Устройство для автоматического измерения дифференциальных параметров нелинейных элементов

Устройство для автоматического измерения дифференциальных параметров нелинейных элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, предназначено для измерения активной составляющей проводимости (сопротивления потерь), емкости и добротности различных нелинейных и линейных элементов в схемах замещения параметров. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений без сокращения диапазона рабочих частот. Устройство для автоматического измерения дифференциальных параметров нелинейных элементов содержит формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания , индикаторный блок 11 и измерительный блок 2. Введение в устройство преобразователя 4 измерительной информации , формирователя 5 управляющих импульсов, источника 6 напряжения, переключателя 7, источника 8 напряжения смещения, согласующего блока 9, генератора 10 запускающих импульсов позволило осуществить операции аналогового преоб

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<яря G 01 R 27,/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666543/21 (22) 23.03.89 (46) 15.12.91. Бюл, М 46 (71) Минский радиотехнический институт (72) В,Л.Свирид (53) 681.327.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1628015, кл, G 01 R 27/26, 1989.

Авторское свидетельство СССР

hh 1594447, кл. G 01 Я 27/26, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

ПАРАМЕТРОВ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к радиоиэмерительной технике, предназначено для измерения активной составляющей проводимости (сопротивления потерь), емкости и добротно„„SU „„1698829 А1 сти различных нелинейных и линейных элементов в схемах замещения параметров.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерений без сокращения диапазона рабочих частот. Устройство для автоматического измерения дифференциальных параметров нелинейных элементов содержит формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания, индикаторный блок 11 и измерительный блок 2. Введение. в устройство преобразователя 4 измерительной информации, формирователя 5 управляющих импульсов, источника 6 напряжения, переключателя 7, источника 8 напряжения смещения, согласующего блока 9, генератора 10 запускающих импульсов позволило осуществить операции аналогового преоб1698829 рээования достоверной измерительной информации в виде постоянного тока с последующей автоматической регистрацией искомых параметров, что практически исключает ручные операции подключения исследуемых элементов к измерительному

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, предназначено для измерения активной составляющей проводимости (сопротивления потерь), емкости и добротности различных нелинейных и линейных элементов в параллельной и/или в последовательной схемах замещения параметров с высокой точностью и по. вышенным быстродействием измерений в широком диапазоне рабочих частот и может быть использовано в подсистемах технической диагностики элементов автоматизированных систем контроля различной радиоэлектронной аппаратуры, а также при технологическом контроле дифференциальных параметров полупроводниковых приборов и других объектов.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерений без сокращения диапазона рабочих частот, На фиг,1 изображена структурная схема устройства для автоматического измерения дифференциальных параметров нелинейных элементов, на фиг.2 — структурная схема преобразователя измерительной информации; на фиг.3 — пример реализации формирователя управляющих импульсов; на фиг,4 — диаграммы, поясняющие принцип действия предлагаемого устройства, Устройство для автоматического измерения дифференциальных параметров нелинейных элементов (фиг,1) содержит формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания, измерительный блок 2 с исследуемым нелинейным элементом 3, преобразователь 4 измерительной информации, формирователь 5 управляющих импульсов, источник 6 напряжения, переключатель 7, источник 8 напряжения смещения, согласующий блок 9, генератор

10 запускающих импульсов и индикаторный блок 11, Преобразователь 4 измерительной информации (фиг.2) содержит квадратор 12, первый — пятый переключатели 13 — 17, первый 18 и второй 19 источники опорного напряжения, первый — третий аналоговые делители 20 — 22, первый — пятый синхронные демодуляторы 23-27, первый — третий вычитатели 28 — 30 и первый — третий перемножители 31 — 33 сигналов, первый 34 и второй 35 информационные входы, первый— контуру и позволяет производить вычисления искомых параметров по результатам двух измерений центральной частоты и полосы пропускания, а это значительно увеличивает точность и быстроту измерений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, трегий управляющие входы 36-38, с первого по четвертый выходы 39 — 42, Формирователь 5 управляющих импульсов (фиг.3) содержит элемент 43 3А5 ПРЕТ, первый 44 и второй 45 элементы

ИЛИ,IK-триггер 46, первый 47 и второй 48 элементы И, дифференциатор 49 импульсов, первый 50 и второй 51 управляющие входы, установочный вход 52, выходы с пер10 вого по четвертый 53-56.

В качестве согласующего блока 9 могут быть использованы катушка индуктивности или резистор достаточно больших номиналов, образующих совместно с выходным

15 конденсатором источника 8 напряжения смещения фильтр нижных частот, предотвращающий снижение добротности измерительного блока 2. Примененные в преобразователе 4 измерительной инфор20 мации синхронные демодуляторы 23 — 27 представляют собой устройства выборкихранения информации, а переключатели

13 — 17 — герконовые реле.

Измеряемые с помощью данного уст25 ройства дифференциальные параметры исследуемого нелинейного элемента 3 в параллельной схеме замещения соответственно емкость С, активная составляющая и роводимости Gx и добротность Q>< оп реде30 ляются следующими математическими соотношениями (1)

Х у 2 2

1 д 2 Д 1

35 х- / у(а

2 f„C x (g) õ где X- константа перевода циклической частоты в круговую;

40 L — индуктивность измерительного блока 2;

fo2, о и A fz, 4 f< — центральные (резонансные) частоты и полосы пропускания на уровне y = Я 0,816 измерительного

45 блока 2 соответственно с подключенным и отключенным исследуемым нелинейным элементом 3;

fx — частота измерения, соответствующая центральной частоте измерительного

50 блока 2 с подключенным нелинейным элементом 3

1698829

fx=fpz, (4)

В общем случае центральная частота fp и полоса пропускания Ьf на уровне 55 у = / ., которые формируются автома3 тически в устройстве-прототипе и в формирователе 1 и редлагаемого устройства в виде пропорциональных напряжений Uf и U f на основании частот 1 и 12, соответствующих координатам точек перехода через нуль нормированной характеристики второй производной от амплитудно-частотной характеристики измерительного блока 2, представляются в следующем виде (> 5

f = — =f = к.(и, ° — /=.к,и, 1 2 — 4 - «

2 " 2 п«1 g o

Л f=fz f1=Kn(0 fz — 0 f )=KnU, (6) где Кл — коэффициент преобразования напряжения в частоту линейно управляемого по частоте генератора, используемого в формирователе 1 центральной частоты и полосы пропускания, имеет размерность герц/вольт (— )

rig

U ц1 и U fz — напряжение, соответствующие частотам f< и fz.

С учетом соотношений (5) и (6) выражения для искомых параметров (1), (2) и (4) приобретают вид С = г г(г Х)

1 1 1 л-, „к„ц д, .

Ггг к. i q ат

Кл = Кп0 (9) где 0 <02 0 <01>2 0 1 — напряжения, соответствующие центральным часто30 там 1о, fp1 и полосам пропусканияЫ ил1« измерительного блока 2.

Соотношения для искомых параметров нелинейного элемента, прдеставляемых в последовательной схеме замещения, соответственно емкости Сх*, активного сопротивления Vx* и добротности Qx*, могут быть получены аналогично и представлены в следующем виде с (1

1 х =.2« 2 l L (hfz Df„)= 2CZf LKn (U f«gа Llgf1)

2 f » C» «/"„» (Я) 45 где частота измерения fx* в точности соответствует частоте fx, определяемой по формуле (4).

Константы и параметры, входящие в соотношения (10) — (12), по физическому смыслу идентичны аналогичным константам и параметрам, полученным для параллельной схемы замещения в соответствии с выражениями (7) — (9), Отличия состоят лишь в том, что параметры с индексом 2 (fpz,afz и 0 fpz

0 Az) получают в результате измерений при последовательном включении исследуемого нелинейного элемента 3 в измерительный блок 2.

Предлагаемое устройство в автоматическом режиме для выбранной схемы замещения и установленного напряжения смещения последовательно во времени дважды, соответственно с отключенным и подключенным исследуемым элементом 3, формирует в виде соответствующих напряжений U fp), 0 Af> и 0 fpz, U Afz центральную (резонансную) частоту (5) и полосу пропускания (6) измерительного блока 2 и в соответствии с установленными математическими соотношениями (3), (7) — (9) или (9)— (12) в зависимости от принятой схемы замещения производит обработку и вычисление искомых параметров с помощью преобразователя 4 измерительной информации с последующим представлением результатов измерений последовательно во времени индикаторным блоком 11, обеспечивая при этом существенное повышение точности и быстродействия измерений без со1 ращения диапазона рабочих частот, Устройство для автоматического измерения дифференциальных параметров нелинейных элементов работает следующим образом.

Прежде, чем все подсистемы и функциональные блоки измерительного устройства (фиг.1) привести в исходное состояние, определяют вид схемы замещения, причем при измерениях параметров нелинейных элементов 3 по параллельной схеме замещения положение переключателя 7, показанное на фиг.1, сохраняется, а по последовательной схеме замещения — изменяется на протИвоположное, В соответствии с этим на выходе переключателя 7 устанавливается нулевой или единичный от источника 6 напряжения потенциал, который, передаваясь на второй управляющий вход измерительного блока 2 и третий управляющий вход преобразователя 4 измерительной информации, производит перестройку их структуры для работы соответственно по параллельной или последовательной схемам замещения параметров нелинейного элемента 3.

После этого устанавливают требуемое значение напряжения смещения от источника 8, которое через согласующий блок 9 передается на второй информационный

1698829

30

55 вход измерительного блока 2, э затем и на исследуемый нелинейный элемент 3. Устанавливаемое напряжение смещения может быть предварительно проконтролировано с помощью индикаторного блока 11, переводя его в соответствующий режим работы (исходно данный блок устанавливается в автоматический режим работы).

Затем все подсистемы и функциональные блоки измерительного устройства (фиг,1) приводятся в исходное состояние с помощью генератора 10 запускающих импульсов, импульс (фиг.4,а) которого, поступая непосредственно на установочный вход индикаторного блока 11, под влиянием переднего фронта устанавливает последний в исходное (нулевое) состояние с индикацией нулевых значений измеряемых величин и регистрируемых параметров, возобновляется на выходе данного блока, передается на установочный вход формирователя 5 управляющих импульсов, приводя его также в исходное состояние с образованием на его втором — четвертом выходах нулевых потенциалов. На первом выходе формирователя 5 управляющих импульсов данный импульс (фиг.4,б) повторяется и, воздействуя на установочный вход, приводит в действие формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания по выполнению всех операций, связанных как с установкой начальных условий работы, TBK u формированием достоверной аналоговой информации о центральной частоте и полосе пропускания измерительного блока 2 с отключенным исследуемым нелинейным элементом 3.

Исходно формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания на своих втором, четвертом и пятом выходах устанавливает нулевые потенциалы. на третьем выходе — единичный потенциал (фиг,4,д), а на первом выходе формирует максимально возможный частотно-модулированный испытательный сигнал с небольшой девиацией частоты и несущей, соответствующей нижней границе частотного диапазона работы измерительного устройства. Получаемый единичный потенциал (фиг,4,д) на третьем выходе формирователя 1 воздействует на второй управляющий вход формирователя 5 управляющих импульсов, не вызывая в нем никаких изменений, а сигнал с первого выхода поступает на первый информационный вход измерительного блока

2. Измерительный блок 2, обладая собственной центральной (резонансной) частотой, как правило отличной от нижней границы частотного диапазона работы измерительного устройства, сигнал на свой выход не пропускает и, следовательно, на информационный вход формирователя 1 он не поступает..

Спустя некоторое предельно короткое время задержки т, (фиг,4.в), достаточное для установления начальных условий работы,в формирователе 1 центральной частоты и полосы пропускания формирутюся два относительно больших по длительности импульса. Длительность первого импульса (фиг,4,в) пропорциональна частоте f> первой координаты, а длительность второго импульса (фиг.4,г) пропорциональна частоте f2 (5), (6) второй координаты перехода через нуль нормированной характеристики второй производной. Больший по длительности второй импульс (фиг.4,г) появляется на втором выходе формирователя 1 и, передаваясь нэ первый управляющий вход, повторяется (фиг.4,и) на третьем выходе формирователя 5 управляющих импульсов, С образованием второго импульса (фиг,4,а) синхронно исчезает единичный потенциал (фиг,4,д) нэ третьем выходе и появляется линейно нарастающее напряжение (фиг 4,е), передаваемое также на четвертый выход формирователя 1, в соответствии . с которым начинает изменяться (увеличиваться) и частота несущей частотно-модулированного испытательного сигнала на его первом выходе. Получаемый на третьем выходе формирователя 5 управляющих импульсов импульс (фиг.4,и), воздействуя на первый управляющий вход, открывает для приема и преобразования измерительной информации преобразователь 4, на первый информационный вход которого поступает линейно нарастающее напряжение с четвертого выхода формирователя 1.

По мере возрастания линейно нарастающего напряжения (фиг,4,е), а также увеличения частоты несущей частотно-модулированного испытательного сигнала и приближения его к полосе пропускания измерительного блока 2, на выходе последнего появляется сложный, изменяющийся во времени по амплитуде в сооТВВТствии с формой амплитудно-частотной характеристики, частотно-модулированный сигнал, Этот сигнал в формирователе 1 центральной частоты и полосы пропускания подвергается обработке с образованием постоянной составляющей, пропорциональной амплитудно-частотной характеристике измерительного блока 2 и ряда гармонических составляющих модулирующего сигнала, в том числе и второй, пропорциональной второй производной.

Вторая гармоническая составляющая после синхронной фазонечувствительной селекции и синхронной фазочувствительной демодуляции превращается в постоянную составляющую, пропорциональную второй производной от амплитудно-частотной характеристики. Постоянные составляющие, пропорциональные амплитудно-частотной характеристике и второй производной, затем раздельно под-:10 лежат операции нормирования с таким расчетом, чтобы максимальные значения данных сигналов устанавливались на определенных уровнях независимо от величины добротности измерительного блока 2 с отключенным и подключенным исследуемым нелинейным элементом 3.

По завершении выполнения операции нормирования, которая заканчивается, как правило, не позднее момента времени, когда вторая производная достигает первого экстремума (точки максимума), формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания переходит в режим фиксированного коэффициента передачи и в дальнейшем характеристика второй производной оказывается неподверженной каким-либо деформациям, B момент времени t

И foi и И hf1

Непрерывное увеличение линейно нарастающего напряжения (фиг.4,е, штриховая линия, сотавляющая продолжение сплошной утолщенной линии) и следовательно частоты несущей частотно-модулированного испытательного сигнала вызывает образование разностного напряжения (фиг,4,ж) на пятом выходе и изменение (уменьшение в два раза) коэффициента передачи линейно нарастающего напряжения (на фиг.4,е, этот процесс отражен той же толщины линией, что и основная линия) на четвертом выходе формирователя 1 центральной частоты и полосы пропускания, Получаемое разностное напряжение (фиг,4,ж) с пятого выхода формирователя 1 воздействует на второй информационный вход преобразователя 4 измерительной информации, который остается открытым для

55 приема информации по обоим информационным входам.

Описанный процесс в формирователе 1 центральной частоты и полосы пропускания продолжается до тех пор, пока нормированная характеристика второй производной не преодолев свой второй экстремум (точку минимума) и не достигнет второй координаты перехода через нуль. При вторичном переходе через нуль нормированной характеристики второй производной в момент времени tlat (фиг.4,е) заканчивает свое суще,ствование второй импульс (фиг.4,г) на втором выходе с синхронным возобновлением импульса (фиг.4,д) на третьем выходе формирователя 1.

Под влиянием отрицательного перепада второго импульса (фиг,4,г) и положительного перепада вновь образованного импульса (фиг.4,д), воздействующих соответственно на первый и второй управляющие входы формирователя 5 управляющих импульсов, на его третьем выходе импульс (фиг,4,и) исключается, а на втором выходе импульс (фиг,4,з) появляется. С исчезновением прямоугольного импульса (фиг,4,и) в формирователе 5 управляющих импульсов образуется остроконечный импульс (фиг.4,к), который передается íà его первый выход (второй импульс, показанный на фиг.4, г).

К мОменту времени t<2 (фиг,4,е) в формирователе 1 накопилась информация B виде напряжения, в точности соответствующего второй координате перехода через нуль нормированной характеристики второй производной, которое с исчезновением второго импульса (фиг.4,г) подлежит в нем хра; нению. Это напряжение совместно с хранимым напряжением, соответствующим первой координате перехода через нуль нормированной характеристики второй производной, в результате обработки в соответствии с математическими соотношениями (5) и (6) создает на четвертом и пятом выходах формирователя 1 достоверную информацию об искомых параметрах измерительного блока 2 с отключенным исследуемым нелинейным элементом 3: центральной частоте U fo (фиг.4,е) и полосе пропускания U A (фиг.4,ж).

Эта информация, непрерывно преобразуемая в соответствии с математическими соотношениями (7) и (8) или (10) и (11) в зависимости от принятой схемы замещения, подлежит запоминанию в преобразователе 4 измерительной информации, который в момент прекращения действия на его первом управляющем входе импульса

1698829 (фиг.4,и) с третьего выхода формирователя

5 управляющих импульсов переходит в режим хранения преобразованной информации.

Полученный единичный потенциал (фиг,4,з) на втором выходе формирователя 5 управляющих импульсов, поступая на первый управляющий вход измерительного блока 2, включает исследуемый нелинейный элемент 3 в состав измерительного блока с релизацией соответствующего режима его работы по изначально определенной схеме замещения параметров, При этом центральная частота и полоса пропускания измерительного блока 2 изменяется, принимая соответственно значения fo2 и h,f2 (1), (2), (4), (10) и (11), содержащие информацию об искомых параметрах (7) — (12) исследуемого нелинейного элемента 3, Короткий импульс (фиг,4,6), получаемый в момент времени 712 на первом выходе формирователя 5 управляющих импульсов и поступающий на установочный вход, приводит описанным образом формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания в исходное состояние, Отличия состоят лишь в том, что в рассматриваемый момент времени, когда прямоугольный импульс (фиг,4,г) на втором выходе формирователя

1 исчезает, линейно нарастающее напряжение начинает убывать по экспоненте (фиг.4,е), а это приводит к автоматическому уменьшению до нулевого уровня напряжений О о1 (фиг.4,е) и U Дг1 (фиг.4,ж) на четвертом и пятом выходах формирователя 1, и, следовательно, снижению частоты несущей частотно-модулированного испытательного сигнала на его первом выходе.

Уменьшение частоты несущей сопровождается изменением уровня сигнала на информационном входе формирователя 1, огибающая которого с точностью до масштабного коэффициента, учитывающего скорость перестройки частоты несущей частотно-модулированного испытательного сигнала, представляет собой зеркальное отображение характеристики второй производной от амплитудно-частотной характеристики измерительного блока 2 с подключенным исследуемым нелинейным элементом 3, При этом не исключено возобновление выполнения операции нормирования характеристик с изменением коэффициента передачи формирователя 1, однако этот процесс не имеет никакого значения, так как происходит эа пределом рабочего интервала времени.

Когда напряжение на четвертом и пятом выходах формирователя 1 приблизятся к нулевому значению, частота несущей частот10

55 но-модулированного испытательного сигнала возвратится в область нижней границы частотного диапазона работы измерительного устройства. При этом коэффициент передачи формирователя 1 приобретает максимальное значение и уровень сигнала на его первом выходе установится максимально возможным.

По установлении начальных условий работы и истечении времени задержки т з (фиг.4,в), формирователь 1 центральной частоты и полосы пропускания возобновляет свою работу с повторением в полном объеме всех рассмотренных функций. При этом в нем снова образуются два относительно больших по длительности импульса (фиг.4,в и I), один из которых (больший по длительности импульс, фиг.4,г), поступая с второго выхода на первый управляющий вход формирователя 5 управляющих импульсов, повторяется на четвертом выходе последнего и воздействует на управляющий вход индикаторного блока 11 и второй управляющий вход преобразователя 4, переводя его в режим приема и преобразования новой измерительной информации.

Формирователь 1, повторив описанные операции и зафиксировав в моменты времени <21 и 122 (фиг.4,е) информацию о новых значениях первой и второй координат перехода через нуль нормированной характеристики второй производной, на своих четвертом и пятом выходах формирует достоверную информацию в виде напряжений

U go2 (фиг,4,е) и U Лг2 (фиг.4,ж) соответственно о центральной частоте и полосе пропускания измерительного блока 2 с подключенным исследуемым элементом 3, При этом преобразователь 4 измерительной информации эту информацию совместно с хранимой в нем информацией о собственных параметрах измерительного блока 2 преобразовывает в соответствии с математическими соотношениями (3), (7) — (9) или (9)— (12), и на своих выходах создает достоверную информацию об искомых параметрах, которая предъявляется на соответствующие входы индикаторного блока

11, В момент времени t22 на втором выходе формирователя 1 прямоугольный импульс (фиг.4,г) заканчивает свое существование, а на третьем выходе аналогичный импульс (фиг,4,д) возрождается. При этом линейно нарастающее напряжение начинает убывать по экспоненте (фиг,4,е, штриховая линия) и формирователь 1 описанным образом возвращается в исходное состояние, однако с тем отличием, что напряжения на его четвертом и пятом выходах продолжают сохра13

1698829 няться на зафиксированных уровнях U fpg (фиг.4,е) и U Ж (фиг,4,ж), Это обусловлено тем, что формирователь 1 в рассматриваемый момент времени не получает по установочному входу запускающего импульса (фиг,4,б) и его накопительные элементы принудительно не разряжаются.

Под влиянием положительного перепада возрожденного импульса (фиг.4,д) исключаются прямоугольные импульсы (фиг,4,з и л) на втором и четвертом выходах формирователя 5 управляющих импульсов, а под влиянием нулевого потенциала исчезнувшего импульса (фиг.4,г) продолжают сохраняться нулевые уровни напряжений на остальных его выходах.

Установившийся нулевой потенциал (фиг,4,з) на втором выходе формирователя 5 управляющих импульсов отключает исследуемый нелинейный элемент 3 от измерительного блока 2. При этом последний, возвращаясь в исходное состояние, скачкообразно приобретает прежние (первоначальные) значения центральной частоты fp< (1) и полосы пропускания Л f> (2), которые могут существенно отличаться от только что преобразованных в напряжение параметров т02 и А|2, Исключенный прямоугольный импульс (фиг.4,л) на четвертом выходе формирователя 5 управляющих импульсов переводит преобразователь 4 в режим хранения преобразованной измерительной информации.

Этот же импульс (фиг,4,л) в индикаторном блоке 11 в момент прекращения своего существования формирует остроконечный импульс (фиг.4,м), под влиянием которого индикаторный блок 11 получает разрешение на выполнение своих функций, связанных с регистрацией и измерением последовательно во времени достоверной информации об искомых параметрах исследуемого нелинейного элемента 3, сосредоточенной на его информационных входах.

Процессы, протекающие в индикаторном блоке 11 при автоматическом режиме его работы, в дальнейшем сводятся к следующему. Под влиянием полученного остроконечного импульса (фиг,4,м) индикаторный блок 11 формирует продолжительный прямоугольный импульс, определяющий общее время индикации т (фиг.4,а) всех параметров, включая напряжение смещения источника 8 (фиг.1), а также последовательность коротких импульсов (на диаграммах, представленных на фиг.4, эти импульсы и другие, упоминаемые ниже, не отражены), период которых определяет время индикации г одного параметра.

20

Одновременно с короткими импульсами в индикаторном блоке 11 вырабатываются раздельно последовательно один за другим достаточно большие по длительности прямоугольные импульсы, в соответствии с которыми на табло индикаторного блока 11 последовательно во времени предьявляются показания каждого в отдельности измеряемого параметра, По окончании регистрации всех измеряемых параметров индикаторный блок 11, возвращаясь в исходное состояние, индицирует нулевые показания и формирует íà сВоем выходе относительно короткий импульс (второй импульс, показанный на фиг.4,а), примерно совпадающий по длительности с импульсом, форомируемым генератором 10 запускающих импульсов, который, поступая на установочный вход формирователя 5 управляющих импульсов, подтверждает его исходное состояние и, повторясь на его первом выходе, возвращает описанным образом в исходное (нулевое) состояние измерительное устройство (фиг,1) в целом, 25 Процессы в нем повторяются в описанной последовательности, производя измерения параметров следующего нелинейного элемента или того же нелинейно о элемента 3 при других режимных условиях, определяе30 мых соответствующим положением переключателя 7 и значением напряжения смещения источника 8, При этом напряжения U fpg u U +g (фиг.4,е и ж) на четвертом и пятом выходах формирователя 1 центральной частоты и полосы пропускания за время задержки тз(фиг.4,a) принудительно убывают по экспоненте до нулевых уровней.

3а время возвращения измерительного устройства в исходное состояние гз и время измерения 7 д3я (фиг.4,а) индикаторный блок 11 при желании может быть перепрограммирован на ручной режим работы, при котором с помощью его органов управления на табло можно вызвать один или несколько сменяемых по очереди параметров или определить режим остановки работы измерительного устройства в целом, когда формируемый импульс запуска на выход индикаторного блока 11 проходить не будет и, следовательно, оно не возобновит свою работу. В этом случае повторный запуск в работу измерительного устройства с возобновлением в нем всех рассмотренных процессов возможен толька с помощью генератора 10 запускающих импульсов, импульс (фиг.4,а) которого независимо от состояния индикаторного блока 11 всегда проходит на его выход.

1698829

10

Преобразователь 4 измерительной информации (фиг.2), используемый в предлагаемом устройстве (фиг,1), работает следующим образом.

При измерениях параметров нелинейных элементов по параллельной схеме замещения единичный сигнал к третьему управляющему входу 38 преобразователя 4 измерительной информации не подводится, а все его переключатели 13 — 17 остаются в положении, показанном на.фиг.2.

Исходно, независимо от схемы замещения, при отсутствии каких-либо сигналов на первом 36 и втором 37 управляющих входах, все синхронные демодуляторы 23 — 27, находясь в режиме хранения информации, на своих выходах, как правило, не содержат никакой информации, если только до этого момента времени они случайно не находились в режиме приема информации, что обуславливает отсутствие сигналов на всех выходах 39 — 42 преобразователя 4 измери, тельной информации. На первом 34 и втором 35 информационных входах в исходный момент времени сигналы, как правило, тоже отсутствуют, однако при случайном их образовании, например, в результате переходного процесса при включении измерительного устройства в работу, с одновременным переходом синхронных демодуляторов 23 — 27 с режима приема информации в режим ее хранения, на выходах 39-42 преобразователя 4 измерительной информации могут быть получены сигналы, но они не имеют существенного значения, так как в данный момент времени не подлежат регистрации.

Одновременно с образованием на первом управляющем входе 36 преобразовате ля 4 измерительной ° информации прямоугольного импульса (фиг,4,и), открывающего для приема информации первый

23 и третий 25 синхронные демодуляторы, на первый информационный вход 34 поступает линейно нарастающее напряжение (фиг,4,е), которое воздействует на информационный вход закрытого для приема информации пятого синхронного демодулятора 27 и вход квадратора 12. Возводимое в квадрат напряжение с выхода квадратора 12 через первый переключатель 13 поступает на делительный вход первого аналогового делителя 20, где, подвергаясь операции обратного преобразования, совместно с напряжением источника 18 опорного напряжения, определяющим масштабный коэффициент (2 ), входящий в

4л выражения (7) и (10), образует обратно поо20

55 порциональное квадрату анализируемого сигнала напряжение, которое воспринимается открытым для приема информации первым синхронным демодулятором 23.

С момента времени t<< (фиг,4,е) изменение линейно нарастающего напряжения на первом информационном входе 34 начинает происходить с уменьшенным в два раза угловым коэффициентом, а на втором информационном входе 35 появляется линейно нарастающее напряжение (фиг.4,ж) с прежним угловым коэффициентом, которое воспринимается открытым для приема информации третьим синхронным демодулятором 25. B момент времени т г управляющий импульс (фиг.4,и), заканчивая свое существование на первом управляющем входе 36 преобразователя 4 измерительной информации, переводит первый 23 и третий

25 синхронные демодуляторы в режим хранения накопленной информации.При этом напряжения на первом 34 и втором 35 информационных входах начинают убывать по экспонентам к нулевым уровням.

К рассматриваемому моменту времени в первом 23 и третьем 25 синхронных демодуляторах накопилась с точностью до масштабных коэффициентов информация соответственно об обратной величине квадрата центральной частоты и полосе пройускания в виде постоянных напряжений

1 и U Q, входящих в выражения (7) и

U то1 (8). Эти напряжения воздействуют на ин версные входы cooTBBTcTBGHHO первого 28 и второго 29 вычитателей, а после перемножения в первом перемножителе 31 сигналов поступают на инверсный вход третьего вычитателя 30 для последующей обработки, Спустя время задержки тз (фиг 4,в) на втором управляющем входе 37 преобразователя 4 измерительной информации появляется прямоугольный импульс (фиг,4,л), под влиянием которого второй 24, четвертый 26 и пятый 27 синхронные демодуляторы переходят в режим приема информации.

Вместе с этим на первом информационном входе 34 преобразователяя 4 измерительной информации снова появляется линейно нарастающее напряжение (фиг,4,е), которое непосредственно воспринимается пятым синхронным демодулятором 27, а после описанной обработки в квадраторе 12 и первом аналоговом делителе 20 накапливается в виде соответствующей величины напряжения и во втором синхронном демодуляторе 24.

В момент времени 121 линейно нарастающее напряжение (фиг.4,ж) опять появляет1698829 ся и на втором информационном входе 35 преобразователя 4,которое непосредственно воспринимается четвертым синхронным демодулятором 26, При этом линейно нарастающее напряжение на первом информационном входе 34 снова уменьшает в два раза свой угловой коэффициент.

Накапливаемая в соответствии с выражением для искомой частоты измерения fx (9) пятым синхронным демодулятором 27 информация воздействует на второй вход третьего перемножителя 33 сигналов и поступает на первый выход 39 преобразователя 4 измерительной информации, Приобретаемая вторым 24 и четвертым 26 синхронными демодуляторами информация преодолевает соответственно в первом

28 и втором 29 вычитателях хранимую информацию в первом 23 и третьем 25 синхронных демодуляторах. Данная информация в соответствии с соотношением для искомой активной составляющей проводимости Gx (8), перемножаясь во втором перемножителе 32 сигналов и воздействуя на прямой вход третьего вычитателя

30, преодолевает в этом блоке перемноженную первым перемножителем 31 сигналов информацию, хранящуюся в первом 23 и третьем 25 синхронных демодуляторах, с образованием разностного напряжения, которое, будучи преобразованным с масштабным коэффициентом, пропорциональным

2 Л zt, через четвертый переключатель 16 воздействует на делительный вход третьего аналогового делителя 22 и поступает на третий выход 41 преобразователя 4 изм рительной информации.

Получаемое разностное напряжение во втором вычитателе 29 в данном режиме измерения не используется, а аналоги .ное напряжение, получаемое на выходе первого вычитателя 28 в соответствии с выражением для искомой емкости С, (7), через третий переключатель 15 поступает на второй выход 40 преобразователя 4 измерительной информации и воздействует на первый вход третьего перемножителя 33 сигналов. Разностное напряжение, пропорциональное емкости С> (7), перемножаясь в соответствии с математическим соотношением для искомой добротности Ох (3) с выходным напряжением пятого синхронного демодулятора 27, пропорциональным частоте измерения fx (9), с масштабным коэффициентом, пропорциональным 2к, с выхода третьего перемножителя 33 сигналов воздействует на делительный вход второго аналогового делителя 21 и через пятый переключатель 17 поступает на перемножающий вход третьего аналогового делителя 22, где, взаимодействуя с выходным напряжением третьего вычитателя 30, пропорциональным активной составляющей проводимости Гх (8), образует частное на5 пряжение, которое поступает HB четвертый выход 42 преобразователя 4 измерительной информации, Частное напряжение, получаемое на выходе второго аналогового делителя 21 в результате взаимодействия

10 выходного напряжения третьего перемножителя 33 сигналов с опорным напряжением второго источника 19, в данном режиме измерений не используется, В момент времени tzz (фиг.4,е) импульс

15 (фиг,4,n) на втором управляющем входе 37 преобразователя 4 измерительной информации заканчивает свое существование, что переводит второй 24, четвертый 26 и пятый

27 синхронные демодуляторы в режим хра20 нения накопленной информации в виде по1 стоянных напряжений . U Ж и 0 f02, " oz входящих в выражения (7) — (9), которые в точности до выбранных масштабных коэффициентов соответствуют обратной в