Устройство для измерения собственной частоты резонансной системы

,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЧИТЕТПО ИЗОБРЕТЕ ИЯМ И ОТИРЫТИВ 4,ПРИ ГКНТ ССООПИСАНИЕ ИЭ 42) 4288926/ 122) 23.07. 87(53) 621.317 (088.8)1,56) Авторское свидетельство С587415, кл. С 01 й 27/28,.11,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯГЕННОЙ ЧАСТОТЫ РЕЗОНАНСНОЙ СИС(57) Изобретение относится к иФельной.технике и может быть иковано н устройствах определендиаметров резонансных систем. Цизобретения я;:ляется повышение Изобретение относится к и=,меричельной технике и может быть испольеовано н устройствах определения пар".метр он р ез он ансных систем,Цель изобретения - повышение точности измерения,На фиг,.1 показана структурнаяэлектрическая схема устройства: нафт,2 - временная диаграмма его работы,Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 меандр:, формирователь 2 треугольных импульсов, элемент 3 выборки-хранения,управляемый генератор 4, выход которого подсоединен к первой входнойклемме устройства и к первому входублока 5 измерения, к второй входнойклемме устройства подсоединены последовательно соединенные амплитудныйдетектор 6, усилитель 7 и пиковый ности измеренияВ устройстве производится определение экстремальногозначения напряжения амплитудно-частотной характеристики исследуемойрезонансной системы, Измерение частот пр оиз водится. в точках опорногоуровня 10 с измеряемым сигналомП , Использование в устройстве геИ 3нератора меандра, формирователя треугольных импульсов, логического эле-,мента и линии задержек позволяетуменьшить погрешность измерения,обусловленную временными задержками аппаратуры, в частности компаратора,1 з,п. ф-лы, 2 ил. детектор 8, вход которого подсоединен к первому входу компаратора 9,а выход компаратора подсоединен кустановочному входу ВБ-триггера 10,ныход усилителя 7 - к второму входукомпаратора 9, выход КБ-триггера 10подключен к входу первой линии 11задержки, к первому входу элементаИ 12 и к управляющему входу элемента 3 выборки-хранения, Выход генера -тора меандра подключен к второмувходу элемента И 12, выход которогосоединен непосредстненно с Ч-входомзаписи регистра сдвига 13, а черезвторую линию 14 задержки - с тактовым Т-входом, К информационным входам регистра сдвига подключены выход;ные разряды счетчика 15, являющиесяинформационными выходами блока 5 измерения, к входу сброса 15 счетчика, являющемуся вторым входам блокаизмерения, через первый дифференциатор 16 подключен выход второй линии 14 задержки. Выходные разряды регистра 13 сдвига подключены к соответ 5 ствующим входам индикатора 17, Выход первой линии 11 задержки подключен к входу запуска одновибратора 18, который является третьим входом блока измерения, выход одновибратора 18 1 О подключен к управляющему входу ключа 19, являющемуся синхронизирующим выходом блока измерения,который через второй дифференциатор 20 подключен к. входам сброса КБ-триггера и пи кового детектора 8, причем выход ключа 19 подключен к счетному входу счетчика 15. Счетчик 15, одновибратор 18 и ключ 19 образуют блок 5 измерения. 2 ОУстройство работает следующим образом.С выхода генератора 1 меандра прямоугольные импульсы со скважностью= 2 (фиг.2 а) поступают на вход фор.25 мирователя 2 треугольных импульсов, преобразующего прямоугольные импульсы в симметричные треугольные (фиг.2 б). Лийейно изменяющийся сигнал поступает на аналоговый вход 3 О элемента 3, выборки-хранения и в режиме выборки передается на вход управляемого генератора 4 (фиг.2 в), Выходная частота управляемого генератора 4 является линейной функцией входного напряжения Г ц = = М(П(с; на его выходе возникают высокочастотные колебания, которые подаются на исследуемую резонансную систему; так как на входе управляемого генератора воздействует линейно. изменяющееся напряжение, на его выходе высокая частота тоже меняется линейным законом, который, воздействуя на исследуемую резонансную систему, 45 на ее выходе вызывает изменение амплитуды напряжения ВЧ-колебания, Последний соответствует закону изменения АЧХ исследуемой резонансной система и после детектирования на выходе амп О литудного детектора 6 выделяется огибающая - видеоимпульс (фиг.2 г).Далее видеоимпульс через усилитель 7 поступает на первый вход пико-вого детектора 8 и на второй вход компаратора 9. Пиковый детектор 8 Фиксирует экстремальное значение видео- импульса. Компаратор 9 срабатывает при напряжении на выходе усилителя меньшем, чем экстремальное значение, зафиксированное пиковым детектором 8, При этом компаратор 9 изменяет свое состояние и, воздействуя на установочный вход КБ-триггера 10,переводит его в единичное состояние (фиг.2 д). Далее сигнал высокого уровня с выхода КБ-триггера 10 поступает на управляющий вход элемента 3 выборки-хранения и переводит его в режим хранения. С этого момеита запоминается мгновенное значение напряжения, поступающего от Формирователя треугольных импульсов 2. На выходе элемента 3 выборки-хранения фиксируется это напряжение, которое вызывает Фиксацию частоты на выходе управляемого генератора 4. На выходе КБ-триггера 10 передний фронт сигнала с помощью первой линии 11 задержки задерживается на дГ 1 З, времени (фиг,2 к) и поступает на вход запуска одновибратора 18.Линия 11 задержки предназначена для задержки положительного фронта 1. поступающего на ее вход, на время, необходимое для перехода элемента 3 выборки-хранения из режима выборки в режим хранения с целью предотвращения поступления ложных импульсов на счетчик 15, Одновибратор 18 бормирует прямоугольный импульс (фиг,2 л), длительность которого определяет время измерения частоты из, Положительный прямоугольный импульс открывает ключ 19, измеряемая частота поступает на счетный С-вход счетчика 15 и происходит измерение частоты Е . После истечения времени измерения ключ 19 закрывается и на счетчике 15 прекращается прохождение ВЧ-импульсов, К этому времени в счетчике записан код, соответствую-. щий частоте Е., На синхронизирующем выходе блока 5 измерения Формируется задний фронт прямоугольного импульса (фиг,2 л), что вызывает Формирование на выходе второго дифференциатора 20 импульса (Фиг.2 м), который сбрасывает пиковый детектор 8 и переводит КБ-триггер 10 в нуле-.вое состояние. Низкий уровень навыходе КЯ-триггера воздействует на ,управляющий вход элемента выборкихранения и переводит его из состояния хранения в состояние выборки.Этим первая половина цикла заканчивается.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Во второй половине цикла, аналогично изложенному, измеряется частота Г на том же уровне, что и Г. Разница заключается в том, что напряжение на выходе Формирователя треугольных 2 импульсов линейно изменяется в обратную сторону предыдущего. После завершения измерения частоты Г в счетчике 15 Фиксируется код суммы двух частот Г + Г. В следующем цикле измерения перед измерением первой частоты с выхода элемента И 12 (Ыг.2 ж) передний Фронт воздействует на вход записи регистра 13 сдвига и код в счетчике 15, соответствующий сумме Г + Г частот, переписывается в регистр 13 сдвига, Лалее с выхода элемента И 12 передний Фронт задерживается с помощью второй линии 14 задержки на а 7 времени (Лиг,2 з), которое необходимо для записи кода в регистре 13 сдвига, и задержанный передний фронт поступает на тактовый вход регистра 13 сдвига. При этом код, хранившийся в регистре 13 сдвига, сдвигается на один разряд вправо, а счетчик 15 коротким импульсом с выхода первого дифференциатора 1 б (Фиг.2 и) сбрасывается в нуль, Таким образом происходит деление кода на два и код в регистре 13 сдвига соответствует выражению (Г + Е)/2.Таким образом, в устройстве про - изводится определение экстремального значения напряжения АЧХ исследуемой резонансной системы, и на уровне, вблизи экстремального значения, измеряются частоты Й, при увеличении частоты и Г при уменьшении частоты, среднее значение которых определяет собственную частоту резонансной системы.Для выбора оптимального быстродействия целесообразно период цикла измерения Т и крутизну характеристики импульсов треугольной Формы (фиг.2) выбрать, таким образом, чтобы сохра - нялись условия Т4 .л+ "им ф где 1 - временной диапазон измерения собственной частоты;Сд - время измерения частоты;01 - временная задержка линии11 задержки,Напряжение Б в точках В и С (Фиг.2 б) с абсциссами 3/8 Т и 5/8 Т соответствует верхнему пределу измерения собственной частоты, и напряжение Пн в точках Л и 0 (Фнг,26)Т 7с абциссами -- и -- Т соответству 8 8 ет нижнему пределу измерения. Формула изобретения 1, Устройство для измерения собственной частоты резонансной системы, содержащее управляемый генератор,вЫ- ход которого подключен к первой входной клемме устройства, блок измерения, к первому входу которого подключен выход управляемого генератора, амплитудный детектор, вход которого подключен к второй входной клемме устройства, компаратор и индикатор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерения,в него дополнительно введены последовательно соединенные генератор меандра, формирователь треугольных импульсов, и элемент выборки-хранения,первую и вторую линии задержки, элементИ, усилитель, первый и второй дифференциаторы, пиковый детектор, регистрсдвига и КБ-триггер, причем выходКЯ-триггера подключен к входу первойлинии задержки, к первому входу элемента И и к управляющему входу элемента выборки-хранения, выход которого подключен к входу управляемогогенератора, выход генератора меандраподключен к второму входу элементаИ, выход которого соединен с входомзаписи регистра сдвига непосредственно и через вторую линию задержки с тактовым входом регистра сдвига,к информационным входам регистрасдвига подключены информационныевыходы блока измерения, к второмувходу блока измерения через первыйдифференциатор подключен выход второй линии задержки, выходные разрядырегистра сдвига подключены к соответствующим входам индикатора, г:ходпервой линии задержки подключен ктретьему входу блока измерения,синхронизирующий выход которого черезвторой дифференциатор соединен свходом сброса Ю-триггера и входомсброса пикового детектора, выход которого через компаратор подключенк установочному входу Ю-триг гер а,выход амплитудного детектора черезусилитель соединен с входом пиково1583875 Составитель В.Величкидактор А,Козориз Хехред Л,Сердюкова ова; Корре р О,К Заказ 2252 Тираж 55 ч ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская нодписноеоткрытиям при ГКНТ СССР., д. 4/5 иэводстяецно-издательский камбинас Патент, г. 3 жгород, ул. Гагарина,и н г го детектора и с вторым входом кг;1: и аратор а.2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок измерения выполнен в виде одновибратора, счетчика и ключа, вход которого соединен с первым входом блока измерения, а выход подключен к счетному входу счетчика, выходные разряды:четчика соединены с информационными выходами блока измерения, а вход сброса счетчика - с вторым входом блока измерения, третий вход блока измерения соединен с входом запуска одновибратора, выход которого подключен к управляющему входу ключа и к синхроцизирующему выходу блока изме О р ения.