SU1370591A1 - Способ определени частотных погрешностей масштабных преобразователей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерени  электрических величин и может использоватьс  дл  испытани  и калибровки измерительных масштабных преобразователей по значени м частотных погрешностей в рабочем диапазон не частот. Способ основан на поочередном пропускании через два параллельных канала примыкающих друг к другу по времени радиоимпульсов с регулируемыми амплитудами и разными частотами заполнени , одна из которых  вл етс  опорной, а друга  - контролируемой. В один из них включен исследуемый масштабный преобразователь . В параллельных каналах формируют последовательности радиоимпульсов с противоположным чередованием частот заполнени  примыкающих друг к другу радиоимпульсов. Перемножают радиоимпульсы первого канала, прошедшие через исследуемый масштабный преобразователь, с радиоимпуль- сами второго канала. Образовавшиес  радиоимпульсы с заполнением двум  колебани ми, равными сумме и разности опорной и контролируемой частот,, поочередно усиливают и детектируют. Измен ют образцовым делителем напр жени  амплитуду радиоимпульса опорной частоты во втором канале до исчезновени  напр жени  частоты коммутации и определ ют частотную погрешность по формуле, приведенной в тексте описани . Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 опорной частоты, перестраиваемый генератор 2 контролируемой частоты, переменные аттенюаторы 3 и А,/ образцовый делитель 5 напр жени , автоматические переключатели 6 и 7. Кроме того, устройство включает балансный модул тор 9, широкополосный усилитель 10, амплитудный детектор 11, усилитель 12 частоты коммутации, синхронный детектор 13, генератор 14 частоты коммутации и индикатор 15. Использо- вание способа позвол ет повысить точность определени  частотных погрешностей и расширить динамический и частотный диапазоны масштабных преобразователей. 1 ил. (Л 00 о СП ;о

Description

113

Изобретение относитс  к области измерени  электрических величин и может быть использовано дл  испытани  и калибровки измерительных широкополосных масштабных преобразователей -(измерительных трансформаторов , делителей напр жени , аттенюаторов , магазинов сопротивлений и затуханий и др.) по значени м частот ных погрешностей в рабочем диапазоне частот,

Цель изобретени  - повышение точности определени  частотных погрешностей измерительных масштабных пре- образователей в,широком динамическом и частотном диапазонах.

Устройство дл  реализации способа представлено на чертеже.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, перестраиваемый генератор 2 контролируемой частоты, переменные аттенюаторы 3 и Д, образцовый делитель 5 напр жени , автоматические переключатели 6 и 7, исследуемый масштабный преобразователь 8 (МП), балансный модул тор 9 (перемножитель ) , широкополосный усилитель 10, амплитудный детектор 11, усилитель 12 частоты коммутации, синхронный детектор 13, генератор 14 частоты коммутации и индикатор 15

способа заключаетс  в следующем.

Сигналы фиксированной опорной частоты и, (cJ, с + V, ) и перестраиваемой контролируемой частоты ,cos(u)jt - (fj) поочередно с низкой частотой коммутации 51 а), iv пропускают через два параллельных канала , в первый из которых включен иссл дуемый МП 8.- В первом канале путем периодической коммутации сигналов и, и и формируют примыкаюшие друг к другу во времени радиоимпульсы опорной U), и контролируемой u j частот , которые поочередно проход т через исследуемый МП. Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнени  ы, устанавливают первым аттенюатором до допустимого уровн  входного сигнала МП

,и„,соз(ы, t+ I/,), О

t 2

где К - коэффициент передачи первого аттенюатора на опорной частоте w.;

II Я

период следовани  радиоимпульсов .

Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнени  устанавливают вторым аттенюатором до такого же уровн 

и, K,U,-cos(u;jt-t-g j), I t . Т, (2)

где

К, коэффициент передачи второго аттенюатора, завис ший от значени  контролируемо} частоты uj.

Во втором параллельном канале формируют также примыкающие друг к другу радиоимпульсы, но с противоположным чередованием опорной и контролируемой час-Гот. Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнени  (Jj устанавливают равной амплитуде радиоимпульсов и 4

, .cos(w,t-f д),), -,

Т

2

(3)

Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнени  ы, дополнительно измен ют с помощью образцового делител  напр жени 

0

и,,к,и, т

i С Т, где

cos(w, c+t/,),

W

К,коэффициент передачи образцового делител  напр жени  на опорной частоте ы,.

Примыкающие друг к другу радиоимпульсы Uj и и проход т через исследуемый МП. с модулем комплексного коэффициента передачи

(5)

K(w) KjHf(w) .

где

(ы,)| модуль комплексного коэффициента передачи МП на низкой опорной частоте (j,, равный, его активной составл юшвй;

50

55

f ч K(w2l - K(ujOl у(со)-y-(-j-jотносительна  частотна  погрешность МП на высокой контролируемой частоте ю

Амплитуда радиоимпульса опорной частоты на выходе МП определ етс  активной составл ющей модул  комплексного коэффициента передачи

и,,,и „,.co,s(u ,t+i/, ). (6)

Амплитуда радиоимпульсов контролируемой частоты определ етс  модулем комплексного коэффициента передачи МП на этой частоте

(l + j.)K,U,cos(uj,t+i,).

Далее перемножают радиоимпульсы опорной частоты первого канала с

радиоимпульсами контролируемой частоты второго канала

-K,K,KjU,U,rcos(w, + u ,).t +

+ yl, + U 2+COS (LO,-U)j)t-l- L/,-(/j

(8)

a радиоимпульсы контролируемой частоты - с радиоимпульсами опорной частоты

10

V Э 1уЭт П1

,5 ,K„()K,,K,U„,U, (II)

где Sj и S,, - крутизна преобразовани  детектора соответственно на опорной LJ, и контролируемой ы частотах; К и К - коэффициент усилени 

широкополосного усилител  соответственно на частотах и1,и ш.

20

25

4.UjU, 2-К.(И- r).,,rcos(u,,+ u,,)t + -t-u +с/,+cos(u)5-w,)t+c/j-(J,(9)

где S, - крутизна множительного пре- и,,8зГ S, К„ (l-i7)K ,, U образовани .

В результате перемножени  радиоимпульсов формируетс  нова  последовательность радиоимпульсов с заполнением двум  колебани ми, равными сумме и разности опорной и контролируемой частот. Эти радиоимпульсы поочередно усиливают широкополосным усилителем и детектируют по амплитуде . Полага  характеристику детектора квадратичной, получаем в результате детектировани  видеоимпульсы с амплитудами :

U,,S,(S,KoK,K,K,U,U,,)U

+ S2(S,,KjK,U,,U,,)% (10)

V (55 + 3,К;).(5,КД,К.и,,и„,)

i-(i+r) к1 .

X.---Г--signsinflt,

где signsinflt - пр моугольна  огибаю- л  напр жени , работающего на низкой ща  напр жени  с час- фиксированной частоте-, определ ют тотой коммутации Я. 35 частотную погрешность исследуемого

МП на контролируемой частоте, которую последовательно измен ют в рабочем диапазоне частот МП от минимального до максимального значени . 40

Выдел ют из радиоимпульсов пр моугольное напр жение частоты коммута ции

.п X

(12)

Измен ют образцовым делителем напр жени  амплитуду радиоимпульсов опорной частоты во втором канале до исчезновени  напр жени  U , частоты коммутации. При определенном значении коэффициента передачи Kj делител  напр жени 

Повышение точности определени  частотных погрешностей МП в широком динамическом и частотном диапазонах достигаетс  за счет исключени  погрешности от неравенства.коэффициентов усилени  разночастотных радиоимпульсов (К и К ), неравенства крутизны детектировани  (S, и Sj) на разных частотах, а также вли ни  непосто нства амплитуд и , и U „, сиг- налов опорной и кон ьролируемой тот. При этом исключены вли ни  частотных погрешностей уравнивающих аттенюаторов (К , и К ) на результат измерени . Частотные погрешности ,55 введенной операции перемножени  разночастотных радиоимпульсов (зависимость S,. от частоты), также не вли ют на точность определени  частот1- () к -п

2

(13)

откуда значение частотной погрешности на частоте ш равно

(.,О -- - Кд(ы,)-1, (14)

где К„((х1, ) 1/Kj - коэффициент делени  образцового

делител  напр жени , работающего на фиксированной опорной частоте Ц. Таким образом, по значению коэффициента делени  образцового делитерадиоимпульсами контролируемой частоты второго канала

-K,K,KjU,U,rcos(w, + u ,).t +

+ yl, + U 2+COS (LO,-U)j)t-l- L/,-(/j

(8)

a радиоимпульсы контролируемой частоты - с радиоимпульсами опорной частоты

10

V Э 1уЭт П1

,K„()K,,K,U„,U, (II)

где Sj и S,, - крутизна преобразовани  детектора соответственно на опорной LJ, и контролируемой ы частотах; К и К - коэффициент усилени 

широкополосного усилител  соответственно на частотах и1,и ш.

и,,8зГ S, К„ (l-i7)K ,, U

,КД,К.и,,и„,)

Выдел ют из радиоимпульсов пр моугольное напр жение частоты коммута ции

.п X

(12)

МП на контролируемой частоте, которую последовательно измен ют в рабочем диапазоне частот МП от минимального до максимального значени . 40

5

Повышение точности определени  частотных погрешностей МП в широком динамическом и частотном диапазонах достигаетс  за счет исключени  погрешности от неравенства.коэффициентов усилени  разночастотных радиоимпульсов (К и К ), неравенства крутизны детектировани  (S, и Sj) на разных частотах, а также вли ни  непосто нства амплитуд и , и U „, сиг- налов опорной и кон ьролируемой тот. При этом исключены вли ни  частотных погрешностей уравнивающих аттенюаторов (К , и К ) на результат измерени . Частотные погрешности 5 введенной операции перемножени  разночастотных радиоимпульсов (зависимость S,. от частоты), также не вли ют на точность определени  частотной погрешности МП. Вли ние частотных погрешностей введенного образцового делител  напр жени  (К устранено благодар  использованию его в цепи фиксированной частоты (ш,const

Устройство работает следующим образом .

Автоматические переключатели 6 и 7, управл емые генератором 14 частоты коммутации, формируют примыкающие друг к другу радиоимпульсы из сигналов генераторов 1 и 2 с противоположным чередованием частоты заполнени  импульсов. Аттенюаторами 3 и 4 устанавливают необходимый уровень амплитуд радиоимпульсов и выравнивают их амплитуды. Радиоимпульсы в первом канале проход т через исследуемый МП 8 и поступают на первый вход балансного модул тора 9. Дополнительное изменение амплитуды радиоимпульсов опорной частоты во втором канале производ т образцовым делителем 5 напр жени , из которого радиоимпульсы поступают на второй вход балансного модул тора 9. Радиоимпульсы суммарной и разностной частот усиливаютс  широкополосным уси

лителей напр жени , аттенюаторов, магазинов резисторов и других мер образцового ослаблени  сигналов в частотном диапазоне от 1 кГц до 10-20 МГц и калиброванным ослабле- 1нием до 80-10 дБ.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  частотных погрешностей масштабных преобразователей , включающий поочередное пропускание примыкающих друг к другу по времени радиоимпульсов с регулируе- амплитудами и разными частотами заполнени , одна из которых  вл етс  опорной, через два параллельных канала, в один из которых включен исследуемый масштабный преобразователь , детектирование радиоимпульсов , выделение из радиоимпульсов напр жени  частоты коммутации и измерение ее амплитуды, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности в широком динамическом и частотном диапазонах, в параллельных каналах формируют последовательности радиоимпульсов с противополож

   лителем 10 и детектируютс  амплитуд- о чередованием частот заполнени 

   ным детектором 11. Напр жение частоты коммутации усиливаетс  низкочастотным усилителем 12, выпр мл етс  синхронным детектором 13, который управл етс  напр жением генератора 14, и поступает на выходной индикатор 15,

   Коэффициент делени  делител  5 напр жени  измен ют до получени  нулевого показани  индикатора 15. Частотную погрешность МП 8 на частоте генератора 2 определ ют по формуле (14) с учетом установленного коэффициента делени . Перестраива 

   35

   40

   примыкающих друг к другу импульсов, перемножают радиоимпульсы первого канала, прошедшие через исследуемый масштабный преобразователь, с радио импульсами второго канала полученные радиоимпульсы с заполнением дву м  колебани ми, равными сумме и раз ности опорной и контролируемой частот , поочередно усиливают и детектируют , измен ют образцовым делителем напр жени  амплитуду радиоимпульса опорной частоты во втором ка нале до исчезновени  напр жени  час тоты коммутации, а частотную погреш

   частоту генератора 2 и повтор   ука- . ность определ ют по формуле

   занные операции, .определ ют частотные погрешности МП в рабйчем диапазоне частот.

   Использование предлагаемого способа позвол ет расширить динамический и частотный диапазоны масштабных преобразователей, в частности преобразователей с микропроволочными и пленочными резисторами. Достоверность оценки значений частотных погрешностей создает возможность конструктивного и технологического совершенствовани  широкополосных де50

   7,) где j-(u),) 55

   K,(u),)

   K(u;,) - 1,

   относительна  ч погрешность на лируемой частот носительно опор тоты U),;

   коэффициент дел образцового дел напр жени , раб го на опорной ч

   5

   0

   примыкающих друг к другу импульсов, перемножают радиоимпульсы первого канала, прошедшие через исследуемый масштабный преобразователь, с радиоимпульсами второго канала полученные радиоимпульсы с заполнением двум  колебани ми, равными сумме и разности опорной и контролируемой частот , поочередно усиливают и детектируют , измен ют образцовым делителем напр жени  амплитуду радиоимпульса опорной частоты во втором канале до исчезновени  напр жени  частоты коммутации, а частотную погреш0

   7,) где j-(u),) 5

   K,(u),)

   K(u;,) - 1,

   относительна  частотна  погрешность на контролируемой частоте ы относительно опорной частоты U),;

   коэффициент делени  образцового делител  напр жени , работающего на опорной частоте и),.

   /J

   15