Измеритель мощности ультразвуковых технологических генераторов

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЮИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ(57) Изобретение может быть использовано для контроля и измерения активной мощности, отдаваемой ультразвуковыми технологическими генераторами (УЗТГ) в нагрузку. Измерительмощности УЗТГ содержит датчики 3 и4 напряжения и тока соответственно,многоканальные аттенюаторы 5,6 и коммутаторы 7,8, усилитель-ограничитель9, блок 10 задержки на четверть периода, переключатель 11 рода измерений, фазочувствительные выпрямители12,13, амплитудные модуляторы 14,15,генератор 16 частоты модуляции, аналоговый (А) перемножитель 17, фильт18 низкой частоты, А индикатор 19измеряемой мощности, формирователи20, 21, управляющих кодов, дешифраторы 22, 23 уровня, блок 24 указаниядиапазона и шкал, индикатор 25 диапазона измеряемой мощности, индикаторы 26 и 27 шкал напряжения и токасоответственно, цифровой индикатор28 измеряемой мощности. Измерительмощности высокопроизводителен и имеет расширенные частотный и динамический диапазоны. 1 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительным средствам, применяемым в ультразвуковых технологическихсистемах например, для контроля иизмерения активной мощности, отдаваемой ультразвуковыми технологическими генераторами в нагрузку, а такжереактивной мощности при контролесогласования генератора с нагрузко .10Цель изобретения - расширение частотного и динамического диапазонов иповышение производительности изме рителя мощности ультразвуковых технологических генераторов, 15На чертеже изображена блок-схемаизмерителя мощности ультразвуковыхтехнологических генераторов.Измеритель мощности ультразвуковых , технологических генераторов содержит 20 ; подключенные к технологическому гене" , ратору 1 и нагрузке 2 паралелльнодатчик 3 напряжения и последовательно с нагрузкой датчик 4 тока, двамногоканальных аттенюатора 5 и 6, 25два многоканальных коммутатора 7 и 8, , усилитель-ограничитель 9, блок 10 за. держки на четверть периода, переключатель 11 рода измерений, два Фазочув ствительных выпрямителя 12 и 13, два 30 ,амплитудных модулятора,14 и 15, гене,ратор 16 частоты модуляции, аналого;вый перемножитель 17, фильтр 18 низкой частоты, аналоговый индикатор 19 ,измеряемой мощности-, два Формировате ля 20 и 21 управляющих кодов, два дешифратора 22 и 23 уровня, логический блок 24 автоматического указания диапазона и шкал, индикатор 25 ;диапазона измеряемой мощности инди катор 26 диапазона измеряемого нап ряжения, индикатор 27 диапазона измеряемого тока и цифровой индикатор 28 измеряемой мощности.45Выходы многоканальных аттенюаторов 5 и 6 подключены разрядными шинами к соответствующим входам И-канальных коммутаторов 7 и 8. Выход многоканального коммутатора 7 подключен на вход усилителя-ограничителя 9 и первый вход первого фазочувствительного выпрямителя 12, а выход многоканального коммутатора 8 подключен на вход второго Фазочувствительного выпрямителя 13, На второй55 вход фазочувствительного выпрямителя 12 подключен выход усилителя-ограничителя 9. На второй вход второго фазочувствитедьного выпрямителя 13 подключен выход блока 10 задержки импульсов на четверть периода, вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя 9. Между выходом и входом формирователя задержки на четверть периода подключен переключатель 11 рода измерений. Выходы фазочувствительных выпрямителей подключены на первые входй амплитудных модуляторов 14 и 15 соответственно, на вторые входы которых подключен выход генератора 16 частоты модуляции. Выходы модуляторов подключены на соответствующие входы аналогового перемножителя 17. Выход перемножителя подключен на вход Фильтра 18 низкой частоты, а выход. фильтра подключен к аналоговому индикатору 19 измеряемой мощности и к аналоговому входу цифрового индикатора 28 измеряемой мощности.К кодовым входам многоканальных коммутаторов 7 и 8 подключены с помощью И -разрядных шин кодовые выходы "Вых.1" формирователей 20 и 21 управляющих кодов соответственно. На первый и второй входы Формирователей управляющих кодов подключены первый и второй выхоДы дешифраторов 22 и 23 уровней соответственно.Аналоговые входы дешифраторов 22 и 23 уровней "Вх.1" подключены на выходы Фазочувствительных выпрямителей 14 и 15 соответственно. Кроме того, потенциальные выходы "Вых.2" формирователей управляющих кодов соединены с соответствующими разрешающими входами многоканальных коммутаторов, а установочные выходы "Вых.3" Формирователей 20 и 21 управляющих кодов подключены к установочным вхо- . дам "Вх.2" дешифраторов 22 и 23 уровней соответственно.На первый Ю 1-канальный вход логического блока 24 автоматического указания диапазона и шкал подключен соотйетствующнй Б -канальный выход первого Формирователя 20 управляйщих кодов, а на второй Я-канальный вход этого же блока подключен соответствующий Ю "канальный выход "Вых.1" второго формирователя 21 управляющих кодов,Первый И -канальный выход логического блока 24 автоматического указания диапазона, и шкал подключен на соответствующий вход индикатора 25 диапазона измеряемой мощности и3 140650 параллельно на аналогичный вход цифрового индикатора 28 измеряемой мощности, Второй М"-канальный выход блока 24 подключен на аналогичный вход5 индикатора 26 диапазона измеряемого напряжения. Третий И"-канальный выход блока 24 подключен на соответствуюащий вход индикатора 27 диапазона измеряемого тока. 10Измеритель мощности ультразвуковых технологических генераторов ра ботает следующим образом.Нагрузка 2 генератора 1 характеризуется комплексным импедансом,К- И (е,Амплитуда тока нагрузки через амп.литуду напряжения генератора выражается равенствомП1фв //Аналоговый сигнал на выходе первого фазочувствительного выпрямителя будет пропорционален 0 , посколькуна.его рабочий и опорный входы поступают синфаэные напряжения, а на З 0выходе второго Фазочувствительноговыпрямителя напряжение будет пропорционально 1 соз (при коротко замкнутом положении переключателя 11 рода измерений) и 1 щ ви Ч (при его размыкании), поскольку сигналь 1 на . опорном и рабочем входе будут сдвинуты по фазе в первом случае на ( и на. Ч +90 во втором случае. В первом случае на входы аналогового 4 О перемножителя поступают промодулированные по амплитуде в модуляторах 14 и 15 соответственно с низкой частотой модуляции генератора 16 сигналы, амплитуда которых пропорциональ на Пи 1 соз соответственно, а во втором случае поступают сигналы, амплитуда которых пропорциональна Ощ и 1 эЫ ц соответственно. Выходные напряжения аналогового перемножителя бо будут пропорциональны в первом случае активной мощности, а во втором- реактивной мощности ультразвукового технологического генератора. Высокочастотные составляющие удвоенной частоты и более высокие) на выходе аналогового перемножителя подавляются с помощью низкочастотного Фильтра 18 поэтому индикатор. 19 показываетФ 1амощность сигналов, соответствующую заданному положению автоматически . переключаемых аттенюаторов в каналах напряжения и тока, Фактическую мощность получают, перемножая показания индикатора .диапазона и аналогового индикатора. Цифровой индикатор 28 измеряемой мощности позволяет контролировать работу измерителя мощности и имеет динамический диапазон, равный 120 дБ, причем показывает фактически измеряемую мощность.Переключение многоканальных коммутаторов осуществляется автоматичес ки (без участия операторас помощью формирователей 20 и 21 и дешифраторов 22 и 23, при этом осуществляется автоматическое указание диапазонамощности, которое необходимо при пользовании аналоговым индикатором, что достигается с помощью логического блока 24 автоматического указания диапазона и шкал и подключенных к нему индикаторов 25, 26 и 27 диапазонов измеряемых мощности напряжения и тока соответственно, Формирователи 20 и 21 вырабатывают кодовые комбинации сразу после включения прибора, при которых на входы фазочувствительных выпрямителей поступают сигналы с максимальным ослаблением,.Дешифраторы 22 и 23 анализируют эти сигналылпо уровню: "уровень больше номинального", "номинальный" или "меньше но минального", Если сигнал номинальный или больше номинального, то начальная кодовая;комбинация остается неизменной, Если сигнал меньше номинального то кодовая комбинация на выходе соответствующего Формирователя инкрементируетсяфна единицу, при этом на вход соответствующего фазочувствительного выпрямителя сигнал поступает на ступень с меньшим ослаблением. После этого в соответствующем дешифраторе уровня производится логическии анализ нового уровня сигнала. Если сигнал оказывается снова меньше номинального, то кодовая комбинация на выходе формирователя снова инкрементируется. Если после очередного инкрементирования сигнал оказывается номинальным, т.е, Оказывается в заданных пределах (например, в заданных пределах напряжения, равных 1-3 В), то кодовая комбинация на выходе формирователя сохраняется неизменной. Если сигнал на входах фаФормула изобретения Составитель ВЕгоровТехред А,Кравчук Корректор М.Васильева Редактор АРевинЗаказ 3187/40 тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035; Москва, Ж, Раушская наб д, 45Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 5 140 б 5 зочувствительных вынрямителей 12 и 13 окажется по какой-то причине выше номинального, то кодовая комбинация на выходе соответствующего формирбва. теля 20 или 21 декрементируется на единицу и производится снова анализ уровня в соответствующем дешифраторе 22 или 23 уровня.Логический анализ уровней произ"10 водится дешифраторами 22 и 23 асинхронно после возникновения начальной и поспедующих кодовых комбинаций на их выходах. При каждом изменении сос, тояния кодового выхода формирователя , на другом его выходе вырабатываетсяустановочный импульс, который под-готавливает дешифратор уровня к последующему логическому анализу уровня. Измеритель мощности ультразвуко-вых технологических генераторов, со"- , держащий датчик напряжения, подклю"- ченный к выходу генератора и к нагрузке, датчик тока, подключенный последовательно с нагрузкой генератора два, аттенюатора, входы которых соединены с выходами датчиков тока и напряжения аналоговый перемножитель, логический блок указания диапазона и шкал, фильтр нижних частот и аналоговый индикатор измеряемой мощности подключенные к выходу перемножителя35 индикаторы диапазонов измеряемых мощности, напряжения и тока, подключенные к соответствующим выхоцам логического блока указания диапазонов. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения частотчого и динамического диапазонов и повышения производительности, в него введены соответственно числу информационных каналов два фазочувствительных выпрямителя, два амплитудных модулятора и генератор частоты модуляции,усилитель-ограничитель, блок задержки на четверть периода, переключатель рода измерений, два многоканальных коммутатора, два формирователя управляющих кодов, два дешифратора уровня цифровой индикатор измеряемой мощности, причем выходы аттеню-раторов подключены на соответствующиевходы многоканальных коммутаторов, квыходам которых подключены первыевходы фазочувствительных выпрямителей,выходы фазочувствительных выпрямителей подключены через амплитудные модуляторы, соединенные вторыми входамис генератором частоты модуляции, ксоответствующим входам аналоговогоперемножителя, выход многоканальногокоммутатора в первом информационномканале подключен через усилитель-ограничитель к второму входу фазочувстзительного выпря 1,нтеля в первом информационном канале и через зтот жеусилитель-ограничитель и блок задерж"ки на четверть периода, между входоми выходом которого подключен переключатель рода измерений, подключенк второму входу фазочувствительноговыпрямителя во втором информационном канале, ,выходы фазочувствительных выпрямителей подключены к входамдешифраторов уровней, выходы дешифраторов уровней поцключены к соответст-вующим входам формирователей управляющих кодов,. выходы последних подключены к кодовым входам многоканальныхкоммутаторов и к соответствующим вхо. -дам логического блока указания диапазонов, причем первый выход логическо-:го блока указания диапазонов подключен к цифровому входу цифрового индикатора мощности, к аналоговомувходу которого подключен выход фильтра нижних частот, причем аттенюаторывыполнены многоканальными,