SU1226319A1 - Мостовой измеритель с радиоимпульсным питанием - Google Patents
Мостовой измеритель с радиоимпульсным питанием Download PDFInfo
- Publication number
- SU1226319A1 SU1226319A1 SU843806707A SU3806707A SU1226319A1 SU 1226319 A1 SU1226319 A1 SU 1226319A1 SU 843806707 A SU843806707 A SU 843806707A SU 3806707 A SU3806707 A SU 3806707A SU 1226319 A1 SU1226319 A1 SU 1226319A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- output
- amplifier
- input
- pulse
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при измерении различных электрических и неэлектрических .величин. Цель изобретени - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей измерител . Устройство содержит источник 1 сигнала, измерительный мост 2 с генератором 3 ударного возбуждени , усилители 4 и 8 высокой частоты, генератор 5 коротких импульсов, импульсные фазовые детекторы 6 и 7 и дифференциальный усилитель 9 посто нного тока. Введение усилител 8 высокой частоты, импульсного фазового детектора 7, дифференциального усилител посто нного тока и образование новых св зей позвол ет исключить температурную norpeujHocTb и получить информацию о температуре окружающей контролируемый объект среды, 3 ил. ГО ISP Ф 00 со Фмг./
Description
12
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при измерении различных электрических и неэлектрических величин.
Цель изобретени - повьшение точ- ности измерений при одновременном расширении функциональных возможностей мостового измерител с радиоимпульс- HbiM питанием за счет исключени температурной погрешности и получени информации о температуре окружающей контролируемый объект среды.
На фиг . 1 представлена функлщо - нальна схема мостового измерител с радиоимпульсным питанием; на фиг.2 эпюры, по сн ющие принцип формировани последовательности радиоимпульсов ; на фиг, 3 - амплитудно-частотный спектр питающей измерительный мост радиоимпульсной последователь- .ности, а также амплитудно-частотна и фазо-частотна характеристики колебательной системы генератора ударного возбуждени .
Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 сигнала, измерительный мост 2 с генератором 3 ударного возбуждени на питающем входе и усилитель 4 высокой частоты. К входу генератора 3 ударного возбуждени подключен выход генератора 5.коротких импульсов, который также св зан с первьми входами первого 6 и второго 7 импульсных фазовых детекторов , выход генератора 3 ударного возбуждени дополнительно подкшочен к входу второго усилител 8 высокой частоты, выход которого нагружен на второй вход второго импульсного фазового детектора 7, второй вход первого импульсного фазового детектора 6 подключен к выходу первого усилител 4 высокой частоты, а выходы первого и второго импульсных фазовых детекторов 6 и 7 нагружены на управл ющие входы первого А и второго 8 усилителей высокой частоты и на входы дифференгщального усилител 9 посто нного fOKa, I
Выходы первого усилител 4 высокой частоты и дифференциального усилител 9 посто нного тока служат выходами устройства.
Мостовой измеритель с радиоимпуль ным питанием работает следующим образом .
Генератор, 5 коротких икпульсов вл етс источником высокостабипьного
опорного сигнала в виде коротких видеоимпульсов с частотой следовани 51 (фиг.2р). При воздействии этих видеоимпульсов на генератор 3 ударного возбуждени на выходе последнего формируетс .радиоимпульсна последовательность с посто нными от импульса к импульсу начальными фазами радиоимпульсного высокочастотного заполнени (фиг , 2В частота которого «д определ етс собственной резонансной частотой колебательной системы генератора 3 ударного возбуждени (фиг.3&). Вследствие такой прив зки начальных фаз радиоимпульсов к частоте следовани Я коротких импульсов генератора 5 амплитудно-частотный спектр радиоимпульсной последовательности , получаемый на выходе генератора 3 ударного возбуждени , оказываетс дискретным и не содержит спектральной составл ющей с частотой СОд заполнени радиоимпульсов (фиг.За). Дискретные составл ющие этого спектра при изменени х частоTI I QO измен ют только свою амплитуду, не измен сь при этом по частоте. Аналитическа запись такого амплитудно-частотного спектра в виде тригонометрического р да представл етс как
S(t) 21 UttCos nSZt;
и-л - -
(О
Urf
Up-c Sin(cpo-ng)eZ2
TP (QO- пл ) .
где п 1,2,..., k
- длительность радиоимпульсов; амплитуда п-й спектральной составл ющей;
2-
Si --частота следовани радиоР импульсов;
йо- частота заполнени радиоимпульсов , равна собственной частоте генератора 3 ударного возбуждени ;
Тр период радиоимпульсной последовательности;
Up- амплитуда радиоимпульсов.
В отличие от известного устройства , частота заполнени радисимпуль- сов в исходной (реперной) точке контролируемого пространства параметров x(t)«T (где x(t) - основна контролируема физическа или электрическа величина; Т - температура окружающей контролируемый объект
среды) выбираетс не равной частоте одной из дискретных частотных компонент , а определ етс из соотношени
2il± lnill.. .- (п.
+ 0,5)П .
Таким образом, частота ь)д настройки колебательной системы генератора 3 ударного возбуждени при значени х параметров x(t) и Т, равных начальным Xg(t) О и TQ, располагаетс на частотной оси со посредине между п-й и (п+1)-й дискретными компонентами амплитудно-частотного спектра (фиг.За) фадиоимпульсной последовательности (фиг;2), на которые и настраиваютс колебательные системы усилителей 4 и 8 высокой частоты соответственно.
Дл обеспечени одновременного точного измерени нар ду с основным информационным параметром x(t) еще и температуры Т окружающей контролируемый объект среды необходимо источник 1 сигнала (датчик), измерительный мост 2 и генератор 3 ударного возбуждени выполн ть в виде единого блока (измерительной головки ) ,который должен быть установлен непосредственно н-а контролируемом объекте. В результате все три блока: источник 1 сигнала, измерительный мост 2 и генератор 3 ударного возбуждени наход тс в одинаковых температурных услови х. При этом выходной сигнал источника 1 сигнала нар ду со своими естественными изменени ми также измен етс и при вариаци х температуры окружающей контролируемый объект среды, т.е.
x(t) x4t)-t-K,(T-T),
где x (t) - чистый информационный
сигнал;
Тр - начальное значение температуры окружающей среды;
Кц - коэффициент температурной чувствительности сигнала x(t) к изменению температуры.
Поскольку разбалансировка моста 2 и по вление на его выходе сигнала в виде .радиоимпульсной последовательности (фиг.25) обуславливаютс не только по влением на информационном
10
входе ненулевого сигнала x(t) с выхода источника 1 сиг{€ала, но и воздействием на этот мост мен ющейс температуры Т , то, воспользовавшись выражением (4), дл амплитуды радиоимпульсов на выходе измерительного моста 2 можно записать
U(x(t), Т) Kjx (t) + К„(Т - Т)) + К, (Т - Т,),
(5)
где Кд, - чувствительность моста 2 к информационному сигналу;
.x(t), температурна чувствительность измерительного моста 2 к температуре Т.
В св зи с тем, что с выхода моста 2 информационный сигнал поступает на вход первого усилител 4 высокой частоты, который отфильтровьшает из дискретного частотного спектра радиоимпульсной последовательности единственную спектральную составл ющую с частотой а Л (фиг. За), а амплитуда и этой спектральной составл ющей.
определ ема из (2), также зависит от температуры Т вследствие изменений собственной частоты сОд колебательной системы генератора 3 ударно- го возбуждени (фиг.За), то дл амплитуды п-й спектральной составл ющей шформационного сигнала на выходе первого усилител 4 высокой частоты получаем
35
)
+ KMT) (Т - Т )
+ Кр(Т - Т„), (6)
40
45
55
50
где Kygij - коэффициент усилени первого усилител 4 высокой частоты на частоте пО; Кр - крутизна ската на линейном участке огибающей спектра радиош-шульсной последовательности на фиг.За,
В выражении (6) имеютс две составл ющие , определ ющие зависимость амплитуды и ,, информационного сигнала от температуры Т на выходе первого усилител 4 высокой частоты. Одна из этих составл ющих (Кд, К|, + + К,.)(Т - TQ) определ ет степень изменени амплитуды радиоимпульсов, а значит и амплитуды п-й информационной спектральной составл ющей в спектре радиоимпульсиой последовательности на выходе измерительного моста 2, а друга - Кр„(Т - Т) непосредственно определ ет изменение
амплитуды Ufl n-й информационной спектральной составл ющей с частотой nS2 под воздействием температуры ТГ при неизменной амплитуде радиоимпульсов за счет расстройки колебательной системы генератора 3 ударного возбуждени . Из анализа выражени (6) и вышеизложенного становитс сным, что полна независимость от температуры Т амплитуды U,, информационной составл ющей спектра с частотой nS2 на выходе первого усилител 4 может быть достигнута при равных по величине и разных по знаку коэффицн
К„г) и к
рп
т, е о в
VMTК
Л1т
-К
рп
(7)
Полученный на выходе первого усилител 4 высокой частоты термокомпен ,(
и
сированный сигнал амплитуды U
В результате дл амплитуды п-й спект- 20 стоты пП поступает на первый выход
устройства
ральной составл ющей радиоимпульсного спектра на выходе усилител 4 высокой частоты получаем
и на второй вход первого импульсного фазового детектора 6, на первый вход которого поступает высо- костабильный частотный сигнал с выхода генератора 5 коротких импуль- сов с частотой следовани импульсов Q , Поскольку частоты сигналов Uj., Cos (nQC4((j|) и Up Cosnt, поступающих на входы первого импульсного фазового детектора 6, кратны одна другой , то происходит их фазова синхро низаци , и на выходе детектора 6 устанавливаетс уровень сигнала посто нного тока, пропорциональный фазовому рассогласоваршю сигналов, поступающих на входы этого импульсного фа зового детектора. Это фазовое рассог ласование определ етс двум компоне тами: фазовым набегом Cf сигнала с частотой пО. в первом усилителе 4 высокой частоты при изменени х температуры окружающей среды и фазовым набегом q этой же компоненты ра- дио1- мпульсного спектра за счет ее фазовой модул ции под воздействием температуры Т в колебательной системе генератора 3 ударного возбулоде- ни .Из амплитудно-частотной и фазо- частотной характеристик этой колебательной системы (фиг.35) видно,что при росте температуры Т и соответствующем росте частоты со компонента дискретного спектра (фиг.За) с частотой nJ2 получает положительный фазовый набег ip , а компонента с частотой (tn-1) 57 получает равный по величине, но отрицательный фазовый набег (), причем крутизна такого преобразовани температура - фаза
u;(t)K
авч И
(t).
(8)
Таким образом, дл температурной- компенсации изменений уровн ампли- ,туды Up информационного сигнала на выходе первого усилител 4 высокой частоты необходимо, зна крутизну преобразовани К. измерительного моста 2, температурный дрейф Кд,,, этого моста и чувствительность К|. информационного сигнала x(t) источника 1 сигнала к изменени м температуры, подобрать величину коэффициента Кр, характеризующего крутизну ската ос новного лепестка огибающей спектра питающей мост 2 радиоимпульсной последовательности , согласно условию
(7).
При этом, поскольку при изменении частоты заполнени «о радиоимпульсов измен ютс лишь амплитудные соотношени в спектре (фиг,За), а частоты дискретных составл ющих остаютс неизменными, знак коэффициента (фиг,3а) однозначно определ етс выбором начальной частоты настройки Мд колебательной системы генератора 3 ударного возбуждени (фиг,3). Так, при выборе значени частоты оЗд- (фиг,3) согласно соотношению (3), при положительном температурном ко
эффициенте чувствительности
-Iss..
ЗТ
кс)эффии(иент чувствительности Крп оказьшаетс отрицательным, а именно
со„
растет, амплитуда D.. п-й
спектральной составл ющей падает (фиг.За). Величину этого коэффициента , котора определ етс крутизной скатов основного лепестка огибающей спектра радиоимпульсной последовательности , нетрудно варьировать в очень широком диапазоне, измен коэффициент заполнени радиоимпульсной
Т последовательности К . В нет
р
больших пределах величину Кррможно также измен ть, варьиру добротностью колебательной системы генератора 3 ударного возбулсдени .
I
Полученный на выходе первого усилител 4 высокой частоты термокомпен ,(
и
сированный сигнал амплитуды U
устройства
5
0
5
Q
5
0
5
и на второй вход первого импульсного фазового детектора 6, на первый вход которого поступает высо- костабильный частотный сигнал с выхода генератора 5 коротких импуль- сов с частотой следовани импульсов Q , Поскольку частоты сигналов Uj., Cos (nQC4((j|) и Up Cosnt, поступающих на входы первого импульсного фазового детектора 6, кратны одна другой , то происходит их фазова синхронизаци , и на выходе детектора 6 устанавливаетс уровень сигнала посто нного тока, пропорциональный фазовому рассогласоваршю сигналов, поступающих на входы этого импульсного фазового детектора. Это фазовое рассогласование определ етс двум компонентами: фазовым набегом Cf сигнала с частотой пО. в первом усилителе 4 высокой частоты при изменени х температуры окружающей среды и фазовым набегом q этой же компоненты ра- дио1- мпульсного спектра за счет ее фазовой модул ции под воздействием температуры Т в колебательной систе ме генератора 3 ударного возбулоде- ни .Из амплитудно-частотной и фазо- частотной характеристик этой колебательной системы (фиг.35) видно,что при росте температуры Т и соответствующем росте частоты со компонента дискретного спектра (фиг.За) с частотой nJ2 получает положительный фазовый набег ip , а компонента с частотой (tn-1) 57 получает равный по величине, но отрицательный фазовый набег (), причем крутизна такого преобразовани температура - фаза
равна крутизне
Ач.
9w
фазовой характеристики колебательной системы генератора 3 ударного возбуждени вблизи частот и (п+1 )Ясоответст- венно (фиг.Зо, 8 ) .
Таким образом, счита , что крутизны .фазовой характеристики в точках О и 0(Фиг.35) равны Kq дл сигнала с частотой nSl на выходе перво- го усилител 4 высокой частоты с учетом всех фазовых набегов, получают
U,(t) и„ cos(nnt +Cfo,- - - -Т)),(9)
где СР(5 - температурный фазовый набег в усилителе 4.
Поскольку сигнал (9) поступает на второй вход первого импульсного фазового детектора 6, а на первый его вход поступает опорный сигнал UQI, (t) Up-CosSZt с нулевым фазовым сдвигом, на выходе детектора 6 полу- чают сигнал посто нного тока, уровень которого пропорционален фазовому рассогласованию сигнала (9) и опорного
Сд СА(ГО,СР (Т - ,
f
(10)
где Kj,tp. - крутизна характеристики преобразовани фазового детектора 6о Выражение, аналогичное уравнению (10), нетрудно получить и дп выход- ного напр жени U второго импульсного фазового детектора 7. Дл этого следует учесть, что на его первый вход также поступает опорный сигнал
Ujj- cosSlt с нулевым фазовым сдвигом с выхода генератора 5 коротких импульсов , а на второй вход детектора 7 поступает сигнал вида
U2(t) Urn cos ((n+l)qt + + СУ„ - K,,(T - Т-)),
Cy
где СР|32 - температурный фазовый набег в усилителе 8;
амплитуда сигнала с частотой (п+1)Й,
так как второй усилитель 8 высокой частоты настроен не на частоту пи, как первый усилитель 4, а на следующую компоненту дискретного частотно- го спектра радиоимпульсной последовательности (1) именно с частотой (п+1 )Я.
s
О
5
n 5
0
Как видно из выражени (11), в отличие от частотной компоненты с частотой пи, данный сигнал получает при изменении температуры Т фазовый сдвиг противоположного знака (фиг.Зй, &). Если частота Ыд настройки колебательной системы генератора 3 ударного возбуждени растет, то частотна компонента спектра (фиг.3 а) с частотой пл получает положительный фазовый набег, а компонента G частотой (n+I)S2 - отрицательный. Поэтому дл выходного напр жени импульсного фазового детектора 7
2г
UHTA HfA ог - Т„)),(12)
2 где К,ф. - крутизна характеристики
преобразовани детектора 7.
Подава сигналы (10) и (12) на входы дифференциального усилител посто нного тока 9, получают второй выходной сигнал предлагаемого устройства в виде
U,(t) , + К (Т - Т) - КифЛс „г К,, (Т - Tj к„, , (13)
где Kjjy - коэффициент передачи дифференциального усилител 9 посто нного тока.
Чтобы обеспечить высокую точность измерени температуры Т необходимо усилители 4 и 8 высокой частоты, а также импульсные фазовые детекторы 6 и 7 выполнить идентичными по всем их характеристикам. В этом случае справедливы соотношени К л,
ИТА HfA и %, %2 во всем диапазоне температур, поэтому выражение (13) можно переписать в виде
U(t)2K
D4
) (14)
Таким образом, в мостовом измерителе с радиоимпульсным питанием в т желых температурных услови х не только удаетс скомпенсировать температурную погрешность и получить информацию в виде сигнала (8) о чистом информационном сигнале x (t), но и одновременно получить дополнительно информацию в виде сигнала (14) о температуре окружающей контролируемый объект среды.
912263
ормула изобретени
Мостовой измеритель с радиоимульсным питанием, содержашдсй послеовательно соединенные источник сиг- з нала, измерительный мост и усилитель высокой частоты, гене.ратор коротких импульсов, выход которого соединен соответственно с первыми входами генератора ударного возбуждени и им- Ю пульсного фазового детектора, второй вход которого соединен с вь(ходом усиител высокой частоты и с выходом устройства, выход импульсного фазового детектора соединен соответст- 15 венно с вторым входом усилител высокой частоты, а выход генератора ударного возбуждени соединен с вторым входом измерительного моста, отличающийс тем, что, 20 с целью повьшени точности измерений при одновременном расширении функциональных возможностей мостового измерител с радиоимпульсным пи W/I
910
танием за счет исключени температурной погрешности и получени информации о температуре окружающей контролируемый объект среды, в него введены второй усилитель высокой, частоты , второй импульсньй фазовый детектор и дифференциальный усилитель посто нного тока, причем выход генератора коротких импульсов соединен с первым входом второго импульсного фазового детектора, второй вход ко- jToporo подключен к вькоду второго усилител высокой частоты, вход которого соединен с выходом генератора ударного возбуждени , управл ющий вход второго усилител высокой частоты подключен к выходу второго импульсного фазового детектора, входы дифференциального усилител посто нного тока соединены с выходами первого и второго импульсных фазовых детекторов, а выход дифференциального усилител посто нного тока соединен с вторым выходом устройства.
n/sj
.
вниипи
Заказ 2125/42
Производств«-полиграфо пред-ej г. Ужгород, ул. Проектна , 4
Тираж 7 28
Подписное
Claims (1)
- Формула изобретенияМостовой измеритель с радиоимпульсным питанием, содержащий последовательно соединенные источник сигнала, измерительный мост и усилитель высокой частоты, генератор коротких импульсов, выход которого соединен соответственно с первыми входами генератора ударного возбуждения и импульсного фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты и с выходом устройства, выход импульсного фазового детектора соединен соответственно с вторым входом усилителя высокой частоты, а выход генератора ударного возбуждения соединен с вторым входом измерительного моста, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при одновременном расширении функциональных возможностей мостового’ измерителя с радиоимпульсным питанием за счет исключения температурной погрешности и получения информации о температуре окружающей контролируемый объект среды, внего 5’ введены второй усилитель высокой· частоты, второй импульсный фазовый детектор и дифференциальный усилитель постоянного тока, причем выход генератора коротких импульсов соединен 10 с первым входом второго импульсного фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя высокой частоты, вход которого соединен с выходом генератора 15 ударного возбуждения, управляющий вход второго усилителя высокой частоты подключен к выходу второго импульсного фазового детектора, входы дифференциального усилителя постоян20 ного тока соединены с выходами первого и второго импульсных фазовых детекторов, а выход дифференциального усилителя постоянного тока соединен с вторым выходом устройства.ВНИИПИ________Заказ 2125/42__Тираж 728 ПодписноеПроизводств.-полиграф, пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843806707A SU1226319A1 (ru) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Мостовой измеритель с радиоимпульсным питанием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843806707A SU1226319A1 (ru) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Мостовой измеритель с радиоимпульсным питанием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1226319A1 true SU1226319A1 (ru) | 1986-04-23 |
Family
ID=21144589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843806707A SU1226319A1 (ru) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Мостовой измеритель с радиоимпульсным питанием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1226319A1 (ru) |
-
1984
- 1984-10-29 SU SU843806707A patent/SU1226319A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Автометри , 1969, № 1, с.99-101. Авторское свидетельство СССР № 905869, кл. G 01 R 17/10, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR960008338A (ko) | 반도체 시험 장치의 측정 신호의 타이밍 교정 방법 및 그 회로 | |
US4872754A (en) | Constant frequency digital closed-loop optical fiber gyro | |
NO162740B (no) | Analog/digital-omformer for et treghetsnavigasjonssystem. | |
SU1226319A1 (ru) | Мостовой измеритель с радиоимпульсным питанием | |
EP0325173A3 (de) | Messschaltung zur Phasenmessung gepulster Hochfrequenzsignale | |
US4399409A (en) | Apparatus for testing the linearity of a frequency modulated oscillator | |
SU1257557A1 (ru) | Способ измерени разности фаз двух когерентных сигналов | |
SU1372232A1 (ru) | Калибратор развертки стробоскопического осциллографа | |
SU779953A1 (ru) | Устройство дл измерени магнитных полей | |
SU1552374A2 (ru) | Устройство синхронизации генератора | |
SU1312399A1 (ru) | Устройство дл измерени фазовой скорости ультразвука | |
SU1137408A1 (ru) | Фазометр с частотным выходом | |
SU1010540A1 (ru) | Устройство дл определени скорости ультразвука | |
SU569966A1 (ru) | Устройство дл определени фазоамплитудных погрешностей фазометров | |
SU752197A1 (ru) | Измеритель коэффициента трансформации | |
SU951176A1 (ru) | Устройство дл поверки измерителей группового времени запаздывани | |
SU1583865A2 (ru) | Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций | |
SU875294A2 (ru) | Устройство дл измерени скорости девиации частоты | |
SU1257560A1 (ru) | Калибратор фазы | |
SU798621A1 (ru) | Устройство дл измерени груп-пОВОгО ВРЕМЕНи зАпАздыВАНи чЕТыРЕХпОлюСНиКОВ | |
SU968770A1 (ru) | Цифровой фазометр | |
SU1001500A1 (ru) | Устройство измерени частотно-контрастных характеристик цветного изображени на экране кинескопа | |
SU1408321A1 (ru) | Спектрометр ЯМР широких линий | |
SU1435968A1 (ru) | Датчик давлени | |
SU1046701A1 (ru) | Измеритель кратковременной нестабильности частоты |