Устройство для измерения частотной погрешности делителей напряжения

 

Изобретение может быть использовано для измерения частотной погрешности делителей напряжения с большим коэффициентом деления. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона путем исключения влияния амплитудно-частотной характеристики измерительного тракта. Генератором 1 испытательного сигнала фиксированной частоты генерируется первый испытательный сигнал, подаваемый через образцовые делители 3,6 напряжения на реохорд 10 автоматического компенсатора 9, с помощью которого подстраивается генератор 2 испытательного сигнала переменной частоты, генерирующий второй испытательный сигнал. Испытательные сигналы через ключи 13, 14, управляемые управляющим генератором 15, подаются на опорный вход балансного смесителя 19 непосредственно, а на его сигнальный вход-через клеммы 16, 17 для подключения контролируемого делителя 18. Сигнал с выхода балансного смесителя 19 через последовательно соединенные широкополосный усилитель 20, амплитудный детектор 21, избирательный усилитель 22 низкой частоты, синхронный детектор 23 и фильтр 24 нижних частот воздействует на блок 11 управления компенсатора 9, который, управляя электродвигателем, осуществляет протяжку ленты в регистраторе 12 и подстраивает генератор 2. 2 з.п. ф-лы 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С00ИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„80„„53! 028

А1 (51) 4 С 01 R 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

1 (21) 4409845/24-21 (22) 28,01. 88 (46) 23.12. 89. Вюл. 0 - 47 (72) Ю.A Скрипник, В.И. Водотовка, В.К. Васильчук и В.А. Михайлов (53) 621.3 17.757(088.3) (56) Авторское свидетельство СССР

В 737878, кл. С О1 R 27/28, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1185272, кл. G 01 R 27/28, 1984 °

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ПОГРЕИНОСТИ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для измерения частотной погрешности делителей напряжения с большим коэффициентом деления. Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона путем исключения влияния амплитудно-частотной характеристики измерительного

1531028 тракта. Генератором 1 испытательного сигнала фиксированной частоты генерируется первый испытательный сигнал, подаваемый через образцовые делители

3, 6 напряжения на реохорд 10 автоматического компенсатора 9, с помощью которого подстраивается генератор 2 испытательного сигнала переменной частоты, генерирующий второй испытательный сигнал . Испытательные сигналы через ключи 13, 14, управляемые управляющим генератором 15, подаются на опорный вход балансного смесителя 19 непосредственно, а на

Изобретение относится к технике электрических измерений и может быть 20 использовано для измерения частотной погрешности делителей напряжения с большим коэффициентом деления.

Цель изобретения — повьппение точности измерения и расширение частот- 25 нот о диапазона путем исключения влияния амплитудно-частотной характеристики измерительного тракта.

На чертеже представлена блоксхема устройства. 30

Устройство содержит генератор 1 испытательного сигнала фиксированной частоты, генератор 2 испытательного сиг нала переменной частоты, первый образцовый делитель 3 напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторов 4 и 5, второй образцоный дели- тель 6 напряжения, состоящий из последовательно соединенных реэисторон

7 и 8, входы обоих делителей 3 и 6 40 .напряжения присоединены к генератору

1, автоматический компенсатор 9, состоящий иэ реохорда 10, через который соединены между собой низкопотенциальные клеммы первого 3 и второго 6 45 образцовых делителей напряжения, а подвижный контакт которого эаземпен, блока 11 управления компенсатором 9 с усилителем и сервоприводом, кинематически связанным с подвижным контактом реохорда 10, регистратора 12 положения подвижного контакта реохорда 10 на диаграммной ленте с механизмом протяжки, который кинематически связан с управляющим входом

55 генератора 2, выполненный в виде первого 13 и второго 14 двухканальных ключей коммутатор, у которого вход первого канала ключа 13 соединен r его сигнальный вход — через клеммы

16, 17, для подключения контролируемого делителя 18, Сигнал с выхода балансного смесителя 19 через последовательно соединенные широкополосный усилитель 20, амплитудный детектор 21 избирательный усилитель 22 низкой частоты, синхронный детектор

23 и фильтр 24 нижних частот воздействует на блок 11 управления компенсатора 9, который, управляя электродвигателем, осуществляет протяжку ленты в регистраторе 12 и подстраивает генератор 2. 2 s.ï. ф-лы, 1 ил. выходом образцового делителя 3, вход второго канала ключа 13 и вход первого канала ключа 14 соединены между собой и с выходом генератора 2, вход второго канала ключа 14 соединен с выходом обраэцоного делителя 6, выходы первых и вторых каналов обоих ключей соединены соответственно попарно между собой, управляющий генератор 15, соединенный с управляющими входами ключей 13 и 14 соответственно своим первым и вторым выходами, клеммы

16 и 17 для подключения контролируе- мого делителя 18, из которых первая клемма 16 соединена с общим выводом вторых каналов ключей 13 и 14, соединенные последовательно балансный смеситель 19, широкополосный усилитель 20, амплитудный детектор 21, избирательный усилитель 22 низкой частоты, синхронный детектор 23 и фильтр 24 нижних частот. Выход последнего соединен с управляющим входом блока 11 управления автоматического компенсатора 9, вход балансного смесителя 19 соединен с клеммой 17, управляющий его вход соединен с общим выводом первых каналов обоих ключей

13 и 14, управляющие входы синхронного детектора 23 соединены соответственно с первым и BTopblM выходами управляющего генератора 15.

Блок 11 управления, входящий в автоматический компенсатор 9, например типа КСП-4-1, состоит иэ усилителя сигнапа некомпенсации и электродвигателя (сервопривода), который соединен с выходом усилителя.

Устройство работает следующим образом.

U+= Н„(" е) К (4 )соз(.,t +up ),(7) 1

U< — Б„,(ю )со$(ш.t +ц ) (8)

На выходе контролируемого делителя I8 поочередно действуют ослабленные им сигналы

Первый испытательный сигнал (1) делится соединенным с выходом генератора 1 первым образцовым делителем 3 30 и присоединенным к его ниэкопотенциальному выходу реохордом 10 в соответствнн

dq,,dy; приращения начальных фаз

Ч!! Ч; °

На выходе балансного смесителя

19 в результате перемножения сигнального и управляющих напряжений поочередно с частотой коммутации

Я появляются сигналы

«R ê + В.!о /2

К (ы) =- — — — — -- R»R (3)

R4+Rs+R Io /2 35 где К, R > — сопротивления плеч с делителя 3, соответственно резисторов 4 н 5;

К, — сопротивление реохорпа 10.

9 5 1 1 +- о

U„(и ) Бщ(.,) — (с0$ ((wo+О,) t +

S„

+ Ч,+ (f. + Qq1 о$((!; !)t +

+ Ц. + 4с .— Q,l), (11)

Uq + Ug = К . К !(< О) V (!.> )

KV>(Cd.) - со$ ((1а +ь!;) t +

45 + М! + Qg!+ g1+ соз((с"3 -ы ) t +

+ Ч; —, — Ь Ч,)3 (12) где S, — крутизна балансного смесителя I9.

Выходные сигналы с !есителя (11) н (12), представляющие собой биения колебаний суммарной д = п !. и с о раэностной MII= A; — и), частот, поочередно усиливаются широкопол .IIIIII усилителем 20, частотная харпкт f IIñтика которого обладает опрея л !о!" неравномерностью.

На выходе квадратнчпс го и."!и. и г ного детектора 21 после усил, и,.«

Сигнал (1) также делится соединенным с генератором 1 вторым образцовым делителем 6 и присоединенHhlM к его ннэкопотенциальному выходу реохордом 10 в соотношении

+R !о /2

R (lIIl ) — — --" — — - R» R (4)

1 е R +R +R /2 7 II>

Р lO где k, R — сопротивление плеч делителя 6, соответственно резисторов 7 и 8.

Прн R 4 R о!! RII Rs Rogэ

К (о)

При поочередной работе ключей 13 н

14 с частотой коммутации Я((м,, задаваемой управляющим генератором 15, ! на вход контролируемого делителя 18 поочередно воздействуют сигналы

1531028

Генератор 1 сигнала фиксированной Ц = U„(w,. ) cos(u>,. t + I1,), (5) частоты генерирует испытательный снгнал вида

U = U (! ) K,(и!,)!оз(м) t + ). (6) !

U соз(Ы с + g) На управляющий вход бала нс ного (ы) (, ), М с OS(ldo t + 1) смесителя 19 соответственно поочередЭ () но поступают сигналы

reU (ю) д,„() — амплитуда сигнала °

9 — частота, соответствующая началу рабочего I0 диапазона контролируемого делителя 18; ! р — начальная фаза сигнала.

Ге енератор 2 сигнала переменной частоты генерирует второй испытатель- 15 т= (+У ный сигнал вида U = К К,(ы )U (и> ) cos(u t+ 9,+ Qq ), (10)

1) У„ сов(ю,.t + t(.) где К вЂ” коэффицнент передачи контро= Н„(а,.)соа(ш с + y), (2) лир уе мог о делителя 18; где Ц„(и);) — амплитуда сигнала

20 б К у (! ) — — относительная частотная I ttld+bt — ЛИНЕЙНО ВО ВРЕМЕНИ Н9погрешность коэффициента меняющаяся частота с передачи К контролируемого крутизной изменения в, делителя 10 на частоте ю,, Гц/с; 25 определяющая приращением с/, — начальная фаза сигнала. этого коэффициента 4 К (ы.) ! на частоте о

; !

1531028

R о1+ „ /2+I5 R

Rni+Ro<+R,, /2+ДЕ (19) gR «R,+R +R „,/? имеем !

55 (Кэ к ) т э

Огибающая разностного сигнала

П 11 -1.5 1Ф (Я. ) = — -- — — ign sin Я I: усили1э 2 вается избирательным усилителем 22 низкой частоты на частоте А, синхронно детектируется детектором 23 и усредняется фильтром 24 нижних частот. -Полученный сигнал в виде напряжения постоянного тока воздействует на блок 11 управления автоматического компенсатора 9, который перемещает подвижный контакт реохорда 10 до такого положения, при котором огибающая разностного сигнала U (Я) обра1Э щается в нуль, т,е. разностный сигнал компенсируется, что соответствует уравнению

U 11 U12 (й) = — — -- — sign sin Я с

1э 2

= (S,Ê + S, К, ) (S,u (,) 0„(5,.))" к (1 ) к (Id,) -к к, (,)

° si 0 (15) 75

d= m.ëR, (24) Непрерывный линейный закон изменения частоты а5 от начала до верхней

I границы частотного диапазона и>,1, 50 обеспечивается за счет указанной кинематической связи блока переменных компенсаторов генератора 2, которым задается его частота. При непрерывной линейной во времени частотной перестройке генератора 2, синхронной

55 с вращением лентопротяжного механизма регистратора 12, перо регистратора пишет на диаграммной ленге частотную характеристику погрешности ко1дм ициналов (11) и (12) широкополосным усилителем 20 в полосе частот де= ю,—

-1)р поочередно образуются следующие сигналы:

U, 82СБ1к7(1 + 3 ) к" (сд ) КР(ы,) 0,. (ю /)1 + S3E S, К, (1 + г ) - К,(55 ) к,u„(I,) и.(.,)) (13) 2 Р;К K ("о ) К,П ю(-,) „(--) "

+ S„QS1K K1,(15о) K+ Оь,(ювао)) э (14) где Кэ, К вЂ” коэффициенты усиления усилителя 20 соответственно на частотах 11, и — чувствительности детектора 21 соответственно на частотах Ыо и и> (2 З) Из (15) следует, что

К (1+ ) К 2(I o) = < 1(юа5о) (16) откуда частотная погрешность

К, (ю5.) — К (ю1,)

+ 1 л . (17) — к (ы.) Подставляя в (17) значения (3) и (4) с учетом изменения сопротивления реохорда 10 R /2 на величину

1о

+4R после перем1 щения его контакта, получаем

R „+ ã,, /2+ p R (1Г) о R., +R,, +V, „ /2+4К

Учи .ывяя, что (1, а следова5 телы«), Ко1 R o2+R rro o/2

R o +R ot+R to /2

Подставляя в (17) значения (20) и (21), получаем

+28 R у= R о1+5 1о /2+ 15 (22)

Учитывая, что dR (R получаем о2

4 — + ЛК = + -------- д R (23)

R о2+ 1о/2 2 ю2+к I<

Поскольку подвижный контакт реохорда 10 кинематически связан с указателем шкалы регистратора 12, выходная величина данного измерительного устройства, которой является показание О шкалы, равна

30 5 де m — постоянная шкалы регистратора 12.

Подставив в (24) величину дк из (23), окончательно получаем ,(= +,„- " = + S. (25) 35

m где S = — (2R +Р,„, ) — результирующая чувствительность уст. ройства.

40 Из последнего выражения видно, что показание шкалы регистратора 12 пропорционально измеряемой относительной частотной погрешности контролируемого делителя на частоте юи.

45 и коррелировано с ее знаком.

1 5310 и контролируемого делитея. ента пер ля напря елач жени

Составитель Н. Михалев

Техред М. Ходанич

Корректор И. Самборская.Редактор Н. Тупица

Подписное

Тираж 714

Заказ 7950/47

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Мослва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский лсмбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Формула изoбретення

1. Устройство для измерения частотной погрешности делителей напряжения, содержащее первый генератор испытательного сигнала фиксированной частоты, второй генератор испытательного сигнала переменной частоты, коммутатор, управляющий генератор, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, автоматический компенсатор, первую и вторую клеммы для подключения контролируемого делителя напряжения, первая клемма соединена с первым выходом коммутатора, соединенные последовательно 20 амплитудный детектор, избирательный усилитель низкой частоты и синхронный детектор, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управлякнщим входом автоматического 25 компенсатора, а управляющий вход синхронного детектора подключен к выходам управляющего генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, введены первый и второй образцовые делители напряжения, соединенные последовательно балансный смеситель и широкополосный усилитель, вход балансного смесителя соединен с второй клеммой, выход широкополосного усилителя соединен с входом амплитудного детектора, управляющий вход балансного смесителя подключен к второму выходу коммутатора, а низкопотенциальные выходы первого и второго образцовых

28 J() делителей подключены к сигнальным входам автоматического компенсатора, входы объединены вместе и подключены к выходу,.первого генератора испытательного сигнала фиксированной частоты, а сигнальные выходы подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого подключен к выходу второго генератора испытательного сигнала переменной частоты.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что автоматический компенсатор содержит реохорд, подвижный контакт которого заземпен, а входы являются входами компенсатора, блок управления, кннематически связанный с подвижным контактом реохорда, регистратор подвижного контакта реохорда на диаграммной ленте с механизмом ее протяжки, которьп» кинематически связан с управляющим выходом компенсатора, управляющим входом которого является управляющий вход блока управления.

3, Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что коммутатор содержит два двухканальных ключа, при этом вход первого канала первого ключа является первым входом коммутатора, вход второго канала второго ключа — вторым входом коммутатора, а входы второго канала первого ключа и первого канала второго ключа объединены и являются третьим входом коммутатора, выходы вторых каналов первого и второго ключей объединены н являются первым выходом коммутатора, вторым выходом которого являются объединенные выходы первых каналов первого и второго ключей,