RU1840768C - Device for measurement of frequency-phase characteristics of hydroacoustic instruments - Google Patents

Device for measurement of frequency-phase characteristics of hydroacoustic instruments

Info

Publication number
RU1840768C
RU1840768C SU986156/09A SU986156A RU1840768C RU 1840768 C RU1840768 C RU 1840768C SU 986156/09 A SU986156/09 A SU 986156/09A SU 986156 A SU986156 A SU 986156A RU 1840768 C RU1840768 C RU 1840768C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
generator
phase
pulses
amplifier
Prior art date
Application number
SU986156/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.Е. Рыжей (RU)
Ю.Е. Рыжей
Original Assignee
ОАО "Концерн "Океанприбор" (RU)
ОАО "Концерн "Океанприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Концерн "Океанприбор" (RU), ОАО "Концерн "Океанприбор" filed Critical ОАО "Концерн "Океанприбор" (RU)
Priority to SU986156/09A priority Critical patent/RU1840768C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1840768C publication Critical patent/RU1840768C/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: hydroacoustic engineering.
SUBSTANCE: invention is related to the field of hydroacoustic metering equipment and may be used for measurement of frequency-phase characteristics in continuous and pulse mode. Technical result is achieved by the fact that in device comprising digital phase metre with matching circuits, receiving track with frequency converters in its channels and generator of fixed frequencies, outlet voltages of which are strictly connected to each other by frequency and phase, and which is connected to frequency converters of receiving track, one of outlet of fixed frequencies generator is connected to outlets of phase metre matching circuits.
EFFECT: reduced measurement time.
14 dwg

Description

Изобретение относится к гидроакустической измерительной технике и может служить для измерения частотно-фазовых характеристик в непрерывном и импульсном режиме.The invention relates to hydroacoustic measuring technique and can serve to measure the frequency-phase characteristics in a continuous and pulsed mode.

Известное устройство, выполняющее задачу измерения частотно-фазовых характеристик, содержит передающий генератор и приемный тракт, состоящий из усилителя и фазометра. Например, подобная система описана в книге И.М.Вишенчука, А.Ф.Котюка и Л.Я.Мизюка "Электромеханические и электронные фазометры" госэнергоиздат 1962 г. на стр.198. В гидроакустике распространены измерительные системы, содержащие те же основные узлы. Например, в качестве передающего тракта используется генератор, выполненный по стандартной схеме, в приемном тракте - двухканальный усилитель и фазометр с постоянным измерительным временем, описанный в статье Н.П.Полякова "Методические погрешности цифровых фазометров с постоянным измерительным временем", помещенной в журнале "Приборы и техника эксперимента" №3, 1959 год, а также в книге Б.И.Швецкого "Электронные измерительные приборы с цифровым отсчетом", издательство "Техника", 1964 г., стр.135.A known device that performs the task of measuring the frequency-phase characteristics, contains a transmitting generator and a receiving path, consisting of an amplifier and a phase meter. For example, a similar system is described in the book of Electromechanical and Electronic Phase Meters by I.M. Vishenchuk, A.F. Kotyuk and L.Ya. Mizyuk, published in 1962 on page 189. In hydroacoustics, measuring systems containing the same basic units are common. For example, a generator made according to the standard scheme is used as a transmitting path, a two-channel amplifier and a phase meter with a constant measuring time are described in the receiving path, described in the article by N.P. Polyakov "Methodological errors of digital phase meters with a constant measuring time", placed in the journal " Instruments and experimental equipment "No. 3, 1959, as well as in B.I. Shvetsky's book" Electronic measuring instruments with digital readout ", publishing house" Technique ", 1964, p. 135.

Передающий генератор 1÷4 /фиг.1/ служит источником сигнала, подаваемого на измеряемый объект 5 /фиг.1/. Двухканальный усилитель с двойным преобразованием частоты 6÷17 /фиг.1/ поднимает уровень измеряемых сигналов и преобразует рабочую частоту устройства в одну постоянную, вторую промежуточную частоту, сохраняя при этом сдвиг по фазе между выходными сигналами таким же, как и у рабочих сигналов.The transmitting generator 1 ÷ 4/1 / serves as a source of signal supplied to the measured object 5/1 /. A two-channel amplifier with double frequency conversion 6 ÷ 17 / Fig. 1/ raises the level of the measured signals and converts the operating frequency of the device into one constant, second intermediate frequency, while maintaining the phase shift between the output signals the same as that of the working signals.

Цифровым фазометром 18÷23 /фиг.1/ производится замер угла сдвига по фазе и индикация его в цифровой форме.A digital phase meter 18 ÷ 23 / Fig. 1/ measures the phase angle and displays it digitally.

Недостатком известного устройства является большое измерительное время, определяемое измерительным временем фазометра. Причиной увеличения этого времени является некогерентность измеряемых сигналов, импульсов измерительного времени и счетных импульсов фазометра.A disadvantage of the known device is the large measuring time determined by the measuring time of the phase meter. The reason for the increase in this time is the incoherence of the measured signals, measuring time pulses and counting pulses of the phase meter.

Уменьшение длительности измерительного времени устройства - основная цель изобретения, которая достигается созданием когерентности между измеряемыми сигналами, измерительным временем и счетными импульсами. Когерентность между перечисленными выше сигналами создается введением вместо трех, входящих в известное устройство генераторов постоянных частот 2, 17, 23 /фиг.1/, одного нового генератора 20 /фиг.2/, который генерирует три жестко связанных по частоте и фазе сигнала.Reducing the duration of the measuring time of the device is the main objective of the invention, which is achieved by creating coherence between the measured signals, the measuring time and the counting pulses. Coherence between the above signals is created by introducing instead of the three constant frequency generators 2, 17, 23 (Fig. 1/) included in the known device, one new generator 20 (Fig. 2/), which generates three signals that are tightly coupled in frequency and phase.

Введение нового вспомогательного генератора вместо трех старых и обеспечивает выполнение поставленной цели - уменьшения измерительного времени устройства.The introduction of a new auxiliary generator instead of the three old ones ensures the achievement of the goal - reducing the measuring time of the device.

ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО УСТРОЙСТВА.DESCRIPTION OF THE SUGGESTED DEVICE.

На фиг.1 помещена блок-схема прототипа предлагаемого устройства.Figure 1 is a block diagram of a prototype of the proposed device.

В него входят передающий генератор 1÷4, измеряемый объект 5 и приемный тракт 6÷23.It includes a transmitting generator 1 ÷ 4, the measured object 5 and the receiving path 6 ÷ 23.

В выделенный пунктиром передающий генератор входят:The dashed transmitting generator includes:

1 - генератор перестраивающейся частоты1 - tunable frequency generator

2 - генератор фиксированной частоты2 - fixed frequency generator

3 - преобразователь частоты передающего генератора3 - frequency converter transmitting generator

4 - усилитель мощности с полосовым фильтром.4 - power amplifier with a bandpass filter.

Приемный тракт состоит из двухканального супергетеродинного усилителя с двойным преобразованием частоты 6÷17 и фазометра с постоянным измерительным временем 18÷23. В выделенный пунктиром двухканальный усилитель входят:The receiving path consists of a two-channel superheterodyne amplifier with double frequency conversion 6–17 and a phase meter with a constant measuring time of 18–23. The two-channel amplifier marked with a dotted line includes:

6, 7 - предварительные усилители6, 7 - preamplifiers

8, 9 - первые преобразователи частоты8, 9 - the first frequency converters

10, 11 - усилители первой промежуточной частоты10, 11 - amplifiers of the first intermediate frequency

12, 13 - вторые преобразователи частоты12, 13 - second frequency converters

14, 15 - усилители второй промежуточной частоты14, 15 - amplifiers of the second intermediate frequency

16 - генератор перестраивающейся частоты двухканального усилителя16 - tunable frequency generator of a two-channel amplifier

17 - генератор фиксированной частоты двухканального усилителя.17 - fixed-frequency generator of a two-channel amplifier.

В выделенный пунктиром фазометр с постоянным измерительным временем входят:The phasometer marked with a dashed line with constant measuring time includes:

18 - формирователи и схема совпадений18 - shapers and pattern matching

19 - счетно-индикаторное устройство19 - counting indicator device

20 - схема совпадений20 - match pattern

21 - схема совпадений21 - match pattern

22 - делитель частоты22 - frequency divider

23 - генератор счетных импульсов.23 - generator of counting pulses.

На фиг.2 приведена блок-схема нового устройства.Figure 2 shows a block diagram of a new device.

В эту схему входит передающий генератор 3, 4, измеряемый объект 5, приемный тракт, включающий двухканальный супергетеродинный усилитель 6÷15 и фазометр с постоянным измерительным временем 18÷22. Элементы схемы 3÷15, 18-22 те же, что и на схеме фиг.1. В блок-схему нового устройства не вошли приведенные в прототипе на фиг.1 генераторы 2, 16, 17, 23. Вместо генераторов 2, 17, 23 /фиг.1/ в блок-схему фиг.2 введен генератор жестко связанных между собой частот и импульсов 24, а функции генераторов 1, 16 /фиг.1/ выполняет генератор 1 /фиг.2/, общий для всего устройства.This scheme includes a transmitting generator 3, 4, a measured object 5, a receiving path, including a two-channel superheterodyne amplifier 6–15 and a phase meter with a constant measuring time of 18–22. Elements of the circuit 3 ÷ 15, 18-22 are the same as in the scheme of figure 1. In the block diagram of the new device did not include the generators 2, 16, 17, 23 shown in the prototype of Fig. 1 Instead of the generators 2, 17, 23 / Fig. 1/, a generator of hard-connected frequencies was introduced into the block diagram of Fig. 2 and pulses 24, and the functions of the generators 1, 16 / Fig. 1/ are performed by the generator 1 / Fig. 2/, common to the entire device.

На фиг.3 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу фазометра с постоянным измерительным временем.Figure 3 shows the timing diagrams illustrating the operation of the phase meter with a constant measuring time.

На фиг.4 приведена принципиальная схема генератора жестко связанных частот и импульсов 24 /фиг.2/.Figure 4 shows a schematic diagram of a generator of tightly coupled frequencies and pulses 24/2 /.

На принципиальной схеме сделана только разводка сигнальных проводов, питающие провода и нулевая шина в схеме не приведены. Принципиальная схема разбита на пять выделенных пунктиром функциональных блоков.In the circuit diagram, only the wiring of the signal wires is made, the supply wires and the zero bus are not shown in the circuit. The circuit diagram is divided into five functional blocks highlighted by a dotted line.

Кварцевый генератор 25, 26 /фиг.4/, в который входит:Crystal oscillator 25, 26 / Fig. 4/, which includes:

25 - генератор /фиг.5/25 - generator / Fig. 5/

25 - эмиттерный повторитель /фиг.6/.25 - emitter follower / Fig.6/.

Формирователь счетных импульсов 27÷32, в который входит:Shaper of counting pulses 27 ÷ 32, which includes:

27 - резонансный усилитель /фиг.7/27 - resonant amplifier / 7 /

28 - контур колебательный /фиг.8/28 - oscillatory circuit / Fig. 8/

29 - усилитель-ограничитель /фиг.9/29 - amplifier-limiter / 9 /

30 - усилитель-ограничитель /фиг.10/30 - amplifier-limiter / Fig. 10/

31, 32 - эмиттерные повторители /фиг.6/.31, 32 - emitter followers / Fig.6/.

Делитель частоты 33÷45 /фиг.4/, в который входят:Frequency divider 33 ÷ 45 / Fig. 4/, which includes:

33÷42 - триггера /фиг.11/33 ÷ 42 - trigger / 11 /

43÷45 - эмиттерный повторитель /фиг.6/.43 ÷ 45 - emitter follower / Fig.6/.

Преобразователь частоты 46 /фиг.4/, его принципиальная схема приведена на фиг.12, и усилитель-умножитель 47÷54 /фиг.4/, в который входят: 47, 49, 51 - резонансные усилители /фиг.7/The frequency converter 46 / Fig. 4/, its circuit diagram is shown in Fig. 12, and the amplifier-multiplier 47 ÷ 54 / Fig. 4/, which includes: 47, 49, 51 - resonant amplifiers / Fig. 7/

48 - механический фильтр48 - mechanical filter

50 - цепь удвоения /фиг.13/50 - doubling chain / Fig. 13/

52 - контур колебательный /фиг.8/52 - oscillatory circuit / Fig. 8/

53, 54 - эмиттерные повторители /фиг.14/.53, 54 - emitter followers / Fig.14/.

Задача уменьшения измерительного времени в гидроакустике может быть просто решена, как показано в приложении, в случае когерентности измеряемого сигнала, измерительного времени и частоты следования счетных импульсов. Такими качествами обладает новое устройство, блок-схема которого приведена на фиг.2. В это устройство входит передающий тракт 3, 4 /фиг.2/, выходные клеммы которого подключены ко входу измеряемого объекта 5 /фиг.2/ Измеряемый объект - это обычно гидроакустический многополюсник. В данном случае в качестве обобщающего примера выбран шестиполюсник.The task of reducing the measuring time in hydroacoustic can simply be solved, as shown in the appendix, in the case of coherence of the measured signal, measuring time and repetition rate of the counting pulses. These qualities have a new device, a block diagram of which is shown in figure 2. This device includes a transmission path 3, 4 / Fig. 2/, the output terminals of which are connected to the input of the measured object 5 / Fig. 2/ The measured object is usually a hydroacoustic multipole. In this case, a six-terminal device is selected as a generalizing example.

Выходные клеммы измеряемого объекта 5 /фиг.2/ подключены ко входу двухканального усилителя с двойным преобразованием частоты 6÷15 /фиг.2/, выходные клеммы которого соединены со входами фазометра 18-22 /фиг.2/. Новое устройство отличается от устройства, приведенного на блок-схеме фиг.1, тем, что с целью выполнения условия когерентности генераторы 2, 23, 17 /фиг.1/ заменены одним генератором жестко связанных между собой частот и импульсов 24 /фиг.2/.The output terminals of the measured object 5 / Fig. 2/ are connected to the input of a two-channel amplifier with double frequency conversion 6 ÷ 15 / Fig. 2/, the output terminals of which are connected to the inputs of the phase meter 18-22 / Fig. 2/. The new device differs from the device shown in the block diagram of FIG. 1 in that, in order to fulfill the coherence conditions, the generators 2, 23, 17 (Fig. 1/) are replaced by one generator of frequencies and pulses 24 / Fig. 2/, which are rigidly interconnected. .

Выходы этого генератора соединены с преобразователем частоты передающего генератора 3 /фиг.2/, со вторыми преобразователями двухканального генератора 3 /фиг.2/, со вторыми преобразователями двухканального усилителя 12, 13 /фиг.2/ и схемой совпадений 21 фазометра 18-22 /фиг.2/. В этом устройстве генераторы 1 и 16 /фиг.1/ совмещены в один 1 /фиг.2/, его выходы соединены с преобразователем частоты передающего тракта 3 /фиг.2/ и первыми преобразователями частоты 8, 9 /фиг.2/ двухканального усилителя. Такое совмещение в один генератор перестраивающейся частоты, помимо простоты сведения к постоянной выходной частоте в двухканальном усилителе, создает дополнительное качество - удобство и оперативность при настройке устройства на рабочую частоту.The outputs of this generator are connected to the frequency converter of the transmitting generator 3/2 /, with the second converters of the two-channel generator 3/2 /, with the second converters of the two-channel amplifier 12, 13/2 / and the coincidence circuit 21 of the phase meter 18-22 / figure 2 /. In this device, the generators 1 and 16 / Fig. 1/ are combined into one 1 / Fig. 2/, its outputs are connected to the frequency converter of the transmitting path 3 / Fig. 2/ and the first frequency converters 8, 9 / Fig. 2/ of a two-channel amplifier . Such a combination of a tunable frequency generator into one generator, in addition to the simplicity of reducing to a constant output frequency in a two-channel amplifier, creates an additional quality - convenience and efficiency when tuning the device to the operating frequency.

С целью создания когерентности между входными сигналами фазометра и счетными импульсами в устройство введен генератор жестко связанных между собой частот и импульсов 24 /фиг.2/, описание которого и работа приведена в приложении. Три выходных сигнала генератора, являющиеся 359 и 360 гармоникой выходной частоты двухканального усилителя f=2786 Гц, работают в устройстве в качестве гетеродинных сигналов и счетных импульсов. Это два гармонических сигнала с частотой F=106 и ν=100786 Гц и сигнал в форме счетных импульсов с частотой следования ν=1002786 Гц. Такой выбор величин частот обусловлен конструктивными особенностями генератора 24 /фиг.2/. Гетеродинный сигнал частоты питает преобразователь 3 /фиг.3/ передающего генератора, гетеродинный сигнал с частотой F питает вторые преобразователи 12, 13 /фиг.2/ двухканального усилителя, а импульсный сигнал с частотой следования ν используется в фазометре в качестве счетных импульсов, где подается на схему совпадения 21 /фиг.2/ и на делитель частоты 22 /фиг.2/.In order to create coherence between the input signals of the phase meter and the counting pulses, a generator of hard-coupled frequencies and pulses 24 / Fig. 2/ is introduced into the device, the description of which and the work are given in the appendix. Three output signals of the generator, which are 359 and 360 harmonics of the output frequency of the two-channel amplifier f = 2786 Hz, operate in the device as heterodyne signals and counting pulses. These are two harmonic signals with a frequency of F = 10 6 and ν = 100786 Hz and a signal in the form of counting pulses with a repetition rate of ν = 1002786 Hz. This choice of frequency values due to the design features of the generator 24/2 /. A heterodyne signal of frequency feeds the converter 3 (Fig. 3/) of the transmitting generator, a heterodyne signal with a frequency of F feeds the second converters 12, 13 / Fig. 2/ of a two-channel amplifier, and a pulse signal with a repetition rate ν is used in the phase meter as counting pulses, where on the coincidence circuit 21/2 / and the frequency divider 22/2 /.

На преобразователь передающего генератора 3 /фиг.2/ с генератора поз.24 /фиг.2/ и с генератора перестраивающейся частоты 1 /фиг.2/ поступают сигналы с частотами ν и Fn. Частота Fn лежит в диапазоне 1009786÷1302786. Сигнал с выхода преобразователя 3 /фиг.2/ поступает на усилитель мощности с полосовым фильтром 4 /фиг.2/. Усилитель с фильтром выделяет и усиливает нижнюю боковую частоту, лежащую в диапазоне 7÷300 кГц. С усилителя мощности сигнал подается на измеряемый объект 5 /фиг.2/. С измеряемого объекта сдвинутые между собой по фазе сигналы поступают через предварительные усилители 6, 7 /фиг.2/ на первые преобразователи частоты 8, 9 /фиг.2/. На эти же преобразователи подается с генератора перестраивающейся частоты 1 /фиг.2/ сигнал частотой Fn. После преобразования усилителями первой промежуточной частоты выделяется нижняя боковая частота, равная частоте ν. Сигнал частоты ν смешивается во вторых преобразователях частоты 12, 13 /фиг.2/ с сигналом частоты Fгет.=106 Гц, поступающим с генератора поз.24 /фиг.2/. Усилителями второй промежуточной частоты 14, 15 выделяется постоянная частота f=2786 Гц. Сдвиг по фазе между сигналами сохраняется тот же, что и на входе усилителя, т.е. он равен углу, вносимому измеряемым объектом 5 /фиг.2/.Signals with frequencies ν and F n are supplied to the converter of the transmitting generator 3 / Fig. 2/ from the generator pos.24 / Fig. 2/ and from the tunable frequency generator 1 / Fig. 2/. The frequency F n lies in the range 1009786 ÷ 1302786. The signal from the output of the converter 3/2 / comes to the power amplifier with a band-pass filter 4/2 /. An amplifier with a filter isolates and amplifies the lower side frequency, which lies in the range of 7–300 kHz. From the power amplifier, the signal is supplied to the measured object 5/2 /. From the measured object, the phase-shifted signals arrive through the preamplifiers 6, 7 / Fig. 2/ to the first frequency converters 8, 9 / Fig. 2/. A signal of frequency F n is supplied to the same converters from a tunable frequency generator 1 / Fig. 2/. After conversion by the amplifiers of the first intermediate frequency, a lower side frequency equal to the frequency ν is allocated. The frequency signal ν is mixed in the second frequency converters 12, 13 / Fig.2/ with the frequency signal F get. = 10 6 Hz coming from the generator pos.24 / Fig.2/. Amplifiers of the second intermediate frequency 14, 15 emits a constant frequency f = 2786 Hz. The phase shift between the signals remains the same as at the input of the amplifier, i.e. it is equal to the angle introduced by the measured object 5/2 /.

Сигналы с частотами f и ν, связанные между собой в соответствии с формулой ν=Cf, где C - постоянная, поступают на фазометр с постоянным измерительным временем 19÷22 /фиг.2/. Cигнал в форме счетных импульсов с частотой следования ν с генератора 24 /фиг.2/ подается на схему совпадений 21 фиг.2 и на делитель частоты 22 /фиг.2/, а сигналы с частотой f подаются на формирователи и схему совпадений 18 /фиг.2/, где формируются импульсы длительностью τ, пропорциональной фазе между сигналами.Signals with frequencies f and ν, interconnected in accordance with the formula ν = Cf, where C is a constant, are fed to a phase meter with a constant measuring time of 19 ÷ 22 / Fig. 2/. The signal in the form of counting pulses with a repetition rate ν from the generator 24 (Fig. 2/) is supplied to the coincidence circuit 21 of Fig. 2 and to the frequency divider 22 (Fig. 2/), and signals with a frequency f are supplied to the shapers and the coincidence circuit 18 / Fig. .2 /, where pulses of duration τ are generated, which are proportional to the phase between the signals.

Далее из этих и счетных импульсов на схеме совпадений 21 /фиг.2/ формируется серия пакетов импульсов, с частотой следования пакетов f, длительностью пакета τ и числом импульсов в пакете N, причем N=φ°, в случае С=360 один импульс будет соответствовать одному градусу. Серия этих импульсов подается на схему совпадений 20 /фиг.2/.Further, from these and counting pulses, on a coincidence circuit 21 / Fig. 2/, a series of packets of pulses is formed, with the repetition rate of packets f, the duration of the packet τ and the number of pulses in the packet N, with N = φ °, in the case C = 360 one pulse will be correspond to one degree. A series of these pulses is fed to the coincidence circuit 20 / Fig. 2/.

На эту же схему подаются сформированные делителем частоты 22 /фиг.2/ импульсы постоянного измерительного времени с длительностью

Figure 00000001
Схема совпадений выделяет один пакет, который поступает на счетно-индикаторное устройство 19 /фиг.2/, где фиксируется результат.Pulses of a constant measuring time with a duration formed by a frequency divider 22 (Fig. 2/) are fed to the same circuit
Figure 00000001
The coincidence scheme allocates one packet, which arrives at the counter-indicator device 19 / Fig. 2/, where the result is recorded.

В макете, разработанном на основании данного предложения, измерение угла сдвига по фазе производится в рабочем диапазоне частот 7÷300 кГц. Показания на цифровом индикаторном устройстве отсчитываются с точностью до одного градуса в пределах 0÷360°.In the layout developed on the basis of this proposal, the phase angle is measured in the operating frequency range of 7 ÷ 300 kHz. Indications on a digital display device are counted to an accuracy of one degree within 0 ÷ 360 °.

ПРИЛОЖЕНИЕAPPENDIX

Теоретическая часть.Theoretical part.

Цифровой фазометр с постоянным измерительным временем обладает двумя недостатками, ограничивающими его применение в гидроакустической измерительной технике. Первый недостаток - низкая верхняя граница рабочего диапазона, которая по разным источникам лежит в пределах от 20 до 100 кГц.A digital phase meter with a constant measuring time has two drawbacks that limit its use in sonar measurement technology. The first drawback is the low upper limit of the operating range, which, according to various sources, lies in the range from 20 to 100 kHz.

В устройстве /фиг.1/ этот недостаток устраняется применением супергетеродинного усилителя. Второй недостаток - большое измерительное время θ, лежащее в пределах от 0,1 с до 10 с, вызывается некогерентностью измерительного времени и исследуемых сигналов.In the device / Fig. 1/, this disadvantage is eliminated by the use of a superheterodyne amplifier. The second drawback is the large measuring time θ, lying in the range from 0.1 s to 10 s, caused by the incoherence of the measuring time and the signals under study.

В фазометре 18÷23 /фиг.1/ с помощью формирователей и схемы совпадений 18 /фиг.1/ вырабатываются прямоугольные импульсы длительностью τ, с частотой f и периодом

Figure 00000002
равными частоте и периоду исследуемых напряжений. Длительность τ пропорциональна сдвигу по фазе между исследуемыми сигналами.In the phase meter 18 ÷ 23 / Fig. 1/, using the formers and coincidence circuit 18 / Fig. 1/, rectangular pulses of duration τ, with a frequency f and a period are generated
Figure 00000002
equal to the frequency and period of the studied voltages. The duration τ is proportional to the phase shift between the studied signals.

Эти импульсы открывают схему совпадений 21 /фиг.1/, так что на схему совпадений 20 /фиг.1/ поступают пакеты с частотой заполнения счетными импульсами ν и периодом

Figure 00000003
На выходе делителя частоты 22 /фиг.1/ образуется прямоугольный импульс длительностью θ, служащий для управления схемой совпадения 20 /фиг.1/. Таким образом, на счетно-инидикаторное устройство 19 /фиг.1/ в течение постоянного измерительного времени θ поступит θf пакетов.These pulses open the coincidence circuit 21 / Fig. 1/, so that packets with the filling frequency with counting pulses ν and the period arrive at the coincidence circuit 20 / Fig. 1/
Figure 00000003
At the output of the frequency divider 22 / Fig. 1/, a rectangular pulse of duration θ is formed, which serves to control the matching circuit 20 / Fig. 1/. Thus, the counting-indicator device 19/1 / within a constant measuring time θ will receive θf packets.

При достаточно большом измерительном времени θ общее число измерительных импульсов N, подсчитанных счетно-индикаторным устройством 19 /фиг.1/, пропорционально углу сдвига фаз и независимо от частоты входных напряжений

Figure 00000004
With a sufficiently large measuring time θ, the total number of measuring pulses N, counted by a counter-indicator device 19 / Fig. 1/, is proportional to the phase angle and regardless of the frequency of the input voltages
Figure 00000004

Некогерентность входного сигнала и измерительного времени заставляет с целью повышения точности измерения увеличивать измерительное время. Если синхронизировать по частоте и фазе измерительное время, измеряемый сигнал и частоту следования счетных импульсов, то измерительное время θ может быть значительно уменьшено, а именно до величины одного периода измеряемого сигнала. Эта возможность иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на фиг.3, и разъяснениями, приведенными ниже.The incoherence of the input signal and the measuring time forces to increase the measuring time in order to increase the accuracy of the measurement. If the measuring time, the measured signal and the repetition rate of the counting pulses are synchronized in frequency and phase, then the measuring time θ can be significantly reduced, namely, to the value of one period of the measured signal. This feature is illustrated by the timing diagrams shown in FIG. 3 and the explanations below.

На диаграммах "а" и "б" изображены сдвинутые по фазе измеряемые гармонические колебания с периодом Т. На диаграммах "в" и "г" изображены импульсы, соответствующие "положительному" переходу через нуль измеряемых колебаний. На диаграмме "д" изображены импульсы длительностью τ, пропорциональной сдвигу по фазе между измеряемыми колебаниями. На диаграмме "е" изображены счетные импульсы, следующие с периодом t. На диаграмме "ж" показаны пакеты счетных импульсов, количество которых в каждом пакете пропорционально углу сдвига по фазе между измеряемыми колебаниями.Diagrams "a" and "b" show phase-shifted measured harmonic oscillations with period T. The diagrams "c" and "d" show pulses corresponding to a "positive" transition through zero of the measured oscillations. Diagram d shows pulses of duration τ proportional to the phase shift between the measured oscillations. Diagram "e" shows the counting pulses following with a period t. Diagram “g” shows packets of counting pulses, the number of which in each packet is proportional to the phase angle between the measured oscillations.

Если жестко связать во времени период следования счетных импульсов t через постоянную С с периодом измеряемых колебаний Т, то получаются следующие зависимостиIf we rigidly relate in time the period following the counting pulses t through the constant C with the period of the measured oscillations T, we obtain the following dependences

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000005
Figure 00000006

Если выбрать С=360,If you choose C = 360,

Figure 00000007
Figure 00000007

Число импульсов N, пропорциональное углу φ°, выражается формулойThe number of pulses N, proportional to the angle φ °, is expressed by the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

Для случая θ=Т и

Figure 00000009
For the case θ = T and
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

То есть для случая С=360 и θ=Т измеряемый угол φ=N, где один импульс соответствует одному угловому градусу. Иначе говоря, число счетных импульсов с периодом t, уложившихся в один временный интервал τ, даст замер угла φ. Для измерения достаточен один временной интервал τ и, следовательно, один период измеряемых колебаний Т, который и является минимально необходимым измерительным временем θ. Из изложенного выше видно, что задача уменьшения измерительного времени может быть просто решена в случае когерентности измеряемого сигнала, измерительного времени и частоты следования счетных импульсов.That is, for the case C = 360 and θ = T, the measured angle is φ = N, where one pulse corresponds to one angular degree. In other words, the number of counting pulses with a period t that fit into one time interval τ will give a measurement of the angle φ. For measurement, one time interval τ is sufficient and, therefore, one period of the measured oscillations T, which is the minimum necessary measurement time θ. It can be seen from the foregoing that the task of reducing the measuring time can be simply solved in the case of coherence of the measured signal, measuring time, and the pulse repetition rate.

Описание принципиальной схемы генератора жестко связанных частот и импульсов.Description of the circuit diagram of a generator of tightly coupled frequencies and pulses.

Принципиальная схема генератора жестко связанных частот и импульсов приведена на фиг.4. Входящие в нее узлы - на фиг.5-14.A schematic diagram of a generator of tightly coupled frequencies and pulses is shown in Fig.4. The nodes included in it are shown in FIGS. 5-14.

В устройстве в качестве гетеродинных сигналов выбраны сигналы, получаемые от генератора жестко связанных частот и импульсов, частоты которых равны 359-ой и 360- ой гармонике выходной частоты f=1786 Гц двухканального усилителя.In the device, the signals received from the generator of rigidly coupled frequencies and pulses whose frequencies are equal to the 359th and 360th harmonics of the output frequency f = 1786 Hz of a two-channel amplifier are selected as heterodyne signals.

Это частоты F=f·359=106 Гц и ν=f·360=1002786 Гц.These are the frequencies F = f · 359 = 10 6 Hz and ν = f · 360 = 1002786 Hz.

Такой выбор вспомогательных частот обусловлен скоростью счета триггеров, используемых в делителе частоты 33÷45 /фиг.4/, и применением в усилителе - ограничителе 27÷32 /фиг.4/ стандартного механического фильтра 48 /фиг.4/ типа ЭМФ-5Д-500-0,3С с полосой пропускания 300 Гц и центральной рабочей частотой 500 кГц.This choice of auxiliary frequencies is due to the counting speed of the triggers used in the frequency divider 33 ÷ 45 / Fig. 4/, and the use of a standard mechanical filter 48 / Fig. 4/ type EMF-5D- in the amplifier-limiter 27 ÷ 32 / Fig. 4/ 500-0.3С with a passband of 300 Hz and a central operating frequency of 500 kHz.

Кварцевый генератор 25, 26 /фиг.4/ генерирует гармонический сигнал с частотой ν=1002786 Гц. Этот сигнал подается на формирователь счетных импульсов 27÷32 /фиг.4/. Через резонансный усилитель 27, 28 и эмиттерный повторитель 31 сигнал поступает на выход 1, с которого подается на передающий генератор. Этот же сигнал с резонансного усилителя 27, 28 подается на усилительно-ограничительные каскады 29, 30 /фиг.4/, с которых через эмиттерный повторитель 32 подается на выход 2, а оттуда в форме счетных импульсов поступает на фазометр. Сигнал с каскада 30 поступает на делитель частоты 33-45 /фиг.4/. Коэффициент деления делителя выбран равным 720. Достигается такая величина коэффициента вверением обратных связей с триггера 41 через эмиттерный повторитель 43 на триггера 35, 36, 39. С триггеров 33, 42 сигналы с частотами: 501393 Гц и 1393 Гц поданы соответственно через эмиттерные повторители 44, 45 на преобразователь частоты 46 /фиг.4/.A crystal oscillator 25, 26 (Fig. 4/) generates a harmonic signal with a frequency ν = 1002786 Hz. This signal is fed to the shaper of the counting pulses 27 ÷ 32/4 /. Through the resonant amplifier 27, 28 and the emitter follower 31, the signal is fed to output 1, from which it is supplied to the transmitting generator. The same signal from the resonant amplifier 27, 28 is fed to the amplifier-limiting cascades 29, 30 (Fig. 4/), from which it is fed to output 2 through the emitter follower 32, and from there it enters the phase meter in the form of counting pulses. The signal from stage 30 is fed to a frequency divider 33-45 / Fig. 4/. The dividing factor of the divider is chosen equal to 720. This value of the coefficient is achieved by inverting feedback from trigger 41 through emitter follower 43 to trigger 35, 36, 39. From triggers 33, 42, signals with frequencies: 501393 Hz and 1393 Hz are supplied respectively through emitter repeaters 44, 45 to the frequency converter 46 / Fig. 4/.

С выхода преобразователя частоты сигнал подается на вход усилителя-умножителя 47-54 /фиг.4/.From the output of the frequency converter, the signal is fed to the input of the amplifier-multiplier 47-54 / 4 /.

Резонансным усилителем 47, нагруженным на механический фильтр 48, из продуктов смещения выделяется нижняя боковая частота 500 кГц, которая удваивается усилителем 49, 50, после чего усиливается и фильтруется усилителем 51, 52. Выделенная вторая гармоника частотой F=106 Гц через эмиттерные повторители 53, 54 подается на двухканальный усилитель.The resonant amplifier 47, loaded on a mechanical filter 48, produces a lower side frequency of 500 kHz from the bias products, which is doubled by the amplifier 49, 50, and then it is amplified and filtered by the amplifier 51, 52. The second harmonic is selected with a frequency of F = 10 6 Hz through emitter repeaters 53 , 54 is fed to a two-channel amplifier.

Claims (1)

Устройство для измерения частотно-фазовых характеристик гидроакустических приборов, содержащее цифровой фазометр со схемами совпадений, приемный тракт с преобразователями частоты в его каналах и генератор фиксированных частот, например генератор гармоник, выходные напряжения которого жестко связаны между собой по частоте и фазе, и подключенный к преобразователям частоты приемного тракта, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, один из выходов генератора фиксированных частот соединен со входами схем совпадения фазометра. A device for measuring the frequency-phase characteristics of hydroacoustic devices, containing a digital phase meter with matching circuits, a receiving path with frequency converters in its channels and a fixed frequency generator, for example a harmonic generator, the output voltages of which are rigidly interconnected in frequency and phase, and connected to the converters frequency of the receiving path, characterized in that, in order to reduce the measurement time, one of the outputs of the fixed frequency generator is connected to the inputs of the matching circuits f zometra.
SU986156/09A 1967-08-07 1967-08-07 Device for measurement of frequency-phase characteristics of hydroacoustic instruments RU1840768C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU986156/09A RU1840768C (en) 1967-08-07 1967-08-07 Device for measurement of frequency-phase characteristics of hydroacoustic instruments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU986156/09A RU1840768C (en) 1967-08-07 1967-08-07 Device for measurement of frequency-phase characteristics of hydroacoustic instruments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1840768C true RU1840768C (en) 2009-07-27

Family

ID=41048829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU986156/09A RU1840768C (en) 1967-08-07 1967-08-07 Device for measurement of frequency-phase characteristics of hydroacoustic instruments

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1840768C (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU1840768C (en) Device for measurement of frequency-phase characteristics of hydroacoustic instruments
SU752185A1 (en) Phase measuring device
SU543885A1 (en) Digital phase meter
SU531093A1 (en) Digital frequency meter
SU402827A1 (en) DEVICE FOR MEASURING PHASE DIFFERENCE
SU443325A1 (en) Device for measuring the frequency of electrical oscillations
SU760461A1 (en) Device for measuring phase-frequency characteristics of communication channels
SU662905A1 (en) Pulsed meter of non-linearities of delay line dispersion characteristics
SU917175A1 (en) Device for measuring time intervals
SU446018A1 (en) Device for measuring the absolute time of signal propagation
SU450110A1 (en) Automatic meter for filling frequency of radio pulses
SU378774A1 (en) PHASOMETRIC INSTRUMENT TO DIGITAL FREQUENCY METER
SU898339A1 (en) Frequency meter
SU441522A1 (en) Frequency comparator
SU1696978A1 (en) Linear transverse measuring unit
SU457966A1 (en) Device for measuring time intervals
SU483630A1 (en) Device for continuous measurement of the difference modulation depth
SU472310A1 (en) Automatic meter of frequency characteristics of microwave devices
SU473122A1 (en) Precision phase meter
SU1061069A2 (en) Radio circuit characteristic measuring method
SU550586A1 (en) Digital two-channel average frequency meter
RU1840974C (en) Frequency deviation meter
SU134589A1 (en) Phase frequency telemetry method and device for its implementation
SU993145A1 (en) Signal delay group time non-uniformity meter
SU660236A1 (en) Linear frequency-modulated generator