Устройство для автоматического измерения параметров колебательных контуров

Устройство для автоматического измерения параметров колебательных контуров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения резонансной частоты , добротности и полосы пропускания колебательных контуров (КК), а также измерения емкости, индуктивносг .ти тангенса угла потерь и др. пара- . метров электрических цепей. Устройство содержит ряд сложньпс функциональ-

„„SU„„340 52 д11 4 С О! К 27/26

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4121099/24-21 (22,) 18.08.86 (46) 30.06.86. Бюл. 11- 24 (71) Минский радиотехнический институт (72) B.Ë.Ñâèðèä (53) 621.317 ° 337(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

N 1071972, кл. G 01 R 27/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1265650, кл. G Ol R 27/26, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ

КОНТУРОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения резонансной час, тоты, добротности и полосы пропускания колебательных контуров (КК), а также измерения емкости, индуктивнос .ти тангенса угла потерь и др. пара- .

:метров электрических цепей. Устройство содержит ряд сложных функциональ1406525

30 ных подсистем и блоков. Генератор преобразователь 2 частоты, частотнофазовый компаратор 3, элементы ИЛИ

4 и 5, RS-триггер 6 и времяимпульсный преобразователь 7 образуют адаптивную подсистему, которая в автоматическом режиме осуществляет поиск резонансной частоты, Блок 9 нормирования амплитудно-частотных характеристик, клеммы 10 для подключения исследуемых

КК, амплитудный демодулятор 11 и блок 12 формирования нормированной характеристики второй производной образуют канал для формирования измерительной информации. В состав адаптивной системы формирования резонанс" ной частоты исследуемого КК входят демодуляторы 13-16, блок 17 сравнения, переключатель 18, RS-триггер 19> блок 20 регистрации экстремума, фильтр 21 нижних частот, управляемый

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для автоматического и высокоточного, .измерения резонансной частоты, добротности и полосы пропускания колебательных контуров, а также для измерения емкости, индуктивности, тан" генса угла потеешь и других параметров различных электрических цепей и

; элементов.

Цель изобретения — повышение бы, стродействия измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 блок-схема программно-управляющего бло« ка; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие . принцип действия подсистемы сигнализации о завершении процесса уравновешивания и программно-управляющего блока; на фиг.4 — диаграммы, поясняющие принцип работы предлагаемого устройства.

Устройство (фиг,1) для автоматического измерения параметров колебательных контуров включает ряд сложных функциональных подсистем и блоков.

Первый управляемый по частоте генератор 1, преобразователь 2 частоты, частотно-фазовый компаратор 3, первый и второй элементы ИЛИ 4 и 5, ХКпо частоте генератор 22, Адаптивная подсистема формирования полосы пропускания исследуемого КК образована блоком 23 сравнения, переключателем

24, фильтром 25 нижних частот, генератором 26 и делителем 27 частоты с переменным коэффициентом деления.

Блок 28 формирует информацию о добротности исследуемого КК, Компаратор

29 напряжения, времяамплитудный преобразователь 30 образуют адаптивную подсистему ускорения процесса уравновешивания, а элемент 31 ЗАПРЕТ и делитель 32 - подсистему сигнализации о завершении процесса уравновешивания. Устройство также содержит программно-управляющий блок 33, частотомер 34, генератор 35 запускающих импульсов и цифровой элемент 36 задержки. 1 э.п. ф-лы, 4 ип.

2 триггер 6 и времяамплитудный преобразователь 7 образуют адаптивную подсистему формирования частотно-модулированного испытательного сигнала с

5 большой девиацией частоты, способную автоматически перестраиваться в широком частотном диапазоне. Данная подсистема в автоматическом режиме осуществляет поиск резонансной частоты и обеспечивает относительно этой частоты требуемую девиацию частоты в пределах, заключенных между координатами точек перехода через нуль второй производной от амплитудно-частотной характеристики исследуемого коле бательного контура. Дополнительная частотная модуляция испытательного . сигнала с малой девиацией частоты производится в частотном модуляторе 8 °

20.

Последовательно соединенные блок

9 нормирования амплитудно-частотной характеристики, клеммы 10 для подключения исследуемых колебательных контуров, амплитудный демодулятор 11 и блок 12 формирования нормированной характеристики второй. производной представляют собой канал формирования измерительной информации.

3 14065

Формирование параметров для адаптивной подсистемы формирования частотно-модулированного испытательного сигнала производится с помощью соответствующих подсистем. В состав адаптивной подсистемы формирования резонансной частоты исследуемого колеба.тельного контура входят первый, второй, третий и четвертый синхронные демодуляторы 13, 14, 15 и 16, первый сравнивающий блок 17, первый переклю-. чатель 18, управляемый ВБ-триггером

19 и блоком 20 регистрации экстремума, а также первый фильтр 21 нижних частот и второй управляемый по частоте генератор 22.

Адаптивная подсистема формирования полосы пропускания на соответствующем уровне исследуемого колебатель- 20 ного контура образована вторым сравнивающим блоком 23, вторым переключателем 24, вторым фильтром 25 нижних частот, третьим управляемым по частоте генератором 26 и делителем 27 час- 25 тоты с переменным коэффициентом деления.

Блок 28 вычисления отношения частот на .основании параметров адаптации, пропорциональных резонансной частоте и полосе .пропускания на уров не 0,707, формирует информацию о добротности исследуемой колебательной системы.

Компаратор 29 напряжения и второй времяамплитудный преобразователь 30 образуют адаптивную подсистему ускорения процесса уравновешивания, а элемент 31 ЗАПРЕТ и делитель 32 часToTbl подсистему сигнализации о 4< завершении процесса уравновешивания.

Программно-управляющий блок 33 позволяет по наперед заданной программе автоматически распределить последовательно во времени измеритель- 45 нув информацию, осуществить индикацию регистрируемых параметров и выработать сигналы для автоматического или ручного управления измерительным устpoAcraoM в целом, Измерение и индикация искомых параметров обеспечивается частотомером

34, а синхронизация работы всех функциональных блоков и подсистем измерительного устройства осуществляется генератором 35 запускающих импульсов и цифровым элементом 36 задержки.

При этом первый времяамплитудный преобразователь 7, первый управляемый

25 4 по частоте генератор 1,, частотный модулятор 8, блок 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики и одна иэ. клемм 10 для подключения исследуемых колебательных контуров соединены последовательно. Вторая клемма под-. ключена к общей шине устройства, а третья клемма соединена с входом амплитудного демодулятора 11, первый выход которого соединен с входом блока 12 формирования нормированной характеристики второй производной, а второй — с управляющим входом блока 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики.

Вход блока 20 регистрации экстремума совместно с первым входом компаратора 29 напряжений и информационными входами первого и второго синхронных демодуляторов 13 и 14 подключены к первому выходу блока 12 формирования нормированной характе ристики второй производной, второй выход которого соединен с модуляционным входом частотного модулятора 8.

Информационные входы третьего и четвертого синхронных демодуляторов 15 и 16 подключены к выходам соответственно первого и второго синхронных демодуляторов 13 и 14, а их выходы нагружены на соответствующие входы первого сравнивающего блока 17. Выход третьего синхронного демодулято- ра 15 дополнительно нагружен на один из входов второго сравнивающего блока 23, второй вход которого подключен к общей шине устройства, Управляющие входы первого и чет-. вертого синхронных демодуляторов 13 и 16 совместно с одним из входов первого времяамплитудного преобразователя 7 подключены к прямому выходу

IK-триггера 6, а управляющие входы второго и третьего синхронных демодуляторов 14 и 15 совместно с вторым входом первого времяамплитудного преобразователя 7 — к инверсному выходу

ХК-триггера, К- и I-входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ИЛИ 4 и

5, первые входы которых совместно с прямым входом элемента 31 ЗАПРЕТ подключены к выходу частотно-фазового компаратора 3.

Второй вход второго элемента ИЛИ 5 . осредством цифрового элемента 36 задержки подключен к выходу генератора

35 запускающих импульсов, соединенно5 140652 му с вторым входом первого элемента

ИЛИ 4, R-входом RS-триггера 19, инверсным входом элемента 31 ЗАПРЕТ и установочными входами делителя 32

5 частоты, программно-управляющего блока 33, блока 20 регистрации экстремума, первого и четвертого синхронных демодуляторов 13 и 16, первого времяамплитудного преобразователя

7, блока 9 нормирования амплитудночастотной характеристики и блока 12 формирования нормированной характеристики второй производной.

Первый сравнивающий .блок 17, первый переключатель 18, второй информационный вход которого подключен к выходу первого времяамплитудного преобразователя 7, первый фильтр 21 ниж1 них частот, второй управляемый по 20 частоте генератор 22, преобразователь

2, второй вход которого подключен к

1 второму выходу первого управляемого ! по частоте генератора 1, и частотнофазовый компаратор 3 соединены после- 26 ! довательно. !

Соединены последовательно также второй сравниваюпщй блок 23, второй

1 переключатель 24, второй фильтр 25 нижних частот, третий управляемый З0 по частоте генератор 26 и делитель 27 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с вторым входом частотно-фазового компаратора 3 ° Второй информационный вход второго переключателя 24 посредством второго времяамплитудного преобразователя 30 соединен с выходом компаратора 29 напряжения, второй вход которого подключен к общей шине 40 устройства, а управляющие входы первого и второго переключателей 18 и

24 соединены с соответствующими выходами RS-триггера 19, S-вход которо". го подключен к выходу блока 20 ре- 45 гистрации экстремума.

Соответствующие информационные входы блока 28 вычисления отношения частот раздельно соединены с выходами второго и третьего управляемых по я0 частоте генераторов 22 и 26, а выход элемента 31 ЗАПРЕТ через делитель 32 частоты соединен с управляющим входом программно-управляющего блока 33, первый, второй и третий информационные входы которого подключены к выходам соответственно второго и третье-. го управляемых по частоте генераторов

22 и 26 и блока 28 вычисления отноше5 6 ния частот. Информационный и установочный входы частотомера 34 подключены соответственно к первому и второму выходам программно-управляющего блока 33, третий выход которого соединен с входом генератора 35 запускающих импульсов.

Программно-управляющий блок 33 (фиг.2) содержит ВВ- и D-триггеры 37 и 38, мультиплексор 39, индикатор 40 регистрируемых параметров, первый, второй, третий и четвертый переключатели 41, 42, 43 и 44, делитель 45 частоты, первый и второй ограничители 46 и 47 импульсов и элемент ИЛИ 48, а также последовательно соединенные управляемый генератор 49 импульсов, дифференциатор 50 импульсов и парафазный усилитель 51, прямой и инверсный выходы которого через первый и второй ограничители .46 и 47 соединены с раздельными входами элемента, ИЛИ 48.

При этом С-вход D-триггера 38, первый вход первого переключателя 41 и вход управляемого генератора 49 импульсов подключены к прямому выходу

RS--триггера 37, инверсный выход которого соединен c V-входом мультиплексора 39, Соответствующие управляющие входы мультиплексора 39 подключены к выходам D-триггера 38, дополнительно прямой выход D-триггера 38 соединен с входом второго переключателя 42, а его инверсный выход соединен с первым входом индикатора 40 регистрируемых параметров, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходам второго. переключателя 42, D-вход D-триггера 38 подключен к выходу первого переключателя 4 1, второй вход которого соединен с общей шиной программно-управляющего блока

33, а третий вход — подключен к выходу управляемого генератора 49 импульсов, соединенному посредством третьего переключателя 43 со счетным входом делителя 45 частоты. Выход четвертого переключателя 44, управляющий орган которого сопряжен с управляющим органом второго переключателя 42, соединен с вторым информационным входом мультиплексора 39, Первый информационный вход мультиплексора 39 и соответствующие входы четвертого переключателя 44 являются соответственно первым, вторым и

7 14065 третьим информационными входами 52, 54 и 54 программно-управляющего блока 33, а третий вход элемента ИЛИ 48 совместно с установочным входом де5 лителя 45 частоты и R-входом RS-триггера 37 — его установочным входом 55.

S-вход RS-триггера 37 является управляющим входом 56 данного блока 33, а выходы мультиплексора 39, элемента

ИЛИ 48 и делителя 45 частоты — соответственно первым, вторым и третьим выходами 57, 58 и 59.

Устройство работает следующим образом. 15

Все подсистемы и функциональные блоки измерительного устройства (фиг.1) с помощью генератора 35 запускающих импульсов приводятся в исходное состояние при подключенном к 20 клеммам 10 исследуемом колебательном контуре, представляемом в виде четырехполюсника, вход которого соединяется с первой клеммой, общая точка— с второй клеммой, а выход — с тре- 25 тьей клеммой. Запускающий импульс (фиг.4а) генератора 35, поступая через первый элемент ИЛИ 4 на К-вход

ХК-триггера 6, своим передним фронтом устанавливает последний в исход- 30 ное состояние с образованием единичного потенциала на инверсном выходе и нулевого — на прямом, что открывает для приема информации второй и третий синхронные демодуляторы 14 и 15 и 5 переводит в режим хранения информации первый и четвертый синхронные демодуляторы 13 и 16. Данный импульс, поступая непосредственно на R-вход RSтриггера 19, своим передним фронтом 40 устанавливает последний в исходное состояние с получением на его .прямом выходе нулевого потенциала, а на инверсном — единичного, при которых первый переключатель 18 соединяет вход первого фильтра 21 нижних частот с выходом первого времяамплитудно-. го преобразователя 7, а второй переключатель 24 соединяет вход второго фильтра 25 нижних частот с выходом второго времяамплитудного преобразователя 30.

Одновременно запускающий импульс (фиг.4а), воздействуя на протяжении своей длительности на установочные входы блока 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики, блока

12 формирования нормированной характеристики второй производной, перво25 8 го времяамплитудного преобразователя

7, первого и четвертого синхронных демодуляторов 13 и 1б и блока 20 регистрации экстремума, переводит эти блоки в режим разряда собственных емкостных элементов памяти, независимо от наличия в них информации (как правило, в первоначальный момент времени она отсутствует). Этот же импульс, поступая также на инверсный вход элемента 31 ЗАПРЕТ, предотвращает на время своей длительности появление zaких-либо сигналов на его выходе, и, передаваясь на установочные входы делителя 32 частоты и программно-управляющего блока 33, переводит их в исходное состояние.

Первый и второй времяамплитудные преобразователи 7 и 30, а также первый и второй фильтры.21 и 25 нижних частот наравне с другими названными структурными блоками1 содержат в своей основе интегрирующие звенья (аналоговые интеграторы), реализующие функцию линейного преобразования импульсных сигналов в пилообразные и, при необходимости, функцию хранения информации, а поэтому включают в себя емкостные накопительные элементы (элементы памяти), Причем первый и второй времяамплитудные преобразователи 7 и 30 выполняются на основе аналоговых интеграторов со сбросом и разрядный ключ второго времяампли тудного преобразователя 30 управляется анализируемым импульсным сигналом, получаемым с выхода компаратора 29 напряжений, и поэтому он не нуждается в стирании информации извне.

В результате разряда емкостных элементов памяти блок 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики и блок 12 формирования нормированной характеристики второй производной приобретают максимальный коэффициент передачи, а времяамплитудный преобразователь 7, первый и четвертый синхронные демодуляторы 13 и 16 и блок

20 регистрации экстремума — условный нулевой уровень выходных напряжений.

Первый синхронный демодулятор 13 разряжает собственный емкостный элемент памяти, это приводит к тому, что третий синхронный демодулятор 15, буду чи открытым для приема информации, следит за изменением потенциала, присутствующего на его информационном: входе. Это совместно с разрядом ем

9 14065 костного элемента памяти четвертого синхронного демодулятора 16 создает разность потенциалов между входами соответственно первого и второго сравнивающих блоков 17 и 23, приближающуюся к нулю, и, следовательно, образование иа их выходах напряжений, также близких к нулевым значениям.

Вторбй синхронный демодулятор 14, 10 находясь в режиме приема информации, приобретает нулевой выходной потенциал, так как на его информационном входе отсутствует какой-либо сигнал,, также как и на информационных входах ; первого синхронного демодулятора 13

:и блока 20 регистрации экстремума, . По этой причине второй и третий син: хронные демодуляторы 14 и 15 не нуждаются в принудительном стирании ин- 2р формации,. в отличие от первого и четвертого синхронных демодуляторов 13 и 16, в которых предусмотрен такой режим.

Блок 20 регистрации экстремума 25 выполнен на основе однополярного экстрематора, реагирующего на положи" тельные сигналы, и дополнительно про изводит операцию дифференцирования перепадов напряжений, формируемых 30 собственно экстрематором при изменении знака производной (от плюса к минусу) анализируемого сигнала и возврашении экстрематора в исходное состояние, с последующим инвертировани ем и ограничением снизу и образованием таким образом остроконечного импульса только в момент регистрации экстремума (максимума) функции,а также осуществля" ет запрет для Возможных импульсов на 40 время действия запускающего импульса.

В связи с этим в исходном состоянии выходной потенциал блока 20 регистрации экстремума соответствует нулево му значению и не влияет на состояние 46 HS-триггера 19 °

Первый .и второй фильтры 21 и 25 нижних частот, будучи соединенными по средством первого и второго переключателей 18 и 24 соответственно с пер- 50 вым и вторым времяамплитудными преобразователями 7 и 30, имеющими сравнительно малые выходные сопротивления, реализуют достаточно малые постоянные времени заряда-разряда своих накопительных элементов, и, следовательно, приобретают условно нулевые

Выходные потенциалы соответственно

Первого и второго времяаплитудных

25 10 преобразователей 7 и 30. В результате первый и второй управляемые по частоте генераторы 1 и 24 оказываются электрически соединенными между собой по управляющим входам, имеют близкие частоты и управляются одновременно, причем в начальный момент времени их частоты соответствуют нкк» ней границе частотного диапазона работы измерительного устройства, управляющие входы объединены и образуют на выходе преобразователя 2 частоты разностную частоту, близкую к нулю, при которой частотно-фазовый компаратор 3 не формирует на своем выходе каких-нибудь импульсов независимо от частоты сигнала, присутствующего на его втором входе, и, следовательно, не может изменить состояние ХК-триггера 6 и делителя 32 частоты даже после окончания действия запускающего импульса на инверсном входе элемента 31 ЗАПРЕТ.

Напряжение несущей первого управляемого по частоте генератора 1, взаимодействуя в частотном модуляторе о

8 с синусоидальным напряжением, поступающим на модуляционный вход с второго выхода блока 12 формирования нормированной характеристики второй производной, приобретает частотную модуляцию с малой девиацией и воздействует на информационный вход блока 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики, который, реализуя максимальный коэффициент передачи иэ-эа того, .что на его установочном входе действует запускающий импульс (фиг.4а), передает этот сигнал на вход исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10.

Исследуемый колебательный контур, подключенный к клеммам 10, обладая собственной резонансной частотой, как правило,. отличной от первоначальной частоты несущей первого управляемого по частоте генератора 1, не пропускает частотно-модулированный испытательный сигнал на свой выход и, следовательно, не образует полезных сигналов на выходах амплитудного демодулятора 11 В результате на управляющем входе блока 9 нормирования амплуа тудно-частотной характеристики и информационном входе блока 12 формирования нормированной характеристики второй производной сигналы отсутст,вуют и эта способствует сохранению

ll 1406 максимального коэффициента передачи данных блоков в течение некоторого интервала времени даже и после окончания действия запускающего импульса (фиг.4а).

Запускающий импульс, появившийся на установочном входе 55 программноуправляющего блока 33 (фиг.2), устанавливает в исходное (нулевое) сос тояние ВЯ-триггер 37 и делитель 45 частоты, беспрепятственно проходит через элемент ИЛИ 48 на второй выход

58 программно-управляющего блока 33 и тем самым устанавливает в исходное 15 состояние частотомер 34 (фиг.l).

Программно-управляющий блок 33 (фиг.2) находится в автоматическом режиме работы, при котором D-вход

D-триггера 38 и счетный вход делите- 20 ля 45 частоты посредством первого и третьего переключателей 41 и 43 под-. ключены к выходу управляемого генератора 49 импульсов, при этом второй и четвертый переключатели 42 и 44 25 могут находиться в любом положении, например показанном на фиг.2. Тогда переход RS-триггера 37 в исходное состояние, сопровождающийся образованием на его прямом выходе нулевого : 30 потенциала, закрывает D-триггер 38 и прекращает генерацию сигналов управ- ° ляемым генератором 49 импульсов.

Влияние же импульсных сигналов, возможно образуемых на выходе управляемого генератбра 49 импульсов в результате переходного процесса, связанного с возвращением в исходное состояние как самого себя, так и RS-триггера 37, полностью исключается благода 4р ря такой реализации делителя 45 частоты, при которой пока действует на его установочном входе запускающий импульс (фиг.4а), переключения в нем не происходят, а дополнительный имцульс, возможно появляющийся на втором выходе 58 программно-управляющего блока 33 в результате обработки рассматриваемого переходного процесса в дифференциаторе 50 импульсов, парафазном усилителе 51, первом и втором ограничителях 46 и 47 импульсов и элементе ИЛИ 48, не изменяет состояния частотомера 34.

ПОЯВиВшийсЯ единичный пОтенциал на инверсном выходе RS-триггера 37 воздействуя на V-вход мультиплексора 39, запрещает последнему передачу информации на свой выход независимо

525 12

> от того, что на его управляющих входах в рассматриваемый момент времени присутствует неопределенный код с выхода D-триггера 38, способный соединить один из информационных входов мультиплексора 39 с первым выходом

57 программно-управляющего блока 33, Частотомер 34 (фиг.1), осуществивший сброс своих, показаний под влиянием импульса, поступившего на установочный вход,.и не получив информации от мультиплексора 39 (фиг.2); по истечении времени, необходимого для совершения процесса измерения, индуцирует нулевое значение измеряемой величины. Однорременно с этим, имеющийся код на выходах 0-триггера

38 устанавливает индикатор 40 регистрируемых параметров в одно из состояний индикации резонансной частоты Г,или добротности Я в соответствии с имеющимся единичным потенциалом на инверсном или прямом выходах

D-триггера 38.

По окончании переходных процессов в рассматриваемых подсистемах и функциональных блоках и истечении длительности запускающего импульса (фиг.4а);, первый времяамплитудный преобразователь 7, блок 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики, блок 12 формирования нормированной характе» ристики второй производной, первый и четвертый синхронные демодуляторы

13 и 16 и блок 20 регистрации экстремума, возвращаясь в исходное. состояние, разрывают соответствующие .цепи разряда емкостных элементов памяти и подготавливаются к приему информации.

Спустя некоторое предельно корот-.. кое время на выходе цифрового элемента 36 задержки появляется сравнительно короткий импульс, задержанный отя носительно начала отсчета на время

Ф (фиг.4б), аналогичный импульс прй желании можно сформировать и с помощью заднего фронта запускающего импульса, который приводит в действие адаптивную подсистему формированиячастотно-модулированного испытательного сигнала с большой девиацией частоты.

Полученный импульс (фиг.4б), проходя второй элемент ИЛИ 5 и воздействуя на Х-вход, опрокидывает IK-триггер 6 с образованием на его прямом выходе единичного потенциала (фиг.4в), а на инверсном — нулевого. Появление таких сигналов на выходах IK-тригге13

14

1406525 ра 6, с одной стороны, открывает для приема информации первый и четвертый синхронные демодуляторы 13 и 16 и переводит в режим хранения информации второй и третий синхронные демодуляторы 14 и 15, и, тем самым, подготавливает к работе адаптивную подсистему формирования резонансной частоты, и, с другой стороны, начинает преоб 10 разование импульсных сигналов в первом времяамплитудном преобразователе

7, на выходе которого возникает линейно нарастающее напряжение (фиг.4г). Это напряжение, поступая 15 непосредственно на управляюпщй вход . первого управляемого по частоте генератора 1 и через первый переключатель 18 и первый фильтр 21 нижних частот на управляющий вход второго 20 управляемого по частоте генератора

22, вызывает синхронное изменение (возрастание) частот данных генераторов без образования заметной их разности на выходе преобразователя 2 частоты. Такая ситуация стала возможной благодаря реализации, как отмечено вьппе, идентичности характерисt тик управления генераторов 1 и 22, ( а также достаточно малой постоянной З0 времени первого фильтра 21 нижних частот, когда он соединен с выходом

,первого времяамплитудного преобразователя 7, и его накопительный элемент . успевает следить за изменением линей- З5 но нарастающего напряжения, повторяя ход последнего (фиг.4о).

По мере увеличения несущей часто ты первого управляемого по частоте генератора 1 и образования частотно- 40 моделированного испытательного сигнала в частотном модуляторе 8 с беспрепятственной его передачей через блок 9 нормирования. амплитудно-частотной характеристики на вход иссле- 45 дуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10, приступает

К работе канал формирования измерительной информации. При приближении

Несущей частотно-модулированного ис- 60 цытательного сигнала к полосе пропускания исследуемого колебательного контура, на его выходе появляется сложный, изменяющийся во времени по амплитуде в соответствии с формой амплитудно-частотной характеристики, Частотно-модулированный сигнал. Этот сигнал, взаимодействуя в амплитудном

Демодуляторе 11, образует на его втором выходе постоянную составляющую, пропорциональную амплитудно-частотной характеристике исследуемого колебательного контура, которая поступает на управляющий вход блока 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики, а на первом выходе— ряд гармонических составляющих модулирующего сигнала, в том числе,и вторую, пропорциональную второй производной от амплитудно-частотной характеристики, которые беспрепятственно передаются на вход блока 12 формирования нормированной характеристики второй производной.

Блок 12 формирования нормированной характеристики второй производной, осуществляя синхронную фазонечувствительную селекцию только второй гармонической составляющей, образует синусоидальный сигнал в виде отфильтрованной копии второй гармонической составляющей с сохранением ее фазовых соотношений, который затем, подвергаясь операции синхронной фаэочувствительной демодуляции, превращается в постоянную составляющую, пропорциональную второй производной от амплитудно-частотной характеристики. Получаемая постоянная составляющая приводит в действие блок 12 по выполнению операции нормирования характеристики второй производной по аналогии с тем, как постоянная составляющая с второго выхода амплитудного демодулятора 11 приводит в действие блок 9 нормирования амплитудно-частотной характерис тики, при этом коэффициенты передачи блоков 9 и 12 изменяются таким образом, чтобы в,установившемся режиме 1 максимальные уровни .сигналов,.пропорцибнальные амплитудно-частотной характеристике и характеристике второй производной, устанавливались независимо от величины измеряемой добротности исследуемого колебательного контура вблизи значений опорных напряжений, задаваемых внутри данных блоков, например 11д„(фиг.4д).

Образуемый на первом выходе блока

12 сигнал (фиг.4д), пропорциональный нормированной характеристике второй производной, одновременно поступает на информационные входы первого и вто. рого синхронных демодуляторов 13 и

)4, первый вход компаратора 29 напряжений и вход блока 20 регистрации экстремума, причем первый синхронный

25 l6 адаптивных подсистем формирования соответственно резонансной частоты и полосы пропускания.

Первый и второй фильтры 21 и 25 нижних частот, приобретшие потенциалы соответственно с выходов первого и второго времяамплитудных преобразователей 7 и 30, соответствующие в первом приближении резонансной частоте и полосе пропускания на соответствующем уровне исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10, кратковременно фиксируют частоты второго и третьего управляемых по частоте генераторов 22 и 26.

Кратковременность данных операций связана с тем,что несмотря на существенное увеличение постоянных времени разряда емкостных накопительных элементов первого и второго фильтров 21 и 25 нижних частот (их входы посредством первого и второго переключателей 18 и 24 подключены соответственно к первому и второму сравнивающим блокам 17 и 23, выходные сопротивления которых выполнены достаточно большими), все же происходит некоторый разряд (фиг.4о и п) данных элементов, а это несколько снижает час-.. тоты второго и третьего управляемых по частоте генераторов 22 и 26 даже при отсутствии потенциалов на выходах первого и второго сравнивающих блоков 17 и 23. Некоторое снижение частот второго и третьего управляемых по частоте генераторов 22 и 26 в рассматриваемый момент времени существенно не сказывается на работе из» . мерительного устройства, так как блок 20 регистрации экстремума срабатывает с некоторой ошибкой чуть позже момента достижения резонанса в исследуемом колебательном контуре, и проявляется в дальнейшем влияние других факторов, например взаимосвязь контуров уравновешивания, которые рассмотрим ниже.

Выполнение в первом приближении .: условия равенства частоты третьего управляемого по частоте генератора

26 полосе пропускания исследуемого колебательного контура на соответствующем уровне определяется выбором соответствующего углового коэффициента линейно нарастающего напряжения, формируемого вторым времяамплитудным преобразователем 30, с учетом устанавливаемого коэффициента деления дели25

14065 демодулятор 13., будучи открытым для приема информации, полностью воспринимает исходный сигнал (фиг.4и). При переходе через нуль нормированной ха5 рактеристики второй производной срабатывает компаратор 29 напряжений, который приводя. в действие адаптивФ ную подсистему ускорения процесса уравновешивания, формирует на своем выходе перепад напряжения положительной полярности, превращающийся впоследствии в прямоугольные импульсы (импульсы, показанные штриховой линией на фиг.4п) с длительностью, соответствующей времени пребывания второй производной выше нулевого уровня (второй вход компаратора 29 напряжения соединен с общей шиной устройства). 20

Полученный перепад напряжения на выходе компаратора 29 напряжения запускает второй времяамплитудный преобразователь 30, который на своем выходе начинает формировать линейно нарастающее напряжение (сплошная тонкая линия на фиг.4п) ° Это напряжение через второй переключатель 24 синхронно воспринимается вторым фильтром 25 нижних частот и передает- З0 ся на вход третьего управляемого по частоте генератора 26, который по- вышая частоту, передает свой сигнал через делитель 27 частоты с переменным коэффициентом деления на второй . вход частотно-фазового компаратора

3. Этот процесс будет происходить ,до тех пор, пока нормированная характеристика второй производной (фиг.4д) . не достигнет своего максимального 40 значения.

При достижении данной характерис-. тикой своего максимума срабатывает блок 20 регистрации экстремума и на своем выходе формирует остроконеч- 45 ньяи импульс (фиг.4е), который, воздействуя на S-вход, изменяет состояние RS-триггера 19 с образованием на его инверсном выходе нулевого, а на прямом — единичного потенциала 50 (фиг.4ж), переводящего первый и второй переключатели 18 и 24 в положе.ния, подключающие соответственно вход первого фильтра 21 нижних частот к выходу первого сравнивающего блока

17 и вход второго фильтра 25 нижних частот к выходу второго сравнивающего блока 23 и, тем самым, замыкающие цепи отрицательной обратной связи

25 18 фиг.4п), что вызывает возвращение в исходное (нулевое) состояние и второго времяамплитудного преобразователя

30 выходное напряжение которого, возраставшее все это время (штриховая линия, составляющая продолжение сплошной линии на фиг,4п), скачкообразно уменьшается до нулевого уровня. Следует отметить, что работа адаптивной подсистемы ускорения процесса уравновешивания после достиже ния экстремального значения нормированной характеристики второй производной перестает быть актуальной.

В дальнейшем при совпадении с точностью до фазы разностной частоты, образуемой на выходе преобразователя

2 частоты, с частотой делителя 27, срабатывает частотно-фазовый компара. тор 3, формируя на своем выходе резкий перепад напряжения положительной полярности (фиг.4з), который приводит в действие подсистему сигнализации о завершении процесса уравновешивания (путем прохождения его через открытый элемент ЗАПРЕТ на счетный вход делителя 32 частоты) и изменяет состояние адаптивной подсистемы формирования частотно-модулированного испытательного сигнала, При этом первый момент срабатывания частотнофазового компаратора 3 достаточно близок к моменту перехода через нуль нормированной характеристики второй производной (точка 1 на фиг.4д) благодаря использованию именно адаптивной подсистемы ускорения процесса уравновешивания, которая обеспечивает (как отмечено выше) соответствие в первом приближении номинального значения частоты делителя 27 половине полосы пропускания исследуемого контура, заключенной между координатами точек перехода через нуль характеристики второй производной.

Перепад напряжения, полученный на выходе частотно-фазового компаратора

3, поступая через элементы ИЛ1 4 и 5 на входы ХК-триггера б,изменяет на противоположное состояние последнего с образованием нулевого потенциала (фиг.4в) на прямом выходе и единичного на инверсном, что приводит к автоматическому снижению выходного напряжения (фиг.4г) первого времяамплитудного преобразователя 7, и, следовательно,. уменьшению частоты первого управляемого по частоте генератора!

4065 теля 27 частоты с переменным коэффициентом деления, Другими словами,для реализации данного условия,от точности выполнения которого зависит быстродей5 ствие процесса уравновешивания адаптивных подсистем формирования резонансной частоты и полосы пропускания, необходимо,, чтобы угловой коэффициент сквозной характеристики (частота íà 10 выходе делителя 27 в функ