SU1160321A1 - Устройство дл измерени амплитудных значений переменных электрических сигналов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее управл еьатй колебательный контур, , цепь питани  которого через резистор подключена к выходу генератора напр  жени  опорной частоты, усилитель, вход которого соединен с выходом , управл емого колебательного контура, управл емый источник посто нного тока, входной резистор, один из выводов которого соединен с входом устройства, и индикатор, отличающеес  тем,что, с целью пбвьшени  точности, путем исключени  аддитивной составл ющей погрешнее- - ти, в него введены индикатор настройки колеба;тельного контура, суммирукмций резистор, дроссель и ключевой элемент, причем второй вывод входного резистора через суммирующий резистор соединен с входом управлени  колебательного контура, соединенным с одним из выводов управл емого источника посто нного тока, второй вывод которого через дроссель соединен с точкой соединени  входного и суммирукнцего резисторов, соединенной с входом ключевого элемен (Л та, выход которого соединен с.общей шиной устройства, индикатор подклк чен параллельно управл емому источнику посто нного тока, а вход инд катсфа настройки колебательного контура соединен с выходом усилите- у л .

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке устройс предназначенных дл  измерени  ампли тудных значений переменных электрических сигналов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем исключени  аддитивной составл ющей погрешности На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 графики зависимостей, по сн ющие работу устройства. Устройство содержит входной резистор 1,генератор 2 напр жени  опор ной частоты, резистор 3, управл емый колебательньй контур 4, усилитель 5, индуктивноств 6, варикапы и 8 колебательного контура 4, ключ вой элемент 9, дроссель 10, управл емый источник 11 посто нного ток индикатор (вольтметр) 12, вьтр митель 13, источник 14 опорного напр жени  усилител  15, индикатор 16 настройки колебательного ко тура 4, суммирующий резистор 17. На фиг. t изображены граничные напр жени  18 (UO и 19 (U) варикапов 7 и 8, при которых в колебател ном контуре 4 возникает или исчезаёт резонанс, вольт- емкостна  характеристика 20 варикапов 7 и В, координатна  ось 21 емкости варика пов 7 и 8, координатна  ось 22 обратных напр жений на варикапах 7 и резонансна  крива  23 колебательного контура 4, входные напр жени  24 и 25, смещаемые напр жением управл емого источника 11 посто нног тока. Вход устройства через входной резистор 1 и суммирующий резистор 17 соединен с управл ющим входом колебательного контура 4. Выход колебательного контура 4 соединен с входом усилител  5, выход усилител  5 - с входом индикатора 16 настройки колебательного ко тура 4. Генератор 2 опорной частоты через резистор 3 соединен с входом колебательного контура 4. Управл емый источник 11 посто нного тока через дроссель 10 подсоединен к су11ширук)щему резистору 17. Индикатор 12 подключен параллель но источнику 11. Работа устройства осуществл етс  в три этапа. На первом этапе производитс  непосредственное измерение входного сигнала, в результате чего по показани м индикатора 12 определ ют два значени  напр жени . На втором этапе в отсутствии входного сигнала производитс  калибровка с целью определени  порога чувствительности устройства. На третьем этапе численно определ етс  неизвестна  амплитуда входного сигнала по результатам измерени  на первых двух этапах. Принцип работы предлагаемого устройства на первом этапе заключаетс  в фиксации моментов по влени  и исчезновени  резонанса, возникающего в колебательном контуре, образованном из индуктивности 6 и двух варикапов 7 и 8, под воздействием напр жени  смещени  и исследуемого сигнала, которые измен ют емкость варикапов 7 и 8 и, следовательно , резонансную частоту контура . Изменение величины напр жени  смещени  осуществл етс  при помощи управл емого источника 11 посто нного тока, а значение величины этого напр жени  измер етс  индикатором 12 (вольтметром посто нного тока). Чувствительность устройства определ етс  выбором граничных значений напр жений 18 (U ) и 19 и (U) на варикапах 7 и 8 (фиг. 2), при которых в кснтуре возникает резонанс в точке максимальной крутизны вольт-емкостной характеристики 20. Этой точке будет соответствовать максимум напр жени  на резонансной кривой 23, снимаемого с дополнительного вывода индуктивности 6 резонансного контура 4, фиксируемого индикатором 16. Разность показаний вольтметра, фиксируемого в момент возникновени  и исчезновени  резонанса в контуре, служит мерой размаха амплитуды измер емого сигнала. Устранение систематической погрешности измерени , вызванной разницей граничных значений напр жений 18 И 19, обеспечиваетс  предварительной калибровкой, котора  проводитс  на втором этапе при отсутствии измер емого сигнала при помощи изменени  напр жени  смещени  в сторону граничных значений напр жени  18 и 19, что позвол ет измер ть эти значени  при помощи вольтметра 12 и учитывать их при

обработке результатов на третьем этапе измерени . Калибровка проводитс  при замкнутых контактах ключевого элемента 9.

Рассмотрим процесс измерени  амплитуды входного сигнала более подробно . При отсутствии измер емого сигнала на входной шине 6 устанавливают ключевой злемейт 9 в положение , при котором управл е1 1й источник 11 через дроссель 10 соедин етс  с общей шиной (положение контактов ключевого Элемента 9 в этом случае на фиг. 1 не показано). Увеличива  напр жение источники 11, добиваютс  возникновени  резонанса в контуре, что приводит к резкому увеличению амплитуды напр жени  на дополнительном выводе индуктивности 6, котора  после детектировани  выпр мителей 13 превысит величину опорного напр жени  источника 14 и будет зафиксирована индикатором 16. Показание вольтметра 12 в этот момент прииимаетс  равньм U. Дальнейшее увеличение напр жени  смещени  приведет к исчезновению , резонанса в контуре и индикатор 16 установитс  в первоначальное положение . Вольтметр 12 в этот момент фиксирует значение напр жени  равное и . После этого напр жени  смещени  уменьщают до нул , контакты ключевого элемента 9 размыкают (положение контактов ключевого элемента 9 в этом случае показаны на фиг. 1), а иа вводную шину подают измер емый сигнал вида

U UmS-ifiQt Uo (1) где Urti амплитуда измер емого

переменного напр жени ; L/e - посто нна  составл юща  измер емого напр жени 

Jt - частота измер емого напр жени ;

t врем ,

1603214

Увеличива  при помощи управл емого источника 11 напр жение смещени , добиваютс  возникновени  резонанса в контуре 4 и при этом S фиксируют показание вольтметра 12, равное U} . Так как -возникновение резонанса в контуре определ етс  граничным значением напр жени  и (18), то справедливо следующее равенство

и (2)

При дальнейшем увеличении напр жени  смещени  резонанс в контуре и, следовательно ,, сигнал на выходе усилител  15 будет сохран тьс  до тех

пор, пока сумМ арное напр жение, сос то щее из напр жени  смещени  и входного сигнала, не превысит граничного значени  напр жени  U ( 19) . Вольтметр 12 в момент исчезновени 

резонанса в контуре фиксирует значение напр жени , равное Jц Дл  этого случа  справедливр равенство

u (3)

Знак минус перед искомой амплитудой показывает, что в формуле (3) исполы зуетс  обратна  полуволна амплитуды измер емого сигнала. Из формул (2) и (3) можно, найти величину амплитуды измер емого сигнала и величину его посто нной составл ющей

u -(u-uVu2-u,)

(4)

1

Uo j(u -u-U -JJ2) (5)

из формулы (4) следует, что-результат измерени  амплитуды сигнала не зависит от величины его посто нной

составл ющей,, иначе, наличие посто нной составл ющей не сказываетс  на точности измерени  амплитуды сигнала .

Так как результат измерени  формируетс  как разность двух измерений исключаетс  аддитивна  составл юща  погрешности устройства.

1

Фиг. 2

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее управляемый колебательный контур, цепь питания которого через резистор подключена к выходу генератора напря*· жения опорной частоты, усилитель, вход которого соединен с выходом , управляемого колебательного контура,¹ управляемый источник постоянного тока, входной резистор, один из выводов которого соединен с входом устройства, и индикатор, отличающееся тем,что, с целью повышения точности, путем исключения аддитивной составляющей погрешности, в него введены индикатор настройки колебательного контура, суммирующий резистор, дроссель и ключевой элемент, причем второй вывод входного резистора через суммирующий резистор соединен с входом управления колебательного контура, соединенным с одним из выводов управляемого источника постоянного тока, второй вывод которого через дроссель соединен с точкой соединения входного и суммирующего резисторов, соединенной с входом ключевого элемента, выход которого соединен с.общей шиной устройства, индикатор подключен параллельно управляемому источнику постоянного тока, а вход индикатора настройки колебательного контура соединен с выходом усилите- / ля.

   izmrrTis· >