SU1670626A1 - Устройство дл измерени затухани сигналов ультразвуковых линий задержки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  затухани  сигналов линии задержки. Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерени  уровней выходных сигналов ультразвуковой линии задержки в диапазоне значений измер емых амплитуд как во всем рабочем диапазоне частот, так и в отдельных фиксированных частотных точках диапазона - достигаетс  введением генератора 5 тактовых импульсов, распределител  13 импульсов, блока 6 задани  установок, генератора 15 ступенчатого напр жени , формировател  4 модулирующих импульсов, дополнительных измерителей отношений амплитуд сигналов, измерительных каналов 3.1 - 3N, содержащих управл емый аттенюатор 7, коммутатор 8, усилитель 9, пиковый детектор 10 и аналого-цифровой преобразователь 11. Блок 14 обработки цифровых данных содержит формирователи опорного сигнала, цифровые компараторы, две группы элементов И, переключатели и регистрирующий прибор. Устройство также содержит управл емый генератор 1, испытуемую линию задержки 2, основные измерители отношени  амплитуд сигналов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  затухани  сигналов линии задержки .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерени  уровней выходных сигналов ультразвуковой линии задержки в диапазоне значений измер емых амплитуд как во всем рабочем диапазоне частот, так и в отдельных фиксированных частотных точках диапазона.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - блок-схема блока обработки цифровых данных; на фиг.З - временные диаграммы напр жений, по сн ющие работу устройства.

Устройство содержит управл емый генератор 1, испытуемую линию 2 задержки, измерительные каналы 3-1...3-п, формирователь А модулирующих импульсов, генератор 5 тактовых импульсов, блок 6 задани  уставок, управл емый аттенюатор 7, коммутатор 8, усилитель 9, пиковый детектор 10, аналого-цифровой преобразователь 11 (т - число измер емых параметров) измерители 12-1...12-т отношений амплитуд сигналов, распределитель 13 импульсов, блок 14 обработки цифровых данных, генератор 15 ступенчатого напр жени , формирователи 16-1...16-т опорного сигнала, цифровые компараторы 17-1...17-т, элементы И 18- 1...18-ГП, элементы И 19-1...19-т, регистрирующее устройство 20, переключатели 21-1...21-т.

Управл емый генератор 1,  вл ющийс  источником входного сигнала в виде радиоимпульсов дл  испытуемой линии задержки , подключен выходом к входным клеммам дл  подключени  испытуемой линии 2 задержки и к первому входу измерительного канала 3-1.

Устройство содержит п измерительных каналов 3-1...3-п, которые предназначены дл  преобразовани  амплитудных значений радиоимпульсов, присутствующих на выхо де испытуемой линии задержки, в цифровой код. В каждый из каналов входит усилитель 9, пиковый детектор 10, аналого-цифровой преобразователь 11, а также коммутатор 8 и управл емый аттенюатор 7, обеспечивающий работу усилител  9 в заданном диапазоне амплитуд входных сигналов, временную выборку которых обеспечивает коммутатор 8. При этом входы управл емого аттенюатора 7  вл ютс  соответственно входами измерительного канала 3, выход аттенюатора 7 соединен с первым входом коммутатора 8, второй вход которого  вл етс  третьим входом измерительного канала . Выход коммутатора 8 соединен с входом

усилител  9. выход которого соединен с первым входом пикового детектора 10, второй вход которого  вл етс  четвертым входом измерительного канала. Выход пикового детектора 10 соединен с первым входом АЦП 11, второй вход которого  вл етс  п тым входом измерительного канала, а выход АЦП 11  вл етс  выходом измерительного канала. К второму входу измерительных ка0 налов 3-1...3-п подключены соответственно выходы блока 6, предназначенного дл  установки внешним управлением значени  затухани  в аттенюаторе каждого из каналов .

5 К третьему входу измерительных каналов 3-1...3-п подключены соответственно третьи выходы распределител  13 импульсов .

К четвертым и п тым входам всех изме0 рительных каналов 3-.1...3-П подключены соответственно четвертый и п тый выходы распределител  13 импульсов. Первый вход измерительных каналов 3-2...3-п соединен с выходными клеммами дл  подключени 

5 испытуемой линии 2 задержки.

Генератор 5 тактовых импульсов  вл етс  источником входных сигналов дл  распределени  13 импульсов и своим выходом подключен к входу последнего, первый вы0 ход которого соединен с входом генератора 15 ступенчатого напр жени , первый выход которого соединен с первым входом управл емого генератора 1, а второй выход - с входом блока 14 обработки цифровых дан5 неых. Генератор 15 ступенчатого напр жени   вл етс  преобразователем числа импульсов, поступивших на его вход, а напр жение управлени  частотой управл емого генератора 1.

0 Формирователь 4 модулирующих импульсов входом соединен с выходом 3-1 распределител  13 импульсов и обеспечивает на своем выходе, соединенном с вторым входом управл емого генератора 1, импуль5 сный сигнал заданной длительности. Выход распределител  13 импульсов соединен с входом блока 14 обработки цифровых данных , остальные входы которого соединены соответственно с выходами измерителей

0 12-1...12-т отношений амплитуд сигналов.

Первый вход измерител  12-1 соединен

с выходом измерительного канала 3-1, а

второй вход - с входами измерителей 122 ...12-т отношений амплитуд сигналов и с

5 выходом измерительного канала 3-1. Вторые входы измерителей 12-2...12-т соединены соответственно с выходами измерительных каналов 3-3...3-п.

Блок 14 обработки цифровых данных содержит m формирователей 16 опорного сигнала , т цифровых компараторов 17, m переключателей 21, m трехвходовых элементов 18 И, m трехвходовых элементов 19 И, регистрирующее устройство, предназначенное дл  световой или другой регистрации нали- чи  сигналов на соответствующих его входах .

Первые входы цифровых компараторов 17-1...17-т  вл ютс  соответственно входами блока 14 обработки цифровых данных, а к вторым входам компараторов подключены соответственно выходы формирователей 16-1,..16-т опорного сигнала.

Первые выходы цифровых компараторов 17-1...17-т подключены соответствен- но к первым входам элементов И 18-1.,.18-т, а вторые выходы - к входам элементов 1/1 19-1...19-т, вторые входы элементов И 18-1 и 19-1, 18-2 и 19-218-т

и 19-т соединены между собой и подклю- чены к клемме соответствующих переключателей 21-1...21-т, вторые клеммы которых соединены между собой и подключены к шине Лог.1. третьи клеммы соединены между собой и  вл ютс  вторым входом блока 14 обработки цифровых данных , вход которого соединен с третьим входом всех элементов И 18-1...18-т и 19-1...19-т.

Выходы элементов И 18-1...18-т сое- динены с соответствующими входами регистрирующего устройства 20, с вторыми входами которого соединены выходы соответствующих элементов И 19-1...19-т.

Устройство работает следующим обра- зом.

После прихода импульса Ui (фиг.За) с выхода распределител  13 импульсов на выходе генератора 15 ступенчатого напр жени  устанавливаетс  значение напр жени  DZ (фиг.Зб), соответствующее настройке управл емого генератора 1 на начальную частоту рабочего диапазона ft. Количество ступеней напр жени , формируемого генератором 15, определ етс  требуемым чис- лом контролируемых точек, при этом длительность ступени должна быть больше времени измерений на врем  переходных процессов в устройстве.

На выходе распределител  13 импуль- сов с задержкой относительно импульса на первом выходе на врем  установлени  частоты в генераторе 1 по вл етс  импульсный сигнал Кз (фиг.Зв), в течение времени действи  которого формирователем 4 модулиру- ющих импульсов вырабатываетс  импульс модул ции и на выходе управл емого генератора 1 по вл етс  радиоимпульс IU (фиг.Зг).

С выхода высокочастотного генератора 1 радиоимпульс IU (фиг.Зг) поступает на входную клемму испытуемой линии 2 и на первый вход управл емого аттенюатора 7 измерительного канала 3-1. Сигналы Us, Ue и U на выходе испытуемой линии 2, задержанные относительно сигнала на входе на врем  номинальной задержки линии (т), тройное врем  номинальной задержки(3 г) и на врем , не равное номинальному или тройному времени(п г)(фиг.3д), поступают на первые входы аттенюаторов 7 измерительных каналов 3-2...3-п.

Усилитель 9 сигналов каждого из каналов работает в диапазоне амплитуд сигналов , одинаковом дл  всех каналов.

Дл  измерени  амплитуд сигналов, превышающих максимальную амплитуду данного диапазона, перед усилителем включен аттенюатор дл  приведени  входных сигналов к значени м раЬочего амплитудного диапазона усилител . Затухание аттенюаторов устанавливаетс  с помощью внешних сигналов, поступающих от блока управлени  аттенюаторами.

В блоке 6 перед началом работы устройства дл  измерени  затухани  сигналов ультразвуковой линии задержки (УЛЗ) на каждом из его выходов с помощью любых кодирующих устройств (например, набора переключателей, вход щих в блок 6) устанавливаютс  сигналы в виде цифрового кода дл  установки величины ослаблени  в соответствующем управл емом аттенюаторе . Значение ослаблени  А, вносимого аттенюатором , устанавливаетс  дл  каждого канала в пределах значений:

их

От величины Амин -п ДО величии1макс

ны Амакс 1пЬ

где Ux - амплитуда сигналов, подлежащих измерению на выходе испытуемой УЛЗ, с различной временной задержкой относительно входного сигнала УЛЗ; значение величины этих сигналов заданы относительно величины входного сигнала УЛЗ - DBX, при ЭТОМ DBX Ухмакс;

итмакс, UIMHH - максимальное и минимальное значени  амплитуды рабочего диапазона входных сигналов усилител .

Таким образом, диапазон амплитуд сигналов d, измер емых в каждом из каналов, равен итмакс АUIMMH А.

Дл  перекрыти  всего диапазона амплитуд сигналов D, действующих на выходе УЛЗ, требуетс  число каналов

П - г

При использовании управл емых аттенюаторов с аналоговым управлением в блоке 6 на выходах (например, с помощью потенциометров , вход щих в блок 6) устанавливаютс  сигналы в виде посто нных напр жений, значени  которых обеспечивают требуемое ослабление в соответствующем аттенюаторе .

Коммутатор 8 каждого из каналов пропускает сигналы с выхода аттенюатора 7 на вход усилител  9 в течение времени действи  управл ющих импульсов (фиг.3е,ж,з,и), поступающих с одного из выходов распределител  13 импульсов на вход коммутатора 8 соответствующего измерительного канала (фиг.Зе). При этом импульс Us, в частности импульс Уз (фиг.Зе,в), на выходе распределител  13 соответствует по времени действию сигнала на входе линии 2 и открывает коммутатор 8 канала 3-1 на врем  его изменени .

Импульс ЦЈ (фиг.Зж) на выходе распределител  13 задержан относительно импульса на первом выходе на врем  тзад и соответствует по времени выходному сигналу Ue (фиг.Зд) линии 2, задержанному на основное врем  задержки линии.

Импульс Uю (фиг.Зз) на одном выходе распределител  13 задержан относительно импульса на другом выходе на врем  Зги соответствует по времени выходному сигналу Ue (фиг.Зд) линии 2, задержанному на тройное врем  основной задержки 3 т .

Импульс Un (фиг.Зи) на выходе распределител  13 задержан относительно импульса на первом выходе на врем , не равное т г, не совпадает с ними и соответствует сигналу Uy (фиг.Зл), задержанному на врем  п Т.

Сигналы с выхода коммутатора 8 соответствующего канала усиливаютс  усилителем 9, затем преобразуютс  в посто нное напр жение, пропорциональное максимальному значению напр жени  сигнала за врем  открытого состо ни  коммутатора 8.

По окончании действи  импульса на выходе распределител  13 на его выходе, соединенном с АЦП формируетс  импульс Uiz Пуск (фиг.Зк), поступающий на вход АЦП измерительных каналов 3-1...3-п.

Сформированный импульс поступает второй вход АЦП 11 каждого из каналов и обеспечивает их работу дл  преобразовани  посто нного напр жени , поступающего с выхода типового детектора 10 на первый вход АЦП 11, а цифровой код. Затем через врем , равное максимальному времени преобразовани  АЦП 11 каждого из каналов , на выходе распределител  13

формируетс  импульс 1Нз Сброс (фиг.Зл), поступающий на вход 4 измерительных каналов дл  воздействи  на второй вход пиковых детекторов 10 и обнул ющий их элемент

пам ти.

На этом заканчиваетс  процесс измерени  входного и выходного сигналов УЛЗ 2 в одной частотной точке при воздействии на входе линии одиночного радиоимпульса.

При этом действие амплитуд сигналов происходит в уменьшенном динамическом диапазоне отдельных измерительных каналов. Попарно сравниваемые сигналы с выходов АЦП 11 соответствующих каналов 31 ...3-П поступают на входы делимого и делител  цифровых измерителей 12-1...12- m отношений. При этом на входах измерител  12 отношений амплитуд сигналов после импульса 1Из (фиг.З) присутствуют измер емые сигналы, поступающие с АЦП 11 в виде цифрового кода, сохран ющиес  неизменными до по влени  импульса Ui2.

Цифровой измеритель 12-1 отношений измер ет отношение сигнала с выхода канала 3-1 к сигналу с выхода канала 3-2.

Измерители 12-2...12-т отношений измер ют отношение сигнала с выхода канала 3-2 к сигналам с выходов каналов 3- З...З-n соответственно. Результаты измерений отношений с выходов измерителей отношений 12-1...12-т поступают на входы блока 14 обработки цифровых данных.

В блоке 14 обработки цифровых данных (фиг.2) сигналы, поступающие на его входы,

поступают на первый вход цифровых компараторов 17-1...17-т, на второй вход которых поступают сигналы с выходов формирователей 16-1...16-т опорного сигнала , значение которого устанавливаетс  в

соответствии с заданным пороговым значением отношений амплитуд сигналов попарно сравниваемых каналов.

Значение N опорного сигнала в блоке 16 определ етс  нормами на значение N отношений амплитуд измер емых сигналов в попарно сравниваемых каналах с учетом установленного затухани  в аттенюаторах 7 сравниваемых каналов:

N

AI А2

N

N1 Ui

где Ai, Aa величина ослаблени  аттенюаторов соответствующих каналов;

Ui, Uz - величины сравниваемых сигна- лов, действующих на первых входах соответствующих каналов.

Результат сравнени  с соответствующих выходов компараторов 17-1..17-т поступает на первые входы соответствующих

элементов И 18-1... 18-m дл  сигнала с первого выхода и на первые входы соответствующих элементов И 19- 1... дл  сигнала с второго выхода.

При измерении параметров выходных сигналов во всем рабочем диапазоне частот переключатели 21-1...21-т устанавливаютс  в положение замыкани  контактов 1,2 и на вторые входы всех элементов И 18- 1 ...18-т и 19-1.,.19-т поступает сигнал лог. 1.

За врем  действи  импульса Ui4 (фиг.Зм), поступающего на третий вход всех элементов И с второго выхода распределител  13, происходит регистраци  результа- тов измерений. Импульс Ui4 (фиг.Зм) на втором выходе распределител  (фиг.1) задержан относительно импульса Сброс на четвертом выходе распределител  13 на врем  переходных процессов в измерите- л х 12 отношени  амплитуд сигналов и цифровых компараторов.

При измерении параметров выходных сигналов на заданной частоте переключатели 21-1...21-т устанавливаютс  в положе- ние замыкани  контактов 1.3. При этом вторые входы всех элементов 1/1 подключены к второму входу блока 14 обработки цифровых данных, на который поступает сигнал лог. 1 с второго выхода генератора 15 сту- пенчатого напр жени  при значении напр жени , соответствующего заданной частоте на входе измер емой линии 2.

При измерении части параметров во всей рабочей полосе частот переключатели соответствующих измерительных каналов устанавливаютс  в положении замыкани  контактов 1,2.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  затухани  сигналов ультразвуковых линий задержки, содержащее управл емый генератор, выход которого соединен с входными клеммами дл  подключени  линий задержки, измеритель отношений амплитуд сигналов, выход которого соединен с первым входом блока обработки цифровых данных, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности измерений, в Hefo введены генератор тактовых импуль- сов, распределитель импульсов, блок задани  уставок, генератор ступенчатого напр жени , формирователь модулирующих импульсов, дополнительные измерители отношений амплитуд сигналов, а также п измерительных каналов, выполненных в виде последовательно соединенных управл емого аттенюатора, коммутатора, усилител , пикового детектора и аналого- цифрового преобразовател , причем первый вход управл емого аттенюатора измерительного канала соединен с входными клеммами дл  подключени  линий задержки , первые входы всех измерительных каналов , начина  с второго, соединены с выходными клеммами дл  подключени  линий задержки, вторые входы управл емых аттенюаторов измерительных каналов соединены с соответствующими выходами блока задани  уставок, вход распределител  импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его первый выход - с входом генератора ступенчатого напр жени , первый выход которого соединен с первым входом управл емого генератора, а второй выход - с вторым входом блока обработки цифровых данных, третий вход которого соединен с вторым выходом распределител  импульсов, третий выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора первого измерительного канала и через формирователь модулирующих импульсов - с вторым входом управл емого генератора, четвертый выход распределител  импульсов соединен с управл ющими входами пиковых детекторов всех измерительных каналов, управл ющие входы аналого-цифровых преобразователей всех измерительных каналов соединены с п тым выходом распределител  импульсов, а управл ющие входы коммутатора измерительных каналов, начина  с второго, соединены с соответствующими остальными выходами распределител  импульсов, выход аналого- цифрового преобразовател  первого измерительного канала соединен с первым входом первого измерител  отношений амплитуд сигналов, второй вход которого сое- динен с выходом аналого-цифрового преобразовател  второго измерительного канала и с первыми входами всех измерителей отношений амплитуд сигналов, начина  с второго, вторые входы измерителей отношений амплитуд сигналов, начина  с второго , соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей соответствующих измерительных каналов, начина  с третьего, выход второго и выходы каждого из последующих измерителей отношений амплитуд сигналов соединены с соответствующими остальными входами блока обработки цифровых данных.

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что блок обработки цифровых данных содержит формирователи опорного сигнала , цифровые компараторы, две группы элементов И, переключатели и регистрирующий прибор, причем выход каждого формировател  опорного сигнала соединен с первым входом соответствующего цифрового компаратора, его первый выход соединен с первым входом соответствующего элемента И первой группы, а второй выход - с первым входом соответствующего элемента И второй группы, вторые входы элементов И первой и второй групп подключены к первому контакту соответствующего переключател , вторые контакты которых соединены с шиной логической единицы, второй вход первого цифрового компаратора соединен с первым входом блока обработки цифровых данных, второй вход блока

0

обработки цифровых данных соединен с третьими контактами всех переключателей, а третий вход блока обработки цифровых данных соединен с третьими входами всех элементов И первой и второй групп, выход каждого из них соединен с соответствующим входом регистрирующего устройства, вторые входы цифровых компараторов, начина  с второго,  вл ютс  соответствующими остальными входами блока обработки цифровых данных.

Фиг. 2

Фиг.З