybou měření frekvencí. U popi sovaného zapojení je zajištěno současné vy šetřování průběhu obou větví amplitudově frekvenční charakteristiky oscilačního ob vodu, čímž se vylučuje chyba měření ma lých činitelů jakosti. Tato chyba je podmí něna asymetričností amplitudově-frekvenč ní charakteristiky oscilačního obvodu. Pro tože u popisovaného zapojení podle vyná lezu je zcela vyloučena chyba měření z dů vodu frekvenční závislosti transformačních součinitelů vazebních prvků měřicího bloku, zvyšuje se přesnost měření jakosti, zvláště pak v pásmu vysokých frekvencí, v porovnání se známými zařízeními o 20 %.

Zapojení se používá především k měření jakosti indukčních cívek, tangenty ztrátového úhlu kondenzátorů, a rovněž tak k měření činného odporu, kapacity, indukčnosti a tangenty ztrátového úhlu dielektrických materiálů. Zapojení může být rovněž použito k měření parametrů lineárních a nelineárních radiotechnických prvků.

V dalším textu je vynález objasněn příkladem konkrétní varianty jeho provedení, v němž jsou uvedeny odkazy na přiložené výkresy; v těchto výkresech obr. 1 znázorňuje blokové schéma popisovaného zapojení podle vynálezu pro měření jakosti prvků oscilačního obvodu, obr. 2 signály na výstupech prvků zapojení při režimu ladění . na rezonanční frekvenci a obr. 3 signály na výstupech prvků zapojení při režimu oddělení propustného pásma frekvencí podle vynálezu.

Zapojení pro měření jakosti prvků oscilačního obvodu zahrnuje prvou řídicí jednotku 1, která má do série zapojený nulový člen 2 a generátor 3 pilovitého napětí. Generátor 3 pilovitého napětí má elektrickou vazbu s vysokofrekvenčním generátorem 4, připojeným k frekvenčnímu modulátoru 5, jehož výstup je spojen s měřicím blokem 6, elektricky vázaným s prvky oscilačního obvodu, jejichž jakost se měřením určuje. Jako frekvenční modulátor 5 je použit vyvážený frekvenční modulátor.

Zapojení dále zahrnuje blok 7 pro oddělení první derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence, připojený k nulovému členu 2, k bloku 8 pro oddělení druhé derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence, a k amplitudovému detektoru 9, připojenému rovněž k měřicímu bloku 6. Druhý vstup 10 frekvenčního modulátoru 5 má elektrickou vazbu přes klíč 11 s nízkofrekvenčním generátorem 12. Je zde rovněž druhá řídicí jednotka 13, skládající se ze sériově spojených částí — nulového členu 14 a generátoru 15 pilovitého napětí.

Zapojení podle vynálezu má dále druhý paměťový blok 16, připojený ke generátoru 15 pilovitého napětí a k nízkofrekvenčnímu pěti U4 — (o-br. 3a, obr. 3b) — v důsledku čehož se na jeho výstupu odděluje napětí Us — (obr. 3b), — které je úměrné druhé derivaci amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence.

Tímto napětím se řídí nulový člen 14, který pak dále řídí generátor 15 pilovitého napětí a v okamžiku, kdy napětí Us — (obr. 3b) — prochází nulovou hodnotou, nastavuje na výstupu generátoru konstantní napětí Ue — (obr. 3c), — kterým se na výstupu nízkofrekvenčního generátoru 12 ustaluje frekvence výstupního napětí, rovnající se polovině propustného' pásma oscilačního obvodu mezi body chybu jeho amplitudověfrekvenční charakteristiky.

Fázový invertor 21, řízený jednotkou 19, zajišťuje současné zpracování obou větví amplitudově-frekvenční charakteristiky diskrétním způsobem, v důsledku čehož se při měření malých hodnot jakosti určuje střední hodnota poloviny propustného pásma levé i pravé větve amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu.

Převedení z režimu vyhledávání rezonanční frekvence na režim oddělování pásma propustnosti se provádí automaticky řídící jednotkou 19 po předem stanovených a zadaných časových intervalech. Činitel jakosti se při tom určuje jako poměr frekvencí z výrazu:

^Q = žů = °·™’

Hodnota činitele jakosti Q se měří bezprostředně blokem 17 z měření poměru frekvencí. Tímtéž měřícím blokem 17 se měří zadaná provozní frekvence, při níž se provádí měření jakosti prvků oscilačního obvodu. Hodnota provozní frekvence se nyní nastavuje kondenzátorem s proměnlivě nastavitelnou kapacitou v měřícím bloku.

Vynálezem popisované zapojení se vyznačuje vyšší přesností měření hodnoty činitele hodnoty činitele jakosti, porovnáme-li jej se známými zařízeními.

PŘEDMĚT

Claims (2)

1. PŘEDMĚT

   1. Zapojení pro měření jakosti prvků oscilačního obvodu, skládající se z prvé řídicí jednotky, jejíž generátor pilovitého napětí je spojen přes prvý paměťový blok s vysokofrekvenčním generátorem, připojeným k frekvenčnímu modulátoru, jehož výstup je připojen k měřicímu bloku, spojenému s prvky oscilačního obvodu, jejichž jakost se měří, dále také z bloku pro oddělení první derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence, připojeného jednak k nulovému členu prvé řídicí jednotky, do série spojenému s jejím generátorem pilovitého napětí a k bloku pro oddělení druhé derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence, jednak k amplitudovému detektoru, připojenému rovněž k měřicímu bloku, vyznačující se tím, že nízkofrekvenční generátor (12) je spojen přes klíč (11) pomocí fázového invertoru (21) s frekvenčním

   YNÁLEZU modulátorem (5) a druhá řídicí jednotka (13), mající nulový člen (14) do série zapojený s generátorem (15) pilovitého napětí, je zapojena přes druhý paměťový blok (16), připojený ke generátoru (15) pilovitého napětí druhé řídicí jednotky (13) k nízkofrekvenčnímu generátoru (12), přičemž měřicí blok (17) pro měření poměru frekvencí je připojen k nízkofrekvenčnímu generátoru (12) i vysokofrekvenčnímu generátoru (4) a třetí řídicí jednotka (19) je připojena k blokům (7, 8) pro oddělování první a druhé derivace amplitudově-frekvenční charakteristiky oscilačního obvodu podle frekvence ke klíči (11), k prvnímu a druhému paměťovému ' bloku (18, 16) i k řídicímu vstupu (20) frekvenčního modulátoru (5).
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že fázový invertor (21) má řídicí vstup spojený s třetí řídicí jednotkou (19).