Устройство для автоматического измерения параметров колебательных контуров

(19) И 1) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 5 1 К 27 26 51 ГО ПО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ(57) Изобретение может быть использовано для измерения резонансной ча , тоты, добротности и полосы п ния колебательных контуров ( также измерения емкости, инд .ти тангенса угла потерь и др метров электрических цепей.во содержит ряд сложных функ 1 Минск иотехнически сти 88.8)детельство СССР. 1 В 27/26, 1982. тельство СССР 1 Н 27/26, 1984. 8.1 ТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ7 25 18фиг.4 п), 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,4 п), скачкообразно уменьшается до нулевого уровня. Следует отметить, что работа адаптивной подсистемы ускорения процесса уравновешивания после достижения экстремального значения нормированной характеристики второй производной перестает быть актуальной.В дальнейшем присовпадении 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.4 з), 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 частотно- фазового компаратора 3 достаточно близок к моменту перехода через нуль нормированной характеристики второй производной (точка 1 на фиг.4 д) 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 И%1 4 и 5 на входы ХК-триггера б,изменяет на противоположное состояние последнего с образованием нулевого потенциала (фиг.4 в) на прямом выходе и единичного на инверсном, что приводит к автоматическому снижению выходного напряжения (фиг,4 г) первого времяамплитудного преобразователя 7, и, следовательно,. уменьшению частоты первого управляемого по частоте генератора 4065теля 27 частоты с переменным коэффициентом деления, Другими словами,для реализации данного условия,от точности выполнения которого зависит быстродей 5ствие процесса уравновешивания адаптивных подсистем формирования резонансной частоты и полосы пропускания,необходимо чтобы угловой коэффициентсквозной характеристики (частота на 1 Овыходе делителя 27 в функции управляющего напряжения второго фильтра 25нижних частот) выходного напряженияадаптивной подсистемы ускорения процесса уравновешивания в точности соответствовал угловому коэффициентухарактеристик управления первогоуправляемого по частоте генератора 1.В связи с этим при изменении коэффициента деления делителя 27. необходи Омо соответствуюпрюм образом изменятькоэффициент преобразования второговремяамплитудного преобразователя 30.Выходное напряжение (фиг,4 г) первого времяамплитудного преобразователя 7, продолжая нарастать относительно уровня управляющего напряженияпервого управляемого по частоте генератора 1 У , соответствующеготочно резонайсной частоте исследуемого колебательного контура, непрерыв-но увеличивает частоту этого генератора и приводит к образованию разност-ной частоты на выходе преобразователя , 2, которая непрерывно сравнивается в частотно"фазовом компараторе 3,с частотой, поступающей от третьегоуправляемого по частоте генератора2 б через делитель 27 частоты с переменным коэффициентом деления, а также к снижению уровней сигналов навтором выходе амплитудного демодулятора 1,и первом выходе блока 12 формирования нормированной характеристики второй производной. Последнее . 45обусловлено тем, что с достижениеммаксимумов амплитудно-частотной характеристики и характеристики второйпроизводной в блоках 9 и 12 происходит первая фиксация коэффициентов пе Оредачи, и, следовательно, активизацияпроцесса нормирования характеристик.При переходе вторичйо через нульнормированной характеристики второйпроизводной компаратор 29 напряжения,возвращаясь в исходное состояние, заканчивает формирование первого импульса на своем выходе (первый импульс,Показанный штриховой линией на20 1914065 1 и раэностной частоты преобразователя 2. В результате быстротечности происходящих процессов переключения 1 перепац напряжения, едва появившись на выходе частотно-фазового компаратора 3, исчезает, заканчивая формирование импульса (фиг.,4 з) весьма малой, длительности (в сравнении с относительно медленным процессом формирова ния частотно-модулированного испытательного сигнала с большой девиацией), которая определяется временем распространения информации в рассматриваемых функциональных блоках. 15Изменение потенциалов на выходах 1 К-триггера 6 одновременно переводит первый и четвертый синхронные демодуляторы 13 и 16 в режим хранения, а второй и третий синхронные демодулято"20 ры 14 и 15 - в режим приема информа . ции, при этом открывшийся второй синхронный демодулятор 14 практически мгновенно воспринимает уровень сигнала (фиг.4 к), имеющийся на первом вы ходе блока 12 формирования нормиро ванной характеристики второй производной и соответствующий значению второй производной в момент переключения режима, а третий синхронный де" 30 модулятор 15 - уровень сигнала (Фиг.4 л), накопленный в первом синх- . ронном демодуляторе 13 того же значения. Рассматриваемый уровень сигнала, являющийся в принципе случайной вели- З 6 чиной, в данном случае оказался отрицательным, но он может быть и положительным и равным нулювсе зависит от точности выполнения операции преобразования напряжения, вырабатываемого 40 адаптивной подсистемой ускорения процесса уравновешивания, в частоту на выходе делителя 27 частотыс переменным коэффициентом деления на временном интервале, заключенном между пер вым переходом через нуль нормированной характеристики второй производной и ее максимумом. Однако это для . общности рассмотрения процессов протекающих в измерительном устрой я 0 стве, не имеет существенного значения.Появление потенциала (фиг.4 л) от рицательной полярности на выходе тре тьего синхронного демодулятора 15 и отсутствия такового (фиг.4 м) на выходе четвертого синхронного демоду лятора 16 создает полную разность напряжений (фиг.4 н) на выходах одновременно первого и второго сравниваюх блоков 1.7 и 23 и, так как эта разность, напряжений существенно превышает порог чувствительности (уров- и сигналов, очерченные штриховыми иниями на фиг.4 ли н) данных блоков, на их выходах образуются уровни импульсных сигналов, приближающиеся к значениям питающих напряжений отрицательной полярности (оговоренные сигналы на Фиг.4 о н п показаны жирными линиями).:Образование таких сигналов на выходах первого и второго сравнивающих блоков 17 и 23 сопровождается дальнейшим снижением потенциалов на выходах первого и второго фильтров 21 и 25 нижних частот (тонкие линии на Фиг.4 о и и соответственно), исле" довательно, некоторым снижением частот вторым и третьим управляемыми по частоте генераторами 22 и 26.Линейное уменьшение напряжения (фиг.4 г) на выходе первого времяамплитудного преобразователя 7 сопровождается во временной области увеличением напряжений на выходах .амплитудного демодулятора 11, первом выходе блока .12 формирования нормированной характеристики второй произ" родной и выходе второго синхронного демодулятора 14, При переходе через нуль (уже в третий раз) характеристики второй производной (фиг.4 д), снова приходит в действие адаптивная подсистема ускорения процесса уравновешивания (вторые и последующие им" пульсы и выходящие прямые,показанные на фиг.4 п штриховой линией) однако она в работе измерительного устройст" ва уже не участвует и впредь на нее не будем обращать внимание.В частотной же области при дости.жении частотой первого управляемого по частоте генератора 1 резонансной частоты исследуемого колебательного кбнтура, когда напряжения на первом выходе блока 12 формирования нормированной характеристики второй производ ной. и выходе второго синхронного демодулятора 14 становятся максимальными (Фиг.4 д и к), снова срабатывает блок 20 регистрации экстремума образуя на своем выходе остроконечный импульс (фиг.4 е), который, поступая вторично на Я-вход, не изменяет состояния ВЯ-триггера 19, и, следовательно, первый и второй переключатели 18 и 24 сохраняют свои положения, Чуть позже,21 140652 когда управляющие напряжения первогои второго управляемых по частоте генераторов 1 и 22 уравняются, а ихчастоты совпадут, на выходе преобра: 5эователя 2 частоты образуется нулевое,значение разностной частоты, Последняя сразу же начинает возрастать,как только частота первого генератора 1 станет снижаться относительно 10частоты второго генератора 22.При дальнейшем снижении частотыпервым управляемым по частоте генератором 1 и совпадении образуемой в, с уменьшенной делителем 27 частотойтретьего управляемого по частоте ге,нератора 26, которая под влияниемуправляющего напряжения (совпадающая, тонкая линия на фиг.4 п), вырабатывае 2 рмого вторым фильтром 25 нижних частот,,постепенно снижалась и к данному моменту времени приобрела несколько,меньшее значение, снова срабатываетчастотно-фазовый компаратор 3, формяруя на свбем выходе резкий перепаднапряжения (фиг.4 з), который посредством первого и второго элементовИЛИ 4 и 5 возвращает ХК-триггер 6 вединичное (по прямому выходу) состоя- ЗОние (фиг.4 в) и процессы в адаптивнойподсистеме формирования частотно-моцулироваяного испытательного сигнала,с большой девиацией частоты периодически повторяются в соответствии с,описанной последовательностью,Следует отметить, что девиациячастоты первого управляемого по частоте генератора 1 относительно частоты второго генератора 22 полностью 4 ОЬпределяется получаемой на выходеПреобразователя 2 разностной часто-.ой, которая характеризует собойадаптивный параметр, пропорциональйый полосе пропускания, задаваемыйчастотой третьего генератора 26 вустановившемся режиме. В этом смыслерассматриваемая подсистема формирова.ния частотно-модулированного испытательного сигнала является адаптивной. 5 ОПереход в единичное состояние, 3 К-триггера б.меняет на противоположный режим работы синхронных демодуляторов 13-16 адаптивной подсистемыформирования резонансной частоты,цри этом второй синхронный демодулятор14 фиксирует уже,больший (положительяйй) уровень (фиг.4 к) второй производной по сравнению с тем уровнем 5 , 22(фиг.4 и), который хранился в первомсинхронном демодуляторе 13 накануне,а третий синхронный демодулятор 15,восприняв на себя полностью без заметных изменений хранившуюся в первом синхронном демодуляторе 13 информацию, начинает ее хранение (фиг.4 л)В это же время четвертый синхронныйдемодулятор 16 практически мгновенноосуществляет перезапись информации(фиг,4 м), зафиксированной вторымсинхронным демодулятором 14, а пер-.вый синхронный демодулятор 13 скачкомвоспринимает увеличенное (ноложительное) значение второй производной(фиг.4 и) и начинаетследить за ееизменениями. Целесообразность перезаписи информации, осуществляемой в соответствующие моменты времени третьим и четвертым синхронными демодуляторами 15 и 16, обусловлена необходимостью получения полезной информации, неподверженной влиянию пульсаций, т.е. теку-,. щих значений характеристики второй производной (фиг4 и, к), которйе проявляются на выходах первого и второго синхронных демодуляторов 13 и 14Образование на выходе четвертого синхронного демодулятора 16 перепада напряжения положительной полярности (фиг,4 м) приводит к увеличению разности потенциалов (фиг.4 н) между входами первого сравнивающего блока 17, которая еще больше превышает по- ц рог чувствительности и поэтому характер выходного сигнала (фиг.4 о) данного блока не изменяется и уровень выходного напряжения первого фильтра 21 нижних частот продолжает уменьшаться.Дальнейшая работа синхронных демодуляторов 13-16 происходит аналогично в строгом соответствии с алгоритмом состояния ХК-триггера 6 в соста- ве адаптивной подсистемы формирова ния частотно-модулированного испытательного сигналаОтличия состоят лишь в том, что в соответствующие моменты времени первый и второй синхронные демодуляторы 13 и 14 осущест" вляют выборки значений второй производной в точках, расположенных соответственно на правой и левой ветвях нормированной характеристики второй производной (фиг,4 д), а третий и чет23 140652 10 15 40 45 55 вертый синхронные демодуляторы 15 и 16 производят перезапись и хранениеэтих значений в течение очередного такта формирования частотно-модулиро 5 ванного испытательного сигнала,.Правая ветвь анализируемойхарактеристики, относящаяся к частотной области, изображена на фиг.4 д в виде штриховой линии, а левая и частьправой - в виде сплошной линии, совпадающей с формируемой характеристикой второй производной в начальныйпериод (временная область) работыизмерительного устройстваСтрелки,соединяющие соответствующие точки(точки 1-2, 2-3 и т.д., изображенына фиг.4 д), которые расположены на правой и левой ветвях характеристикивторой производной, указывают.направ ление изменения несущей частоты частотно-модулированного испытательного сигнала (от точки 1, например, с которой берет начало стрелка, до точки 2, в которой она заканчивается), 25 1причем стрелки, изображенные в виде сплошных линий характеризуют сниже 1 ние частоты, а стрелки в виде штрихо-, вых линий - ее увеличение. Эти же стрелки одновременно отображают на правление перемещения последовательно во времени регистрируемых точек при достижении искомого (нулевого) значения второй производной.В соответствии со сказанным адаптивная подсистема формирования резоканской частоты стремится, во что бы то ни стало значения сигналов в точках, расположенных на правой и левой ветвях характеристики второй производной, раздельно накапливаемых в первом и втором синхронных демодуляторах 13 и 14 и хранимых в третьем и четвертом синхронных демодуляторах 15 и 16, поддержать на одном и том жеуровне, независимо от влияния различного рода факторов, а адаптивнаяподсистема формирования полосы пропускания стремится значение второй производной, накапливаемое и хранимое 50только в первом и третьем синхронных демодуляторах 13 и 15, привести кнулевому уровню и, тем самым, уравно" весить данные подсистемы и получить возможность отсчета измеряемых параметров.Однако в связи с тем, что накопление информации о значениях второй производной в первом и втором синх 5 24ронных демодуляторах 13 и 14 и ее хранение в третьем и четвертом синхронных демодуляторах 15 и 16 происходит в разное время, то это вынуждает адаптивную подсистему Формирования резонансной частоты, будучи зависимой от адаптивной подсистемы формирования полосы пропускания, под действием управляющего напряжения, образуе" мого на выходе первого фильтра 21 нижних частот, совершать колебательный процесс вблизи напряжения 11(фиг.4 о), соответствующего точной настройке на резонансную частоту исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10, Иначе имеет место взаимосвязь контуров уравновешивания адаптивных подсистем,Адаптивная подсистема формирования полосы пропускания неуклонно стремится к понижению частоты третьего генератора 26 (фиг.4 п) и, следовательно, повышению уровня сигнала, накапливаемого в дальнейшем третьим синхронным демодулятором 15. Когда в очередной (второй) раэ первый синхронный демодулятор 13 перейдет в режим хранения информации и приобретет уровень сигнала (фиг.4 и), соответствующий точке 3 (фиг.4 д) на первой ветви нормированной характеристики. второй. производной, а третий синхронный демодулятор 15 ее перезапишет (фиг.4 л), разность потенциалов (фиг.4 н) между входами первого сравнивающего блока 17 уменьшится, однако очевидно будет еще превышать порог чувствительности, при этом выходное напряжение первого сравнивающего блока 17 не изменится (фиг.4 о) и потенциал на выходе первого фильтра 21 нижних частот будет продолжать убывать, понижая частоту вто.рого генератора 22 и уводя ее от резонансной частоты исследуемого колебательного контура.Понижение частоты второго генератора 22 будет происходить и тогда когда второй синхронный демодулятор 14 перейдет в режим хранения информации и приобретет уровень сигнала (фиг.4 к), соответствующий точке 4 (фиг.4 д), расположенной уже на ле-вой ветви нормированной характеристики второй производной, а четвертый синхронный демодулятор 16 ее перезапишет (фиг,4 м). На этот раз разность потенциалов (фиг.4 н) между входами первого сравнивающего блока 17 ста 2514065 нет менее отрицательной и не исключено, что еще будет превышать порог чувствительности данного блока, В результате на выходе первого сравниваю 5 щего блока 17 отрицательное напряже"ф ние сохранится, что и определит дальнейшее снижение управляющего напряжения (фиг.4 о) на выходе первого Фильтра 21 нижних частот и понижение 10 частоты второго генератора 22.Положение в работе адаптивной подсистемы формирования полосы пропускания существенным образом изменяется лишь тогда когда в очередной раз 15 ,(третий) значение второй производной, , зарегистрированное первым синхроннымдемодулятором 13, станет положительным (точка 5 на правой ветви норми,рованной характеристики второй произ водной, показанная на фиг.4 д), при этом третий синхронный демодулятор15, перезаписав данную информацию и получив положительный перепад напряжения (фиг.4 л), не превышающий по рога чувствительности второго сравнивающего блока 23, формирует на выходе, этого блока положительныйперепад напряжения (фиг,4 п), несколько меньший напряжения источника питания ЗО положительной полярности, и напряжение на выходе второго фильтра 25 нижних частот начинает возрастать, увлекая за собой и частоту третьегогенератора 26.35Одновременно с этим разность потенциалов между входами первого сравнивающего блока 17, скачком изменившись, приобретает положительное зна,чение (фиг.4 н), которое на этот раз оказывается несколько ниже порога чувствительности,что вызывает скачкообразное изменение выходного напряжения первого сравнивающего блока 17 до уровня, несколько не достигающего 45 напряжения источника питания положи-. тельной полярности, но весьма близкого к требуемому, и напряжение на выходе первого фильтра 21 нижних частот начинает возрастать, приближаясь к уровню У(фиг.4 о), Такое состояние будет продолжаться и тогда, когда произойдет очередная (третья) выборка сигнала (фиг.4 к) во втором синхронном демодуляторе 14 и значение второй производной (немного ниже точки 4 на левой ветви норми" рованной характеристики второй произВодной, показанной на фиг.4 д), пере 25 26 записанное четвертым синхронным демодулятором 16, станет отрицательным(фиг,4 м) и разность напряжений между входами первого сравнивающего блока 17, превысив порог чувствительности, вызовет на выходе данного блока полное напряжение положительной полярности.Когда же произойдет очередная (четвертая) выборка сигнала в первом синхронном демодуляторе 13 (последняя выборка, показанная на фиг.4 и) и значение второй производной, перезаписанное, третьим синхронным демодуля тором 15 (фиг.4 л), приблизится к нулевому значению, разность потенциалов между входами первого сравнивающего блока 17, скачком изменяясь, снова становится несколько ниже порога чув-. ствительности (фиг,4 н), что вызывает скачкообразное изменение выходного напряжения первого сравнивающего блока 1 примерно до уровня напряжения (фиг.4 о), имеющегося на выходе первого фильтра 21 нижних частот, и заряд накопительного элемента этого фильтра замедляется или прекращается вовсе. При этом первый сравни-. вающий блок 17 переходит в линейный (следящий) режим работы и адаптивная подсистема формирования резонансной частоты осуществляет в дальнейшем стабилизацию управляющего напряжения (фиг.4 о) вблизи уровня Ууг, соответствующего точной настройке второго управляемого по частоте генератора 22 на.реэонансную частоту исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10.Аналогичный режим работы приобретает и адаптивная подсистема формирования полосы пропускания, если только уровень сигнала, соответствующий нормированной характеристике второй производной (точка вблизи нулевого значения на правой ветви характеристики второй производной, изображенной на фиг.4 д), регистрируемый в очередной (четвертый) раз.первым синхронным демодулятором 13 (фиг.4 и) и перезаписываемый третьим синхронным демодулятором 15, будет находится в зо не порога чувствительности (фиг.4 л) второго сравнивающего блока 23. При такой ситуации второй сравнивающий блок 23, переходя в.линейный (следящий) режим работы, скачком изменяет на своем выходе напряжение до величины накопленного напряжения во втором фильтре 25 нижних частот, что замедляет или прекращает полностью разряд емкостного элемента этого5 Фильтра, и адаптивная подсистемаформирования полосы пропускания производит стабилизацию управляющего напряжения вблизи уровня У(фиг.4 п), соответствующего условию точного равенства частоты третьего управляемого по частоте генератора 26 полосе пропускания на желаемом уровне исследуемого колебательного контура.По истечении некоторого интервала 15 временивозможно несколько большего, чем это отражено на диаграммах(фиг.4), адаптивные подсистемы Формирования резонансной частоты и полосы пропускания уравновешиваются с за данной степенью точности, непрерывно поддерживая постоянными значения частот второго и третьего управляемых по частоте генераторов 22 и 26, удовлетворяющих требованиям непосредственного отсчета резонансной частоты и полосы пропускания на уровне 0,707 или другом произвольном уровне в зависимости от устанавливаемой величины коэффициента деления делителя 27 частоты, При этом на первом выходе блока 12 будет Формироваться только часть нормированной характеристики второй производной (фиг.4 д), ограниченная снизу координатами то 35 чек ее перехода через нуль.По установлении переходных процессов в адаптивных. подсистемах измерительного устройства срабатывает подсистема сигнализации о завершении 40 процесса уравновещивания, на вход которой все это время непрерывно поступали короткие импульсы (фиг.4 з) с выхода частотно-фазового компаратора 3. 45Благодаря использованию в измерительном устройстве адаптивной подсистемы ускорения процесса уравновешива- ния,уравновешивание в "большом" адаптивных подсистем формирования резонансной частоты и полосы пропускания происходит сразу, в первый цикл формирования линейно нарастающего напряжения (фиг.4 п) на выходе второго времяамплйтудного преобразователя 30,причем неза- -5 висимо от величины измеряемой добротности и это позволяет произвести уравновешивание в малом рассматриваеувт имых подсистем за определенное число циклов работы адаптивной подсистемы Формирования частотно-модулированного испытательного сигнала, связанное с количеством импульсов (Фиг.4 э), получаемых на выходе частотно-Фазового компаратора 3.Поэтому при поступлении с выхода частотно-фазового компаратора 3 через открытый элемент 31 ЗАПРЕТ на счетный вход делителя 32 частоты определенного числа импульсов (Фиг.Зб), устанавливаемого экспериментально, примерно равного десяти, на выходе последнего появляется короткий импульс (фиг.Зв), которыйпоступая на управляющий вход 56 программно- управляющего блока 33 (фиг.2), беспрепятственно проходит на Я-вход НЯ-триггера 37 и опрокидывает его. При этом на инверсном выходе ВЯ-триггера 37 образуется нулевой потенциал, разрешающий работу мультиплексору 39, а на прямом - единичный (фиг,Зг), запускающий в действие управляемый генератор 49 импульсов, который начинает формировать прямоугольные импульсы (Фиг,Зд), положительной полярнос ти в момент поступления на его вход положительного потенциала. Период следования этих импульсов, определяющий время индикации У (фиг.Зв) двух параметров, может регулироваться вручную в широких пределах путем изменения постоянной времени время- задающих цепей управляемого генератора 49 импульсов.Получаемый прямоугольный импульс положительной полярности (фиг.Зд), поступая через первый переключатель 41 на Р-вход В-триггера 38, устанавливает данный триггер в такое положение, при котором на его прямом выходе образуется единичный потенциал (фиг.Зж), а на инверсном - нулевой, что вызывает посредством мультиплексора 39 и четвертого переключателя 44 соединение третьего информационного входа 54 (на этом входе содержит". ся достоверная информация об искомой добротности Я, образованная в блоке 28 вычитания отношения частот в результате преобразования сигналов с . выходов второго и третьего управляе" мых по частоте генераторов 22 и 26 при коэффициенте деления делителя 27, равном 2 2) с первым выходом 57 программно-управляющего блока 33, и, следовательно, с информационнымвходом частотомера 34 (фиг,1), Одновременно с этим единичный потенциал (фиг.Зж) С прямого выхода Э-триггера 38 (фиг,2), поступая через второй переключатель 42 на второй вход индикатора 40 регистрируемых параметров, устанавливает последний в режимрегистрации искомой добротности Я.Передний фронт прямоугольного импульса (фиг,Зд), полученного на вы ходе управляемого генератора 49 импульсов, подвергаясь операции дифференцирования в дифференциаторе 50 им-пульсов и беспрепятственно проходя 15 парафазный усилитель 51 и второй ог-раничитель 46 импульсов снизу, приоб ретает вид остроконечного импульса(фиг.Зе) и передается через элемент , ИЛИ 48 на второй выход 58 программноуправляющего блока 33, а затем и наустановочный вход частотомера 34(фиг. 1). При этом частотомер 34 вто".:рично срабатывает свои нулевые показания и спустя некоторый интервал 2 Бвремени, определяющийся собственнойсхемотехникой, производит измерение , поступающей с первого выхода 57 про, граммно-управляющего блока 33 информации с последующей индикацией изме , ренной величины до тех пор, пока не :поступит следующий управляющий им,пульс (фигЗе) на его установочный вход.По истечении первого полупериода, формируемого управляемым генератором 49 колебания, прямоугольный импульс ,(фиг.Зд) .на выходе данного генерато,ра исчезает и Р-триггер 38 изменяет свое состояние на противоположное с образованием единичного потенциала на инверсном выходе и нулевого - на прямом. При этом мультиплексор 39 соединяет первый выход 57 программно- управляющего блока 33 с его первым информационным входом 52, на котором содержится достоверная информация об искомой резонансной частоте Г, созданная вторым управляемым по частоте генератором 22, а индикатор 40 устанавливается в режим регистрации данного параметра. Задний фронт рассматриваемого импульса (фиг.Зд), продифференцировавшись в дифференциаторе 50 импульсов, проинвертировавшись в парафазном усилителе 51, подвергнувшись операции ограничения снизу во втором ограничителе 47 импульсов и пройдя элемент ИЛИ 48, появляется в виде остроконечного импульса(фиг.Зе) на втором выходе 58 программно-управляющего блока 33 и воздейст",вует на установочный вход частотомера 34, который снова осуществляет .операции сброса предыдущих показанийи измерения подведенной информации иее индикации.Если третий переключатель 43 установить в такое положение, при котором счетный вход делителя 45 частотыбудет отключен от выхода управляемогогенератора 49 импульсов, то в дальнейшем процессы в рассматриваемых функциональных блоках будут периодическиповторяться сколь угодно, осуществляяпоочередное измерение и индикацию добротности и резонансной частоты, Ес-.:ли же при этом второй и четвертый переключатели 42 и 44 перевести в противоположное, относительно показанного на фиг.2,положение;то поочередно будут измеряться частотомером 34и регистрироваться индикатором 40 ре-.гистрируемых параметров полоса пропускания на уровне 0,707 и резонансная частота, так как прямой выходВ-триггера 38 (фиг.2) соединяется стретьим входом индикатора 40 регистрируемых параметров, а к второму информационному входу мультиплексора 39подключается второй информационныйвход 53 программно-управляющего блока 33, на котором сосредоточена достоверная информация об искомой полосе пропускания на уровне 0,707, созданная третьим управляемым по частоте генератором 26 (фиг.1),При установке первого переключателя в первое или второе положения,при которых Э-вход В-триггера 38соединяется соответственно с прямымвыходом БЯ-триггера 37 или с общейшиной программно-управляющего блока33 (фиг.2), процессы в данном блокебудут также периодически повторятьсяописанным образом, однако с тем отличием что во втором положении первого переключателя 41 будет измерятьсяи регистрироваться только резонанснаячастота, а в первом положении того жепереключателя 41 - только добротностьили полоса пропускания на уровне0,707 в зависимости от положения второго и четвертого переключателей 42и 44, причем смена показаний частотомера 34 будет осуществляться периодически в соответствии с образовани31 14065 50 ем последовательности управляющих импульсов (фиг.Эе) на втором выходе 58 программно-управляющего блока 33.Данное свойство программно-управ 5 ляющего блока 33 является исключительно важным и полезным, так какпоэзо" ляет измерительному устройству (фиг.1) по наперед заданной програм ме производить в следящем режиме де тальное исследование параметров колебательных контуровв зависимости от влияния различного рода факторов (температуры, давления, влаги и т.д.) без нового запуска его в работу, От Б меченное стало возможным благодаря тому, что при соединении Р-входа Э- триггера 38 с прямым выходом ВЯ-триггера 37, на котором содержится единичный потенциал (фиг,Зг), единичный 20 уровень сигнала формируется на первом выходе Э-триггера 38, а при подключении того же Р-входа к общей шине, имеющей нулевой потенциал, единичный потенциал создается уже наин версном выходе Р-триггера 38Если же третий переключатель 43 оставить во включенном состоянии, как это предусматривалось изначально, а первый переключатель 41 вернуть в 30 исходное (третье) положение, сохранив исходное положение второго и третьего переключателей 42 и 44, показанное на фиг.2, то рассматриваемые процессы в программно-управляющем блоке 33 будут протекать до тех. пор, пока за время индикации (фиг.Зв) не произойдет измерение и индикация двух параметров: добротности Ц и резонансной частоты Г и на выходе 40 делителя 45 частоты не образуется короткий импульс (фиг.Зи)Появление этого импульса во времени зависит от коэффициента деления Кделителя 45 частоты, значение которого вы-: 4 бирается равным числу измеряемых во времени параметров, в нашем случаеОбразуемый на выходе делителя 45 частоты импульс (фиг,Зи) (в момент начала формирования второго положи- . тельного перепада (фиг.Зд) на выходе управляемого генератора 49 импульсов) поступает на третий выход 59 программно-управляющего блока 33 (фиг.2) и далее на вход генератора 35 запускающих импульсов (фиг,1). Последний, формируя на своем выходе очередной (второй) единичный импульс (фиг,4 а и 3225фиг.Эа), возвращает в исходное (нулевое) состояние все функциональные блоки и подсистемы измерительного устройства в целом и программно- управляющий блок в частности, и про" цессы в измерительном устройстве (фиг.1) повторяются в описанной последовательности, производя измерение параметров следующего колебательного контура или того же контура при других режимных условиях, например, связанных с необходимостью определения полосы пропускания на другом уровне у, отличном от уровня 0,707, что требует изменения коэффициента деления Кя делителя 27 (фиг 1) и изменения режима работы (программы) программно-управляющего блока 33 в соответствии с изложенным алгоритмом.Следует обратить внимание на особенность формирования заключительной фазы сигналов, вырабатываемых управляющим генератором 49 импульсов при переходе в исходное (нулевое) состояние (фиг.Зг) ВЯ-триггера 37 программно-управляющего блока 33 (фиг.2). Особенность эта проявляется в том, что управляемый генератор 49 импульсов заканчивает свою работу практически сразу после образования положительного перепада формируемого им второго импульса (фиг.Зд), форма которого приобретает вид остроконечного импульса, Это обусловлено тем, что после появления переднего фронта данного импульса, практически мгновенно повторяющегося на выходе делителя 45 частоты (фиг.2) и генератора 35 запускающих импульсов (фиг.1), практически сразу возвращается в исходное состояние и ВЯ-триггер 37 (фиг.2),на прямом выходе которого образуется . низкий потенциал (фиг.Зг)и управляемый генератор 49 импульсов прекращает свою работу, не успев совершить полный период своего колебания,Особенность возвращения в исходное состояние других функциональных блоков и подсистем измерительного устройства (фиг.1) проявляется в иаи более вероятных случаях, когда к моменту действия запускающего импульсФ в них содержится анализируемая инфор мация произвольной величины. Не. останавливаясь на алгоритме переклю . чения данных блоков и подсистем под влиянием очередного запускающего импульса (фиг,4 а) генератора 35, кото34 1406525 33 35 40 50 55 рый достаточно полно был изложен выше, охарактеризуем лишь поведениенекоторых структурных блоков устройства в ситуации применительно к фазесигналов, представленных на фиг,4,Независимо от того, в какой-быФазе обработки сигналов не находилисьфункциональные блоки измерительногоустройства, принудительный переход1 Ктриггера 6 под влиянием переднегофронта второго запускающего импульса(фиг.4 а) генератора 35 в исходноесостояние (в данный момент времени1 К-триггер 6 в этом состоянии уженаходится)Формирующее на прямомвыходе низкий (нулевой) потенциал(фиг,4 в), способствует снижению потенциала на выходе первого времяам плитудного преобразователя 7, однакопреобладающее значение имеет собственный разряд накопительного элемента данного преобразователя и его вы, ходное напряжение, снижаясь по экспо-кенте, устремляется к нулю (фиг.4 а)и увлекает за собой частоты первого , и второго управляемых по частоте ге-нераторов 1 и 22. Последнее сталовозможным благодаря тому что одно-временно ББ-триггер 19, возвращаясьв исходное (нулевое) состояние(фиг.4 ж), посредством первого и второго переключателей 18 и 24 подклю- , чил к низкоомным выходам первого и второго времяамплитудных преобразователей 7 и 30 соответственно первый и второй фильтры 21 и 25 нижних час, тот, выходное напряжение которых из; за относительно малых постоянных времени, реализуемых в таком состоянии,скачком изменившись в начальный мо.мент времени, быстро уравниваются(экспоненты в виде тонких линий нафиг,4 о и п) с выходными напряжениямисвоих времяамплитудных преобразователей 7 и 30,Синхронное уменьшение частот первого и второго генераторов 1 и 22практически не образует ощутимой разностной частоты на выходе преобразователя 2 и, тем самым, исключает возможность появления каких-либо импульсов (фиг.4 з) на выходе частотно-фазового компаратора 3 независимо от наличия на его втором входе сигнала ввиде уменьшенной делителем 2 частоту третьего генератора 26, котораяиз-за автоматического разряда накопительного элемента второго фильтра 25 нижних частот на малое выходное сопротивление второго времяамплитудногопреобразователя 30 (спадающая экспонента, показанная на фиг.4 п тонкойлинией), стала снижаться до своегоминимального значения, Следует отметить, что исключение возможностипоявления импульсов на выходе частот но-Фазового компаратора 3 (фиг.4 з)и блока 20 регистрации экстремума(фиг.4 е) во время действия запускающего импульса (фиг.4 а) не может отразиться на состоянии соответственно 15 1 К-триггера 6 и ВЯ-триггера 19 и вызывать ложное их срабатывание в любых ситуациях, включая самые неблагоприятные сочетания сигналов, действующих в функциональных блоках.20 Изменение частоты первого генератора 1 в соответствии с убывающим поэкспоненте к нулю управляющим напряжением (фиг.4 г) первого времяамплитудного преобразователя 7 сопровожда ется уменьшением сигнала, пропорционального второй производной, на пер.вом выходе блока 12 формирования нормированной характеристики второй производной, форма которого (фиг.4 д) 30 с точностью до масштабного коэффициента, учитывающего скорость перестройки частоты несущей частотно-модулированного испытательного сигнала, представляет собой зеркальное отображение левой ветви характеристики второйпроизводной.Первый и четвертый синхронные де-,модуляторы 13 и.16, находившиеся врежиме хранения информации в моментпрекращения работы 1 К-триггера 6,принудительно разряжают собственныеемкостные элементы памяти, причемчетвертый синхронный демодулятор 16начинает разряд по экспоненте(фиг,4 м) с уровня второй производной, хранившегося ранее на выходе второго синхронного демодулятора 14, а первый синхронный демодулятор 13, приобретший к этому времени нулевой потенциал (фиг.4 и) в результате уравновешивания адаптивной подсистемы формирования резонансной частоты сохраняет его без всякого изменения.Находившиеся в открытом для приема информации состоянии второй и третий синхронные демодуляторы 14 и 15 и получившие уровни сигналов соответственно . с первого выхода блока 12 формирования нормированной ха36 35 1406525 рактеристики второй производной и вы- и хода первого синхронного демодулято-. у ра 13, начинают следить заизменени- . п ем этих сигналов, повторяя их форму к (фиг.4 к и л соответственно). В итоге и5 разность потенциалов (фиг4 н)между н входами первого сравнивающего блоха т 17 по экспоненте приближается к нуле- б вому уровню (фиг.4 н) в соответствиис с изменением сигнала (фиг.4 м) на вьг в ходе четвертого синхронного демодуля" у тора 16, а между входами второго. д сравнивающего блока 23 сохраняется ф близкой к нулю. При этом выходное на с пряжение первого сравнивающего блока з 17 достаточно быстро приближается к нулевому уровню, а выходное напряжение второго сравнивающего блока 23 п сохраняется вблизи нулевого значения 20 (утолщенные линии, показанные нафиг.4 о и п).Таким образом, все функциональные блоки и подсистемы оказываются при- д веденными в исходное состояние и по 25 истечении времени задержки 0, ког- с да на выходе цифрового элемента 36 задержки снова появляется импульс н (фиг.4 б), измерительное устройство.и способно возобновить описанным вьппе 30 т способом процесс измерений. и 10 Формула изобретения ервый фильтр нижних частот, второй иравляемый по частоте генератор, реобразователь частоты, второй вход оторого подключен к второму выходу ервого управляемого по частоте геератора, и частотно-фазовый комиараор, а также второй сравнивающий лок, генератор запускающих импульов и последовательно соединенные торой фильтр нижних частот, третий правляемый по частоте генератор и елитель частоты с переменным коэфициентом деления, выход которого оединен с вторым входом частотно-фаового компаратора, причем информационные. входы первого и второго синхронных демодуляторов подключены к ервому выходу блока формирования нормированной.характеристики второй производной, второй выход которого соединен с модуляционным входом частотного модулятора, информационные вхоы третьего и четвертого синхронных демодуляторов подключены к выходам оответственно первого и второго синхронных демодуляторов, а их выходы агружены на соответствующие входы ервого сравнивающего блока, выход ретьего синхронного демодулятора доолнительно нагружен на один из входов второго сравнивающего блока, другой вход которого подключен к об-, щей шине устройства, управляющие вхо35 40 45 5055 1.Устройство для автоматического измерения параметров колебательных контуров, содержащее частотомер, блок вычисления отношения частот, четыре синхронных демодулятора, цифровой элемент задержки, два элемента.ИЛИ, 1 К- и ВЯ-триггеры, последовательно соединенные первый времяамплитудный преобразователь, первый управляемый по частоте генератор, частотный моду-. лятор, блок нормирования амплитудночайтотной характеристики, клеммы для подключения исследуемого колебательного контура, амплитудный демодулятор и второй выход которого соединен с управляющим входом блока нормирования амплитудно-частотной характеристики, блок формирования нормированной характеристики второй производной и блок регистрации экстремума, последовательно соединенные первый сравнивающий блок, первый переключатель, второй информационный вход которого подключен к выходу первого времяамплитудного преобразователя,ды первого и четвертого синхронных демодуляторов совместно с одним извходов первого времяамплитудного преобразователя подключены к прямомувыходу 1 К-триггера, а управляющиевходы второго и третьего синхронных демодуляторов совместно с другимвходом первого времяамилитудного преобразователя - к инверсному выходу1 К-триггера, К- и 1-входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, первые входы которых подключены к выходу частотно-фазового комиаратора, второй вход второго элемента ИЛИ посредством цифрового элемента задержки подключен к выходу генератора запускающих импульсов, соединенному с вторым входом первого элемента ИЛИ, В-входом ВЯ- триггера и установочными входами блока регистрации экстремума, первого и четвертого синхронных модуляторов, первого времяамплитудного преобразователяя, блока нормирования амплитудно- частотной характеристики и блока фор1406525 25 30 ных подсистем и блоков. Генераторпреобразователь 2 частоты, частотнофазовый компаратор 3, элементы ИЛИ4 и 5, ВЯ-триггер 6 и времяимпульсныйпреобразователь 7 образуют адаптивнуюподсистему, которая в автоматическомрежиме осуществляет поиск резонансной частоты. Блок 9 нормирования амплитудно-частотных характеристик,клеммы 10 для подключения исследуемыхКК, амплитудный демодулятор 11 иблок 12 формирования нормированнойхарактеристики второй производнойобразуют канал для формирования изме"рительной информации. В состав адаптивной системы формирования резонанс"ной частоты исследуемого КК входятдемодуляторы 13-16, блок 17 сравнения, переключатель 18, ВБ-триггер 19блок 20 регистрации экстремума,фильтр 21 нижних частот, управляемый 1Изобретение относится к электро- измерениям 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, представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- блок-схема программно-управляющего бло" ка; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие, принципдействия 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, 1 Кпо частоте генератор 22, Адаптивнаяподсистема формирования полосы пропускания исследуемого КК образованаблоком 23 сравнения, переключателем24, фильтром 25 нижних частот, генератором 26 и делителем 27 частоты спеременным коэффициентом деления.Блок 28 формирует информацию о добротности исследуемого КК. Компаратор29 напряжения, времяамплитудный преобразователь 30 образуют адаптивнуюподсистему ускорения процесса уравновешивания, а элемент 31 ЗАПРЕТ иделитель 32 - подсистему сигнализациио 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. 2триггер 6 и времяамплитудный преобразователь 7 образуют адаптивную подсистему формирования частотно-модулированного испытательного сигнала с 5 большой девиацией частоты, способнуюавтоматически перестраиваться в широком частотном диапазоне. Данная подсистема в автоматическом режимеосуществляет поиск резонансной частоты и обеспечивает относительноэтойчастоты требуемую девиацию частотыв пределах, заключенных между координатами точек перехода через нуль второй производной от амплитудно-частотной характеристики исследуемого коле":бательного контура. Дополнительнаячастотная модуляция испытательного . сигнала с малой девиацией частоты производится в частотном модуляторе 820 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.37 40652 мирования нормированной характеристики второй производной, соответствующие информационные входы блока вычисления отношения частот раздельно сое 5 динены с выходами второго и третьего управляемых по частоте генераторов, а управлякяцие входы первого переключателя соединены с соответствующими выходами ВБ-триггера, Б-вход которого подключен к выходу блока регистрации экстремума, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повьпнения быстродействия измерений, в него введены компаратор напряжения, вто рой времяамплитудный преобразователь, второй переключатель, элемент ЗАПРЕТ, , делитель частоты и программно-управ ляющий блок, при этом первый инфор-мационный вход второго переключателя подключен к выходу второго сравниваю щего блока, а его второй информацион-ный вход посредством второго времяам плитудного преобразователя соединен , ,с выходом компаратора напряжения, 25один из входов которого подключен кпервому выходу блока формированиянормированной характеристики второй производной, а другой соединен с об щей шиной устройства, выход второго30переключателя соединен с входом второго фильтра нижних частот., а его управляюшИе входы подключены к соответствующим выходам ВБ-триггера, прямой вход элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу частотно-фазового компаратот,ра, а выход посредством делителя частоты соединен с управляющим входомпрограммно-управляющего блока, первый, второй и третий информационные 40 входы которого подключены к выходамсоответственно второго и третьегоуправляемых по частоте генераторови блока вычисления отношения частот,Информационный и установочный входычастотометра подключены соответственНо к первому и второму выходам проГраммно-управляющего блока, устано.Вочный вход которого совместно с,установочным входом делителя частотыИ инверсным входом элемента ЗАПРЕТПодключен к выходу генератора запускающих импульсов,вход которогосоединен с третьим выходом программно-управляющего блока,2.устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что программно 5 38управляющий блок содержит ВБ- и Р- триггеры, мультиплексор, индикатор регистрируемых параметров, четыре переключателя, делитель частоты, первый и второй ограничители импульсов и элемент ИЛИ, а также последовательно соединенные управляемый генератор импульсов, дифференциатор импульсов и парафазный усилитель, прямой и инверсный выходы которого через первый и второй ограничители импульсов соединены с раздельными входами элемента ИЛИ, причем С-вход Р-триггера, первый вход первого переключателяи вход управляемого генератора импульсов подключены к прямому выходу ВБ-триггера, инверсный выход которого соединен с Ч-входом мультиплексора, соответствующие управляющие входы мультиплексора подключены к выходам Р- триггера, дополнительно прямой выход . Р-триггера соединен с входом второго переключателя, а его инверсный выход соединен с первым входом индикатора регистрируемых параметров, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходам второго переключателя, Р-вход Р-триггера подключен к выходу первого переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной программно-управляющего блока, а третий вход подключен к выходу управляемого генератора импуль,сов, соединенному посредством третье,:го переключателя со счетным входом делителя частоты, выход четвертого ,переключателя, управляющий орган которого сопряжен с управляющим органом второго переключателя, соединен с вторым информационным входом мультиплексора, первый информационный вход мультиплексора и соответствующиевходы четвертого переключателя являются соогветственно первым, вторым и третьим информационными входами программно-управляющего блока, а третий вход элемента ИЛИ совместно с установочным входом делителя частоты и В-входом ВБ-триггера - его устано" вочным входом, Б-вход ВЯ-триггера является управляющим входом данного блока, а выходы мультиплексора, элемента ИЛИ и делителя частоты - его соответственно первым, вторым и третьим выходами.1406525 г 0 Редактор Ю.Се Заказ 318841 ПодпСССР сное рытийаб., д,венно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн роиз О 7 уОц Составитель В,Стуканехред Л.Сердюкова Корректор Л,Патай Тираж 772В 1 ИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушская3 14065Формирование параметров для адаптивной подсистемы формирования частотно-модулированного испытательногосигнала производится с помощью соответствующих подсистем. В состав адаптивной подсистемы формирования резонансной частоты исследуемого колеба.тельного контура входят первый, второй, третий и четвертый синхронныедемодуляторы 13, 14, 15 и 16, первыйсравнивающий блок 17, первый переклю-.чатель 18, управляемый ВЗ-триггером19 и блоком 20 регистрации экстремума, а также первый фильтр 21 нижнихчастот и второй управляемый по частоте генератор 22.Адаптивная подсистема формирования полосы пропускания на соответствующем уровне исследуемого колебательного контура образована вторым сравнивающим блоком 23, вторым переключателем 24, вторым фильтром 25 нижнихчастот, третьим управляемым по частоте генератором 26 и делителем 27 частоты с переменным коэффициентом деления.Блок 28 вычисления отношения частот на .основании параметров адаптации, пропорциоиальных резонанснойчастоте и полосе пропускания на уровне 0,707, формирует информацию одобротности исследуемой колебательной системы,Компаратор 29 напряжения и второйвремяамплитудный преобразователь 30образуют адаптивную подсистему ускорения процесса уравновешивания, аэлемент 31 ЗАПРЕТ и делитель 32 частоты подсистему сигнализации о 40завершении процесса уравновешивания,Программно-управляющий блок 33позволяет по наперед заданной программе автоматически распределитьпоследовательно во времени измерительнув информацию, осуществить индикациюрегистрируемых параметров и выработать сигналы для автоматического илиручного управления измерительным устройством в целом,Измерение и индикация искомых параметров обеспечивается частотомером34, а синхронизация работы всех функциональных блоков и подсистем измерительного устройства осуществляетсягенератором 35 запускающих импульсови цифровым элементом 36 задержки.При этом первый времяамплитудныйпреобразователь 7, первый управляемый 25 4по частоте генератор 1 частотный модулятор 8, блок 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики и одна иэ, клемм 10 для подключения исследуедержки подключен к выходу генератора35 запускающих импульсов, соединенно25 6 5 14065му с вторым входом первого элементаИЛИ 4, В-входом ВЯ-триггера 19, инверсным входом элемента 31 ЗАПРЕТ иустановочными входами делителя 325частоты, программно-управляющегоблока 33, блока 20 регистрацииэкстремума, первого и четвертого синхронных демодуляторов 13 и 16, первого времяамплитудного преобразователя7, 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 нижних частот, второй управляемый по 2 Очастоте генератор 22, преобразователь2, второй вход которого подключен квторому выходу первого управляемогопо частоте генератора 1, и частотнофазовый компаратор 3 соединены после довательно.Соединены последовательно такжевторой сравниваюпщй блок 23, второйпереключатель 24, второй фильтр 25нижних частот, третий управляемый ЗОпо частоте генератор 26 и делитель 2частоты с переменным коэффициентомделения, выход которого соединен свторым входом частотно-фазового компаратора 3Второй информационныйвход второго переключателя 24 посредством второго времяамплитудного преобразователя 30 соединен с выходомкомпаратора 29 напряжения, второйвход которого подключен к общей шине 40устройства, а управляющие входы первого и второго переключателей 18 и24 соединены с соответствующими выходами ВЯ-триггера 19, Б-вход которо",го подключен к выходу блока 20 регистрации экстремума.Соответствующие информационныевходы блока 28 вычисления отношениячастот раздельно соединены с выходами второго и третьего управляемых по яОчастоте генераторов 22 и 26, а выходэлемента 31 ЗАПРЕТ через делитель 32частоты соединен с управляющим входом программно-управляющего блока 33,первый, второй и третий информационные входы которого подключены к выходамсоответственно второго и третье-.го управляемых по частоте генераторов22 и 26 и блока 28 вычисления отношения 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 импульсовПрограммно-управляющий блок 33 (фиг.2) содержит ВВ- и Э-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 соединенныеуправляемый генератор 49 импульсов,дифференциатор 50 импульсов и парафазный усилитель 51, прямой и инверсный выходы которого через первый ивторой ограничители .46 и 47 соединены с раздельными входами элемента,ИЛИ 48,При этом С-вход Р-триггера 38,первый вход первого переключателя 41и вход управляемого генератора 49 импульсов подключены к прямому выходуВБ-триггера 37, инверсный выход которого соединен с Ч-входом мультиплексора 39, Соответствующие управляющиевходы мультиплексора 39 подключены квыходам Э-триггера 38, дополнительнопрямой выход Р-триггера 38 соединенс входом второго переключателя 42,а его инверсный выход соединен спервым входом индикатора 40регистрируемых параметров, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходам второго.переключателя 42,Р-вход Р-триггера 38 подключен к выходу первого переключателя 41, второй вход которого соединен с общей шиной программно-управляющего блока33, а третий вход - подключен к выходу управляемого генератора 49 импульсов, соединенному посредством третьего переключателя 43 со счетным входом делителя 45 частоты. Выход четвертогопереключателя 44, управляющий органкоторого 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 и7 14065 третьим информационными входами 52, 54 и 54 программно-управляющего блока 33, а третий вход элемента ИЛИ 48 совместно с установочным входом де 5 лителя 45 частоты и В-входом ВБ-триггера 37 - его установочнымвходом 55. Я-вход ВЯ-триггера 37 является управляющим входом 56 данного блока 33, а выходы мультиплексора 39, элемента 10 ИЛИ 48 и делителя 45 частоты - соответственно первым, вторым и третьим выходами 57, 58 и 59.Устройство работает следующим образом. 15Все 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 тьей клеммой. Запускающий импульс (фиг.4 а) генератора 35, поступая через первый элемент ИЛИ 4 на К-вход 1 К-триггера 6, своим передним фронтом устанавливает последний в исход ное состояние с образованием единичного потенциала на инверсном выходе и нулевого - на прямом, что открывает для приема информации второй и третий синхронныедемодуляторы 14 и 15 и З 5 переводит в режим хранения инФормации первый и четвертый синхронные демодуляторы 13 и 16, Данный импульс, поступая непосредственно на В-вход ВБ- триггера 19, своим передним фронтом д 0 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.4 а), воздействуя на протяжении своей длительности на установочные входы блока 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики, блока 12 Формирования нормированной характеристики второй производной, перво 25 8го времяамплитудного преобразователя 7, первого и четвертого синхронных демодуляторов 13 и 16 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 вре. мя своей длительности появление каких-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 блоками 1 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 ем9 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.Второй синхронный демодулятор 14, 10 находясь в режиме приема информации, приобретает нулевой выходной потенциал, так как на его информационномвходе отсутствует какой-либо сигнал, , также как и на информационных входах 1 я , первого синхронного демодулятора 13 и блока 20 регистрации экстремума,По этой причине второй и третий синхронные демодуляторы 14 и 15 не нуждаются в принудительном стирании ин 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 производит 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 образованиемтаким образом остроконечного импульсатолько 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 нулевому значению и не влияет на состояние 45 ВЯ-триггера 19Первый .и второй фильтры 21 и 25нижних частот, будучи соединенными по средством первого и второго переключателей 18 и 24 соответственно с первым 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 1 Опреобразователей 7 и 30. В результате первый и второй управляемые по частоте генераторы 1 и 24 оказывают" ся электрически соединенными между собой по управляющим входам, имеют близкие частоты и управляются одновременно, причем в начальный момент времени их частоты соответствуют нккней границе частотного диапазона работы измерительного устройства, управляющие входы объединеныи 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 1 К-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 модуляторео 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.4 а), передает этот сигнал на вход исследуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 1 О.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 сохранению11 1406 максимального коэффициента передачи данных блоков в течение некоторого интервала времени даже и после окончания действия запускающего импульса (Фиг.4 а).5Запускающий импульс, появившийся на установочном входе 55 программно- управляющего блока 33 (фиг,2), устанавливает в исходное (нулевое) сос 10 тояние ВЯ-триггер 37 и делитель 45 частоты, беспрепятстненно проходит через элемент ИЛИ 48 на второй выход 58 программно-управляющего блока 33 и тем самым устанавливает в исходное 15 состояние частотомер 34 (фиг.1).Программно-управляющий блок 33 (фиг.2) находится н автоматическом режиме работы, при котором Р-вход Р-триггера 38 и счетный вход делите 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 ВЯ-триггера 37 в исходное состояние, сопровождающийся образованием на его прямом выходе нулевого : 30 потенциала, закрывает Р-триггер 38 и прекращает генерацию сигналов управляемым генератором 49 импульсов. Влияние же импульсных сигналов, возможно образуемых на выходе управляемого генератора 49 импульсов в результате переходного процесса, связанного с возвращением в исходное состояние как самого себя, так и ВЯ-триггера 37, полностью исключается благода- д 0 ря такой реализации делителя 45 частоты, при которой пока действует на его установочном входе запускающий импульс (фиг.4 а), переключения в нем не происходят, а дополнительный импульс, 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 ВЯ-триггера 37 воздействуя на Ч-вход мультиплексора 39, запрещает последнему передачу информации на свой выход независимо 525 12 3от того, что на его управляющих входах в рассматриваемый момент времениприсутствует неопределенный код свыхода Р-триггера 38, способный соединить один из информационных входовмультиплексора 39 с первым выходом5 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, необходимогодля совершения процесса измерения,индуцирует нулевое значение измеряемой величины. ОдноВременно с этим,имеющийся код на выходах Р-триггера38 устанавливает индикатор 40 регистрируемых параметрон в одно изсостояний индикации резонансной частоты Г,или добротности Я в соответствии с имеющимся единичным потенциалом на инверсном или прямом выходахР-триггера 38,По окончании переходных процессовв рассматринаемых подсистемах и Функциональных блоках и истечении длительности запускающего импульса (Фиг.4 а);,первый времяамплитудный преобразователь 7, блок 9 нормирования амплитудно-частотной характеристики, блок 12формирования нормированной характеристики второй производной, первый ичетвертый синхронные демодуляторы13 и 16 и блок 20 регистрации экстремума, возвращаясь в исходное. состояние, разрывают соответствующие .цепиразряда емкостных элементов памяти иподготавливаются к приему информации.Спустя некоторое предельно корот-кое время на выходе цифрового элемента 36 задержки появляется сравнительно короткий импульс, задержанный отоносительно начала отсчета на времяФ(Фиг.4 б), аналогичный импульспрй желании можно сформировать и спомощью заднего фронта запускающегоимпульса, который приводит в действиеадаптивную подсистему формированиячастотно-модулированного испытательногосигнала с большой девиацией частоты,Полученный импульс (фиг,4 б), проходя второй элемент ИЛИ 5 и воздействуя на Х-вход, опрокидывает 1 К-триггер 6 с образованием на его прямомвыходе единичного потенциала (фиг.4 в),а на инверсном - нулевого. Появлениетаких сигналов на выходах 1 К-тригге 1406525 14ра 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- О разование импульсных сигналов в первом времяамплитудном преобразователе 7, на выходе которого возникает линейно нарастающее напряжение (фиг,4 г). Это напряжение, поступая 5 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 преобразователя2 частоты. Такая ситуация стала возможной благодаря реализации, как отмечено выще, идентичности характеристик управления генераторов 1 и 22, а также достаточно малой постоянной З 0 времени первого фильтра 21 нижних частот, когда он соединен с выходом ,первого времяамплитудного преобразователя 7, и его накопительный элемент . успевает следить за изменением линей- З 5 но нарастающего напряжения, повторяя ход последнего (фиг.4 о).По мере увеличения несущей частоты первого управляемого по частоте генератора 1 и образования частотно Моделированного испытательного сигнала в частотном модуляторе 8 с беспрепятственной его передачей через блок 9 нормирования. амплитудно-частотной характеристики на вход иссле дуемого колебательного контура, подключенного к клеммам 10, приступает К работе канал формирования измерительной информации. При приближении Несущей частотно-модулированного ис 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 беспрепятственнопередаются на вход блока 12 формирования нормированной характеристикивторой производной. Блок 12 формирования нормированнойхарактеристики второй производной, осуществляя синхронную фазонечувствительную селекцию только второй гармонической составляющей, образует сину" соидальный 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 режимемаксимальные уровни .сигналов, пропорциональные 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 110(фиг.4 д).Образуемый на первом выходе блока 12 сигнал (фиг.4 д), пропорциональный нормированной характеристике второйпроизводной, одновременно поступаетна информационные входы первого и второго синхронных демодуляторов 13 и14, первый вход компаратора 29 напряжений и вход блока 20 регистрацииэкстремума, причем первый синхронный25 16адаптивных 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.4 о 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 суще- ственно не сказывается на работе из" . мерительного устройства, так как блок 20 регистрации экстремума срабатывает с некоторой ошибкой чуть позже момента достижения резонансав 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 дели 1514065 демодулятор 13 будучи открытым для приема информации, полностью воспринимает исходный сигнал (фиг.4 и). При переходе через нуль нормированной ха 5 рактеристики второй производнойсрабатывает компаратор 29 напряжений, который приводя. в действие адаптивную подсистему ускорения процесса уравновешивания, формирует на своем выходе перепад напряжения положительной полярности, превращающийся впоследствии в прямоугольные импульсы (импульсы, показанные штриховой линией на фиг.4 п) с длительностью, соответствующей времени пребывания второй производной выше нулевого уровня (второй вход компаратора 29 напряжения соединен с общей шиной устройства). 20Полученный 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.4 п)Это напряжение через второй переключатель 24 синхронно воспринимается вторым фильтром 25 нижних частот и передает- З 0 ся на вход третьего управляемого по частоте генератора 26, который по- вышая частоту, передает свой сигналчерез делитель 27 частоты с переменным коэффициентом деления на второй . З 5 вход частотно-фазового компаратора 3. Этот процесс будет происходить ,до тех пор, пока нормированная характеристика второй производной (фиг.4 д), не достигнет своего максимального 40 значения.При достижении данной характерис-. тикой своего максимума срабатывает блок 20 регистрации экстремума и на своем выходе формирует остроконеч ньяи импульс (фиг.4 е), который, воздействуя на Б-вход, изменяет состояние БЯ-триггера 19 с образованием на его инверсном выходе нулевого, а на прямом - единичного потенциала 50 (фиг.4 ж), переводящего первый и второй переключатели 18 и 24 в положе.ния, подключающие соответственно вход первого фильтра 21 нижних частот к выходу первого сравнивающего блока17 и вход второго фильтра 25 нижнихчастот к выходу второго сравнивающего блока 23 и, тем самым, замыкающие цепи отрицательной обратной связи