Устройство для измерения амплитудных значений переменных электрических сигналов

(51) С 01 К 19/О ЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Вилько М.И,.и др. Измерениемощности на СВЧ. М Советское радио.1976, с. 113, рнс. 4-2.Авторское свидетельство СССРФ 395284, кл. С 01 К 19/00,04. 10.71, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее управляемый колебательный контур, цепь питания которого через резистор подключена к выходу генератора напря. жения опорной частоты, усилитель, вход которого соединен с выходом , управляемого колебательного контура, управляемый источник постоянного тока, входной резистор, сдин из выводов которого соединен с входом устройства, и индикатор, о т л и - ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности, путем исключения аддитивной составляющей погрешнос-: ти, в него введены индикатор настройки колебательного контура, суммирующий резистор, дроссель и ключевой элемент, причем второй вывод входного резистора через суммирующий резистор соединен с входом управления колебательного контура, соединенным с одним из выводов управляемого источника постоянного тока, второй вывод которого через дроссель соединен с точкой соединения входного и суммирующего резисторов, сое- Б диненной с входом ключевого элемента, выход которого соединен с,общей шиной устройства, индикатор подключен параллельно управляемому источнику постоянного тока, а вход индикатора настройки колебательного контура соединен с выходом усилителя.Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может бытьиспользовано при разработке устройств,предназначенных для измерения амплитудных значений переменных электрических сигналов.Целью изобретения является повышение точности путем исключенияаддитивной составляющей погрешности.На фиг. 1 представлена струк- Отурная схема устройства; на фиг. 2 -графики зависимостей, поясняющиеработу устройства,Устройство содержит входной ре".зистор 1,генератор 2 напряжения опор", Иной частоты, резистор 3, управляемый колебательный контур 4, усилитель 5, индуктивноств 6, варикапы 7и 8 колебательного контура 4; ключевой элемент 9, дроссель 10, управ- .20ляемый источник 11 постоянного тока,индикатор (вольтметр) 12, выпрямитель 13, источник 14 опорногонапряжения усилителя 15, индикатор 16 настройки колебательного кон" 25тура 4, суммирующий резистор 17.На фиг. 2 изображены граничныенапряжения 18 (09 и 19 (Оф) варикапов 7 и 8, при которых в колебательном контуре 4 возникает или исче- Зозает резонанс, вольт- емкостная ха-рактеристика 20 варикапов 7 и 8,координатная ось 21 емкости варикапов 7 и 8, координатная ось 22 обратных напряжений на варикапах 7 и 8резонансная кривая 23 колебательного контура 4, входные напряжения24 и 25, смещаемые напряжением управляемого источника 11 постоянноготока.40Вход устройства через входнойрезистор 1 и суммирующий резистор17 соединен с управляющим входомколебательного контура 4,Выход колебательного контура 4соединен с входом усилителя 5, выход усилителя 5 - с входом индикатора 16 настройки колебательного контура 4. Генератор 2 опорной частотычерез резистор 3 соединен с входомколебательного контура 4,Управляемый источник 11 постоянного тока через дроссель 10 подсоединен к суммирующему резистору 17.Индикатор 12 подключен параллель- Я но источнику 11,Работа устройства осуществляется в три этапа. На первом этапе произ водится непосредственное измерение входного сигнала, в результате чего по показаниям индикатора 12 определяют два значения напряжения.На втором этапе в.отсутствии входного сигнала производится калибровка с целью определения порога чувствительности устройства. На третьем этапе численно определяется неизвестная амплитуда входного сигнала по результатам измерения на первых двух этапах.Принцип работы предлагаемого устройства на первом этапе заключается в фиксации моментов появления и исчезновения резонанса, возникающего в колебательном контуре, образованном из индуктивности 6 и двух варикапов 7 и 8, под воздействием напряжения смещения и исследуемого сигнала, которые изменяют емкость варикапов 7 и 8 и, следовательно, резонансную частоту контура. Изменение величины напряжения, смещения осуществляется при помощи управляемого источника 11 постоянного тока, а значение величины этого напряжения измеряется индикатором 12 (вольтметром постоянного тока).Чувствительность устройства определяется выбором граничных значений напряжений 18 (О ) и 19 и (О) на варикапах 7 и 8 (фиг. 2), при которых в контуре возникает резонанс в точ" ке максимальной крутизны вольт-емкостной характеристики 20. Этой точке будет соответствовать максимум напряжения на резонансной кривой 23, снимаемого с дополнительного вывода индуктивности 6 резонансного контура 4, фиксируемого индикатором 16. Разность показаний вольтметра, фиксируемого в момент возникновения и исчезновения резонанса, в контуре, служит мерой размаха амплитуды измеряемого сигнала. Устранение систематической погрешности измерения, вызванной разницей граничных значений напряжений 18 и 19, обеспечивается предварительной калибровкой, которая проводится на втором этапе при отсутствии измеряемого сигнала при помощи изменения напряжения смещения в сторону граничных значений напряжения 18 и 19, что позволяет измерять эти значения при помощи вольтметра 12 и учитывать их при1160321 где обработке результатов на третьем этапе измерения. Калибровка проводится при замкнутых контактах ключевого элемента 9.Рассмотрим процесс измерения амплитуды входного сигнала более подробно. При отсутствии измеряемого сигнала на входной шине Б устанавливают ключевой элемент 9 в положение, при которОм управляемый источ ник 11 через дроссель 10 соединяется с общей шиной (положение контактов ключевого элемента 9 в этом случае на фиг. 1 не показано), Увеличивая напряжение источника 11, 13 добиваются возникновения резонанса в контуре, что приводит к резкому увеличению амплитуды напряжения надополнительном выводе индуктивности 6, которая после детектирова ния выпрямителеИ 13 превысит величину опорного напряжения источника 14 и будет зафиксирована индикатором 16. Показание вольтметра 12 в/ этот момент принимается равным О, 25 Дальнейшее увеличение напряжения смещения приведет к исчезновению резонанса в контуре и индикатор 16 установится в первоначальное положение. Вольтметр 12 в этот момент фиксирует значение напряжения равное О ц, После этого напряжения смещения уменьшают до нуля, контакты ключевого элемента 9 размыкают (положение контактов ключевого элемента 9 в этом случае показаны на фиг, 1), а на взводную шину подают измеряемый сигнал вида О: О,зю Р 1 Оо .(1) Ъщ - амплитуда измеряемогопеременного напряжения; Ов - постоянная составляющая измеряемого напряже"нияЯ- частота измеряемогонапряжения;- время. 4Увеличивая при помощи управляемо- го источника 11 напряжение смещения, добиваются возникновения резонанса в контуре 4 и при этом фиксируют показание вольтметра 12, равное О, . Так как возникновение ре - зонанса в контуре определяется граф ничным значением напряжения О (18), то справедливо следующее равенствоОО +О = О (2) При дальнейшем увеличении напряжения смещения резонанс в контуре и; следовательно,. сигнал на выходе усилителя 15 будет сохраняться до тех пор, пока суммарное напряжение, сос- тоящее из напряжения смещения .и входного сигнала, не превысит граничного значения напряжения О"(19). Вольтметр 12 в момент исчезновения резонанса в контуре фиксирует зна" чение напряжения, равное О . Для этого случая справедливо равенствоО 2 От Оо О (3) Знак минус перед искомой амплитудой показывает, что в формуле (3) исполь-. зуется обратная полуводна амплитуды измеряемого сигнала. Из Формул (2) и (3) можно, найти величину амплитуды измеряемого сигнала и величину его постоянной составляющей Оп= - 10 -О О -О ) 1н (4)О = - (О-О-О -О(5)яз формулы (4) следует, что результат измерения амплитуды сигнала не зависит от величины его постоянной составляющей, иначе, наличие постоян ной составляющей не сказывается на точности измерения амплитуды сигнала.Так как результат измерения формируется как разность двух измерений, исключается аддитивная составляющая погрешности устройства.l5 Филиал ППП"Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 аз 3768/42 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москваираж 748 П рственного комитета СССР обретений и открытийЖ, Раушская наб д.