Устройство для измерения добротности колебательных контуров

ЗО)01 К 27 26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСГВУ ГОСУЦАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧЯфЫТИЙ(56) 1. Измеритель добротностиЕ 4-11. Техническое описание и инструкция по эксплуатации,2. Авторское свидетельство СССРф 7503891 кл С 0127/26 ф28.07,80 1,прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ,ЦОБРОТНОСТИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ,содержащее перестраиваемый генераторвысокой частоты, выход которого соединен с первым входом блока измерения частоты и отношения частот и с./первым входом частотного модулятора,второй вход которого через первыйключ соединен с выходом первого перестраиваемого генератора низкойчастоты и с вторым входом блока изме"рения частоты и отношения частот,а выход частотного модулятора черезизмерительный блок, содержащий входной и выходной элементы связи, измерительный конденсатор и зажимыдля подключения измеряемого двухполюсного индуктивного характера,соединен с входом индикатора настрой"кй, о т л и ч а ю щ е с с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счетобеспечения измерения:эффективнойдобротности. в него введены дополнительный конденсатор переменнойемкости, второй и третий ключи ивторой перестраиваемый генераторнизкой частоты, при этом дополнительный конденсатор переменной емкости через второй ключ соединенпараллельно с измерительным конденсатором и его ротор механическижестко связан с ротором измерительного конденсатора одной осью, выход второго перестраиваемого генератора низкой частоты через первыйклич соединеч с вторым входом частотного модулятора, а через третийключ - с первым входом блока измерения частоты и отношения частот.Изобретение относится к радио- измерительной технике и может быть использовано для измерения добротности, тангенса угла потерь диэлектриков, активного сопротивления, емкости и индуктивности.Известно устройство для измерения добротности резонансных контуров, содержащее лерестраиваемый генератор высокой частоты измери О тельный блок, содержащий входной и выходной элементы связи, измерительный конденсатор и зажимы для подключения измеряемого двухполюсника индуктивного характера, измеритель ную схему Я .однако данное устройство измеряет только эффективную добротность двухполюсника индуктивного характера (т.е, добротность с учетом его собственной емкости не измеряет, дуб ротность двухполюсника индуктивного характера без учета ее собственной емкости. При этом измерение эффективной добротности производится с 25 относительно большой погрешностью за счет частотной зависимости коэффициентов связи измерительного колебательного контура с внешними цепями через входной и выходной элементы связи, так как добротность колебательного контура в данном устройс,зе определяют выражениемЦ(1)У и. и 35 где 111, 112 - сЬответственно входноеи выходное напряжения измерительного блока;п, п 2 - коэффициенты связивходного и выходного 4 О элементов связи,в котором п 1 и ц 2 считают постоянными величинами во всем рабочем диапазоне частот.Погрешность измерения эффективной 45 добротнос.и за счет частотной зависимости элементов связи в указанном устройстве достигает 157 в диапазоне частот 30-300 ИГц.Наиболее близким к изобретению 50 по технической сущности является устройство для измерения добротности колебательных контуров, содержащее перестраиваемый генератор высокой частоты (ГВЧ), подключенный к одному 55 входу частного модулятора, выход кото. рого подключен к измерительномублоку, содержащему измерительный кон денсатор, входной и выходной элемен-.тысвязи и зажимы для подключенияизмеряемого двухполюсника индуктивного характера, выход которого подключен к входу индикатора настройки1 а 1 а 1 литудному детектору),. блок/поиска резонансной частоты, включающий блок выделения первой производной по частоте и куль-орган, входом подключенный к выходу амплитудного детектора, а первым выходом -к входу блока выделения второйпроизводной по частоте, второй нульорган, два запоминающих блока, перестраиваемый генератор низкойчастоты ,ГНЧ), выход которого через(ключ подключен к второму входу частотнога модулятора, блок измерения частоты и отношения частот, входы щих устройств, частотного модулятораи ключа подключены к соответствующимвыходам блока управления 121,Известное устройство Обеспечиваетизмерение добротности двухполюсникаиндуктивного характера (т.е. добротности без учета его собственной емкости 1 н не обеспечивает измерениеэффективной добротности двухполюс- .ннка (т.е. добротности с учетомес о собственной емкости), Однаков данном устройстве исключаетсяпогрешность измерения добротности,обусловлечная частотной зависимостьюэлементов связи измерительногоблока, так как добротно: т.ь олределяется по формуле 1=О 70/Г,2,с где К - собственная резонансная частота колебате.11 ьяогоконтура",2,5 Г - пОлоса продускаяия колеба ") амплн.ерис -тельного контура ме точками перегиба е 1 тудн О-.ча сО т 11 ои,: атики (А 1 Г,Цель изобретения расширфункциональньи Возможноствйства за счет обеспеченя изм 1 Е е ОРН;.5 которого подключены к вьгсодам перестраиваемых ГНЧ и ГВЧ, и блок управления, при этом входы запоминающихустройств подключены к выходамсоответствующих нуль-органов, выходы -к соответствующим входам ГНЧ и ГВЧ,а управляющие входы нуль-.органов,блоков выделения первой и второйпроизводных по частоте, запоминаю(3) 3 11эфФективной добротности днухполюсяика индуктивного характера (т.е, добротности двухполюсника с учетомего собственной емкости).Поставленная цель достигаетсягем, что в устройство для измерениядобротности колебательных контурон,содержащее перестоаиваемый генераторвысокой частоты, выход которогосоединен с первым входом блока измерения частоты и отношения частотй с первым входом частотного модулятора, второй вход которого черезпервый ключ соединен с выходом первого перестраиваемого генератора низкой частоты и с вторым входом блока измерения частоты и отношениячастот, а выход частотного модулятора через измерительный блок,содержащий входной и выходной элементы связи, измерительный конденсатор и зажимы для подключения измеряемого двухполюсника индуктивногохарактера, соединен с входом индикатора настройки, введеныдополнительный конденсатор переменной емкости, второй и третий ключи и второй перестраиваемый генератор низкойчастоты, при этом дополнительныйконденсатор переменной емкости черезвторой ключ соединен параллельнос измерительным конденсатором и егоротор механически жестко связан сротором измерительного конденсатораодной осью, выход второго перестраиваемого генератора низкой частотычерез первый ключ соединен с вторымвходом частотного модулятора, ачерез третий ключ - с первым входом блока измерения частоты и отношения частот,На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит перестраиваемый генератор 1 высокой частоты, выход которого подключен к первому входу частотного модулятора 2 и через первый вход ключа 3 соединен с первым входом блока 4 измерения частоты и отношения частот, перестраиваемый генератор 5 низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом блока 4 измерения частоты и отношения частот и через первый вход ключа 6 - с вторым входом частотного модулятора 2, перестраиваемый генератор 7 низкой частоты, выход которого соединен через второй вход ключа 3 с первым входом блока 4 измерения частоты и отношения частоти через второй вход ключа 6 - свторым входом частотного модулятора 2,Выход частотного модулятора 2соединен с входом измерительногоблока 8, содержащего последовательно включенные входной элемент 9связи, измеряемый двухполюсиик 10индуктивного характера и измерительный конденсатор 1 1, параллельчо которому через ключ 12 включен дополнительный конденсатор 13 переменнойемкости, ротор которого механическижестко связан с ротором конденсатора11 одной осью из изоляционного материала, и выходной элемент 14 связи.Выход выходного элемента 14 связиподключен к входу индикатора 15настройки.Устройство работает следующимобразоьПри измерении добротности двух-пслюсника индуктивного характера1,без учета его собственной емкости)включают ключ 3 нположение 1, выключают ключи 6 и 12, генератор 1 высокой частоты настраивают иа собственную резонансную частотуксо 36лебательного контура измерительногоблока 8 по экстремуму его амплитудно-частотной характеристики АЧХ) спомощью индикатора 15 настройки,Резонансную частоту колебательного контура частоту генератора 1) 5 измеряют блоком 4. Далее включаютключ 6 н положение 1 и изменяютчастоту Р генератора 5 низкой часто 1ты. В результате на выходе частотного модулятора 2 частота напряжения ф изменится на величину 11=7.При заданной обобщенной расстрой-.ке а.=.1 колебательного контура измерительного блока 8 часто.у генератора5 изменяют до значения, при котором 45 уровень напряжения на выходе измерительного блока 8 станет равным0,7 от своего максимального значения.Изменение уровня контролируют индикатором 15, а установленная частотагенератора 5 Р 1=ЬЕ определяет половину полосы пропускания колебательногоконтура блока 8. Сигнал с частотойР 1 поступает на второй вход блока 4.При этом добротность измеряемогоднухполюсника 10 определяется отноше1126897 3которое измеряют блоком 4, Данныйрежим аналогичен режиму измерениядобротности, осуществляемому в прототипе,При измерении эффективной добротности двухполюсника т.е, добротности с учетом его собственной емкости)включают ключи 3 и 6 в положение Пи ключом 12 подключают конденсатор13 параллельно конденсатору 11. 1 ОПри этом емкость измерительногоконденсатора изменяется в (1+и) раэ(исопэ 1 - заданное значение отношения емкости конденсатора 13 к емкости конденсатора 11), изменяя 15собственную резонансную частоту колебательного контура на величину 12.Изменением частоты Р генератора 7низкой частоты устанавливают по индикатору 15 максимум выходного напряжения колебательного контура блока8,Б результате на выходе частотногомодулятора 2 устанавливается частота, равная 25Г Ео Ь 9г е :р, - частота генератоРа 7сигнал с которого поступает на первый входблока 4. ;ЯПри выборе величины п:,.0,05 по,гчим следующее соотношение: С 2 ьЦгГ,Щ Е . (4)пй пИгде С 1, - емкость измерительного3конденсатора 11;С=С +С 1,- суммарная емкость колебательного контура,включая собственную емкость измеряемого двух"полюсника 10.Известно, что , эффективная добротность двухполюсника индуктивногохарактера с учетом его собственнойемкости определяется(5)Таким образом,. подставляя в выра-.жение (5) значения из выражейий 1,3)и 1,4)р получим(6)п Р 1ук азанная добротно сть непа с редственно измеряется блоком 4.Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет более широкие функциональные возможности, так как позволяет с относительно высокой точностью производить измерение одновременно как добротности, так и эффективной добротности (т,е.добротности с учетом их собственной емкости) двухполюсников индуктивнога характера на высоких частотах до 300 МГц).Погрешность измерения добротности двухполюсников индуктивного характера без учета их собственной емкости в предлагаемом устройстве та же, что и в прототипе, так как измерение указанной добротности производится в обоих устройствах аналогично, и источники погрешности одинаковы,При этом погрешность иэмерения эффективной добротности двухполюсников индуктивного характера определяетсяо 0= - п(1+28 п), (7)2 Сгде С - емкость измерительного конденсатора 11;С - суммарная емкость колебательного контура с учетомсобственной емкости иэмеряе" мого двухполюсника;11 - гагрешность калибровки дополнительного конденсатора 13 по отношению ега емкости к емкости лэмерительнога конденсатора 11. Если взять наиболее неблагоприятный случай, когда:С. 0,95 С; 8 ц". О,1 и 005, погрешность измерения эфф=.стивнай дабротнос":и согласна выраженил 1 7 ) будет не более3 г е в 5 раэ меньше чем в измеритее добро".ности1126897 Составитель Л, СПетрова Техред М, Гергель Коррект руча к аказ 8687/35ВН 0 твенног зобрете лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ИИПИ Госуда по делам 113035, МосквПодписномитета СССРи открытийская наб., д. 4/5