Автоматический гетеродинный частотомер инфранизкочастотных колебаний

Автоматический гетеродинный частотомер инфранизкочастотных колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

4Ж у Г-...;... б жас. м <<а "

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<">752184

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-еу (51)М. Кл.

G 01. R 23/02 (22) Заявлено 21. 07. 78 (21) 2647178/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3007.80. Бюллетень ¹ 28 (53) УДК 621. 317. .724(088.8) Дата опубликования описания 300780 (72) Авторы изобретения

В.Т. Кондратов и Ю.A. Скрипник

Ордена Ленина Институт кибернетики

АН Украинской CCP (71) Заявитель (54 ) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГЕТЕРОДИНН61И ЧАСТОТОМЕР

И НФР АНИ 3 КОЧАСТ ОТ Н61Х КОЛЕБАНИИ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано как по прямому назначению, так и при экспериментальном определении динамических характеристик систем автоматического контроля и регулирования, для измерения неэлектрических величин, предварительно преобразованных в частоту.

Известны устройства, содержащие гетеродин, смеситель, фильтр нижних частот и индикатор (1) .

Недостаток известных устройств— низкая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее два генератора, дифференциальный частотомер, блок памяти, смеситедь и фильтр нижних частот (21 .

Недостаток этого устройства— низкая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый генератор и дифференциальный частотомер, последовательно соединенные блок памяти, второй генератор, смеситель и фильтр нижних частот, второй вход смесителя соединен с выходом первого генератора, а второй вход дифференциального частотомера подключен к выходу второго генератора, введены формирователь временных интервалов, последовательно соединенные автоматический переключатель, избирательный усилитель, усилитель-ограничитель, фазовый детектор и интегратор, при этом выход интегратора подключен к входу блока памяти, выход формирователя временных интервалов соединен со вторым входом интегратора, первый вход автоматического переключателя подключен ко входу формирователя временных интервалов выход фильтра нижних частот соединен co BTopHM входом автоматического переключателя, выход первого генератора подключен к третьему входу автоматического переключателя, а второй вход фазовогo детектора соединен со вторым входом дифференциального частотомера.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит автоматический переключатель 1, генераторы 2, 752184

З,смеситель 4, фильтр 8 нижних частот, избирательный усилитель 6, усилитель"ограничитель 7, фазовый детектор 8, интегратор 9, формирова. тель 10 временного интервала, блок

11 памяти, дифференциальный частотомер 12.

Устройство работает следующим образом.

На входы автоматического переключателя 1 поступает напряжение измеряемой инфранизкой частоты Лк

"»(t) = (),5 п(Лх1 -+ ) и напряжение опорной перестраиваемой инфранизкой частоты

Ог(») =Оп, s |n(Ë t - Р ), (2) где Px и Ро — начальные фазовые 20 сдвиги сравниваемых напряжений (1) и (2)

Р =ф - Р где Р и Ч> — начальные фаэовые сдвиги выходных напряжений генераторов

2 и 3.

Напряжение (2) формируется следующим образом. Напряжения генераторов

2 и 3 частоты Ы„ и 43< поступают на смеситель 4 частоты. С помощью

30 фильтра 5 нижних частот иэ выходного напряжения смесителя 4, содержащего составляющие сую»арной и раэностной частоты (u, g ЬЭг), выделяется напря- . жение (2) разностной частоты Лр

=ы1 ™г

Автоматический переключатель 1, управляемый напряжением генератора

2 кварцованной частоты L0g ) осуществляет периодическое взятие выборок на входных напряжениях (1) и (2) частоты Лк и Ло с частотой дискретизации М.,77А. Выходное напряжение автоматического переключателя 1, состоящее иэ последовательности выборок из инфранизкочастотных напря- 45 жений, имеет вид г1 о 3а(гп-»)(цТ-O)

0 (+) Um Sin(h. t - Р )L+ R»i, » х к» 2»1,» 2п-.1 (4, (Р» 2 ) 81»1(2п-»)(lg» - Р») 50 (г " о» ) 2 У 2п-1 П-»

После тригонометрических преобразований выражение (3) записывается как сумма инфранизкочастотной

» высокочастотной составляющих в виде

u,(t) =os(U sin(h „t - „) ° u,â п(у - .1) Singn-1)(ы» - Р) (4) и»

C помощью избирательного усилителя 6, настроенного на частоту,), с полосой пропускания ЛЫ= wm где — максимальное значение измеряемой частоты, из напряжения 4 выделяют высокочастотную составляющую L

04(Ц=1 Um 0 -20m U,„ñosE(t», -iL)t-(Р-Р)) к 2 к $»п(Л t-Р-arctg х

ГП

% х Sin(4)t — Р ) (5) где k коэффициент передачи избирательного усилителя 6, которую усиливают и ограничивают по амплитуде в усилителе-ограничителе 7. В результате на сигнальный вход фазового детектора поступает нормированное по амплитуде напряжение

"ь(t)=Ek kã-"„7 —,„, п()х

-а cog (b) где Um< = 1 °

На управляющий вход фазового детектора 8 поступает с выхода второго высокочастотного генератора 3 напряжение

6(Р

„ Sin(an 1)(Я t Р ) где Um»; = 1.

Высокочастотные напряжения (6) и (7) перемножают между собой с помощью фазового детектора 8. В результате формируется напряжение

1 (- )

Qn-1

752184 вп(2кк к) у-{,,к ° к))1 ° кр,кк).кк .„, m "II к- ) -I+ 1)1

X S nZ q 2 гgg

1 2

>(n t, „, „) -О" йп((Ân„-".)1-(у„-ккц

5 Ll)-U -оЗ((К„-Л,р-(р„- )j ) -$ г (2п-1) к

Выходное напряжение { 8) фазового детектора 8 интегрируют за половину периода напряжения измеряемой инфранизкой частоты с помощью интегратора

9,время интегрирования которого зада- 10 ют посредством формирователя 10 временного интервала. Напряжение, которое получают на выходе интегратора

9, используют для перестройки частоты генератора 3.

При h. =A.x в выходном напряжении о интегратора исчезает переменная состаэлянщая, управляющая частотой высокочастотного генератора 3.

Постоянная составляющая выходного напряжения интегратора 9, при Л =Л-„ ф. 2 )1 Г 011>26111(Р„-- >,)

U (t)= — — (2 „ кккк1 " 1(к к зависит от соотношения амплитуд и начальных фазовых сдвигов напряжений измеряемой и опорной инфраниэкик частот, и определяет область устойчивой работы высокочастотного генератора 3.

Блок 11 запоминает э начение постоя нной составляющей (9 ) выходного напряжения интегратора 9 и обеспечивает устойчивую работу генератора 3 на частоте ldz =< zn> при которой обеспечивается равенство Ло= nq.

Разность частот Ы; Ы,= Л - Й.„измеряется и индицируется с помощью дифференциального частотомера 12.

Повышение быстродействия и точности измерения частоты инфраниэкочас-40 тотных колебаний в предложенном авто— матическом гетеродинном частотомере обеспечивается за . счет формирования напряжения опорной перестраиваемой инфраниэкой час- 45 тоты, переноса спектров напряжений сравниваемых измеряемой и опорной инфранизких частот .в область повышенной кварцованной частоты ()1; функциональной обработки 50 преобразованного напряжения на повышенной частоте, а также переноса спектра его на нулевую частоту путем перемножения с напряжением повышенной частоты )> и интегРиРования эа половину периода напряжения измеряемой инфраниэкой частоты.

Интегрирование за половину периода напряжения измеряемой инфранизкой частоты позволяет исключить погрешность измерения от наличия второй гармоники напряжения измеряемой частоты в спектре выходного напряжения фазового детектора.

Формула изобретения

Автоматический гетеродинный частотомер инфранизкочастотных колебаний, содержащий последовательно соединенные первый генератор и дифференциальный частотомер, последовательно соединенные блок памяти, второй генератор, смеситель и фильтр нижних частот, второй вход смесителя соединен с выходом первого генератора, а второй вход дифференциального частотомера подключен к выходу второго генератора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь временных интервалов, последовательно соединенные автоматический переключатель, избирательный усилитель, усилительограничитель, фазовый детектор и интегратор, при этом выход интегратора подключен к входу блока памяти, выход формирователя временных интервалоэ соединен со вторым входом интегратора, первый вход автоматического переключателя подключен ко входу формирователя временных интервалов, выход фильтра нижних частот соединен со вторым входом автоматического переключателя, выход первого генератора подключен к третьему входу автоматического переключателя, а второй вход фазового детектора соединен со вторым входом дифференциального частотомера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР .

Р 356581, кл. G 01 R 23/10,29.04.71.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 428294, кл. С 01 к 23/02,25.09.72.

752184

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4735/2

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Л. Воронина

Редактор С. Тимохина Техред М.Петко Корректор М.Демчик