1
Изобретение относитс к области радиоизмерений и может быть использовано дл измерени параметров эквивалентов антенн, магнитострикционных пьезоэлектрических акустически нагруженных преобразователей, входных и выходных цепей различных электронных устройств.
Известны устройства дл определени параметров эквивалентной схемы электрических двухполюсников, основой которых вл етс трансформаторный мост, содержащий высокочастотный генератор , индикатор баланса, симметрирующие и разв зывающие трансформаторы , токозадающие сопротивлени , эталонные регулируемые активное и реактивное сопротивлени .
При помощи этих устройств, вл ющихс измерител ми полных сопротивт лений, сначала экспериментально определ ют частотные характеристики активной и реактивной составл ющих комплексной проводимости или сопротивлени измер емого двухполюсника. Затем по измеренным характеристикам вычисл ют параметры электрической эквивалентной схемы измер емого двухполюсника 1 ЗНедостатками устройств вл ютс трудоемкость и сложность процесса определени параметров эквивалентной схемы двухполюсника, так как измерение частотных характеристик производитс , как правило, по точкам, т.е. последовательно в каждой точке частотного диапазона, а определение параметров эквивалентной схемы требует дополнительных вычислений. Кроме того , производимый в процессе измерений баланс амплитуд и фаз обуславливает сложность используемой аппаратуры , а также низкую производительность измерений.
Недостатком вл етс также ограниченный диапазон измерений по частоте. Это обуславливаетс , в основном. 39 трудност ми выполнени регулируемого эталонного эквивалента в широкой полосе частот без комплексных потерь. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс устройство мостового типа, осуществл ющее непосредственное определение параметро эквивалентной схемы двухполюсника и содержащее четырехплечевой мост, в диагональ питани которого включен широкодиапазонный генератор гармонических сигналов, а в измерительное плечо включен двухполюсник, параметры которого определ ютс . В эталонное плечо включен эквивалент с регулируемыми эталонами, в каждое из дву токозадающих плеч включено г1о резистору , одно из которых выполнено регу лируемым; в измерительную диагональ включен индикатор сравнени модул и фазы напр жени 2. Недостатками известного устройства вл ютс ограниченный частотный диапазон измерений, низкие точность и производительность -измерений . Ограничени измерени по частоте обуславливаютс физической невозможностью выполнени регулируемого эталонного эквивалента в виде сосредоточенных посто нных L, С и R в широкой полосе частот. Недостаточна точность объ сн етс изменением чувствительности мостовой схемы вследствие взаимосв зей ветвей уравновешени . П рои з водит ел ьность измерений низка, поскольку дл определени параметров с числом элементо больше двух требуютс дополнительные вычислени . Дл каждой конкретной структуры эквивалентной схемы измер емого двух полюсника, а соответственно и регули руемого эталонного эквивалента, суще ствуют оптимальный диапазон частот, в котором возможна практическа реализаци регулируемого эталонного эквивалента с минимальными комплексными потер ми. Цель изобретени - расширение диапазона частот измерени , повышение точности и производительности. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство определени па раметров эквивалентной схемы двухполюсника , содержащее мост с измерительной ветвью, состо щей из последо вательно соединенных токозадающего 3 нерегулируемого резистора и клемм дл подключени измер емого двухполюсника , и эталонной ветвью, состо щей из последовательно соединенных токозадающего переменного резистора и регулируемого эталонного эквивалента измер емого двухполюсника , выход которого соединен с одной из клемм и общей шиной, измерительный генератор гармонических сигналов, подключенный параллельно измерительной ветви, индикатйр , подключенный в измерительную диагональ моста, введены последовательно соединенные частотный модул тор и эталонный генератор гармонических сигналов, выход которого подключен параллельно эталонной ветви, второй частотный модуг тор, выход которого соединен с входом измерительного генератора гармонических сигналов , генератор синхронизирующих сигг налов, выходы которого соединены соответственно с входами частотных модул торов и индикатора. Введение новых элементов позвол ет производить сравнение частотных характеристик пропорциональных модул м комплексных сопротивлений измер емого двухполюсника и регулируемого эталонного эквивалента измер емого двухполюсника в полосе частот, поскольку дл цепей минимально фазовых частотна характеристика модул входного сопротивлени однозначно св зана с фазочастотной характеристикой . Это приводит к повышению производительности измерений. За счет введени эталонного генератора качающейс частоты с диапазоном частот , отличным от диапазона частот измерени измерительного генератора качающейс частоты, расшир етс диапазон измерений по частоте. Диапазон частот эталонного генератора качающейс частоты выбираетс оптимальным дл выполнени регулируемого эталонного эквивалента измер емого двухполюсника из сосредоточенных элементов L, С и R с минимальныммипаразитными реактивност ми. Питание мостовой цепи двум час- . тотами позвол ет существенно уменьшить взаимосв зь во всем диапазоне измерений, а также обеспечить максимальную чувствительность к измер емым параметрам. На чертеже приведена структурна схема предлагаемого устройства. Устройство содержит измерительный генератор 1 гармонических сигналов, нерегулируемый токозадающий резистор 2 (R), клеммы 3 дл подключени измер емого двухполюсника, регулируемый токозадающий резистор k (R/.) регулируемый эталонный эквивалент 5 измер емого двухполюсника, измерител 6 частотных характеристик, частотный модул тор 7, частотный модул тор 8, эталонный генератор 9 гармонических сигналов и генератор 10 синхронизирующих сигналов. Величины токозадающих резисторов выбирают, исход из условий .,(jti;)/, где N - масштабный коэффициент; |Zy(i(i;)| усредненное значение модул комплексного сопротивлени двухполюсника. Устройство работает следующим образом . Высокрчастотный сигнал с линейной частотой модул ции с выхода измерительного генератора 1 гармонических сигналов через нерегулируемый токозадающий резистор 2 подаетс через клеммы 3 на измер емый двухполюсник, который подключаетс к клеммам 3- Вы сокочастотное напр жение с клемм йзмер емог ,о двухполюсника подаетс на первый вход измерител 6 частотных характеристик. Амплитуда этого напр жени пропорциональна модулю комплексного сопротивлени измер емого двухполюсника. Одновременно высокочастотный сигнал с выхода эталонного генераторг 9 гармонических сигналов через регулируемый токозада.ющий резистор k подаетс на регулируемый эталонный эквивалент 5 измер емого двухполюсника и с него подаетс на второй вход измерител 6 частотных характеристик. Амплитуда этого напр жени пропорциональна модулю комплек сного сопротивлени регулируемого эталонного эквивалента 5- Дл работы устройства необходим генератор 10 синхронизирующих сигналов, выходы которого соединены соответственно с входами частотных модул торов и ин . дикатора. Задача определени параметров эквивалентных схем двухполюсников (например , акустически нагруженных пьезопреобразователей , изготовленных из сильных пьезоэлектриков, типа пьезокерамики или ниобата лити ) заключаетс в сравнении частотных 3 характеристик пропорциональных модул м комплексных сопротивлений эталонного эквивалента 5 и измер емого двухполюсника. Измен величины элементов регулируемого эталонного эквивалента 5. добиваютс максимальной идентичности частотных характеристик. Значени индуктивностей, емкостей и сопротивлений, считанные со шкал регулируемого эталонного эквивалента , и есть искомые параметры эквивалентной схемы измер емого двухполюсника . Таким образом, введение в устройство эталонного генератора гармонических сигналов двух частотных модул торов и генератора синхронизирующих сигналов позвол ет; а)расширить диапазон измерений по частоте, так как в устройстве осуществлено раздельное питание эталонной и измерительной ветви с разными частотными диапазонами, что позвол ет выбрать диапазон частот эталонного генератора гармонических сигналов оптимальным дл выполнени регулируемого эталонного эквивалента с минимальными комплексными потер ми; б)повысить производительность измерений, так как по вл етс возмож-. ность сравнени частотных характеристик , пропорциональных модул м комплексных сопротивлений измер емого . двухполюсника, и регулируемого эталонного эквивалента в диапазоне частот ; в)повысить точность, так как осуществл етс раздельное питание измерительной и эталонных ветвей двум частотами, что не только существенно уменьшает взаимосв зь ветвей во всем диапазоне измерений, но и обеспечивает максимальную чувствительность к измер емым параметрам, при . этом отсутствуют диссипативные потери в элементах регулируемого эталонного эквивалента; г)осуществить экспериментальный структурный синтез многоэлементных двухполюсников. Формула Изобретени Устройство дл определени параметров эквивалентной схемы двухполюсника , содержащее мост с измерительной ветвью, состо щей из последовательно соединенных токозадающего нерегулируемого резистора и клемм дл подключени измер емого двухполюсника, и эталонной ветвью, состо щей из последовательно соединенных токозадающего переменного ре зистора и регулируемого эталонного эквивалента измер емого двухполюсника , выход которого соединен с одной из клемм дл подключени измер емого двухполюсника и общей шиной, измерительный генератор гармонических сигналов, подключенный параллел но измерительной ветви и индикатор, подключенный в измерительную диагональ моста, отличающеес тем, что, с целью расширени диапаз на частот измерени , повышени точности и производительности, в него введены последовательно соединенные 38 . . частотный модул тор и эталонный генератор гармонических сигналов, который подключен параллельно эталонной ветви, второй частотный модул тор, выход которого соединен с входом измерительного генератора гармонических сигналов, генератор синхронизирующих сигналов, выходы которого соединены соответственно с входами частотных модул торов и .индикатора. . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Фрадин. А.З. и Рыжков Е.В, Измерение параметров антенно-фидерных устройств, М., Св зь, 1972. 2.Меерсон A.M. Радиоизмерительна техника, М.-Л., Энерги , 19б7, с. 202.