Главная Контакты Добавить в избранное Авторы Вопросы и ответы
,

УДК 621.317.337

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЯ ДОБРОТНОСТИ ВАРИКАПОВ

Тверезовский В.С., Бараненко Р.В.

Введение и постановка проблемы

Постоянное развитие средств измерений и контроля различных параметров изделий и процессов является неотъемлемой частью научно-технического прогресса. В настоящее время существенное влияние на методы построения измерительных систем оказывает использование ЭВМ для обработки результатов измерений и управления различными процессами [1].

Одной из основных задач при разработке измерительных систем является повышение точности, быстродействия и увеличение диапазона измеряемых величин.

Анализ последних исследований

Известно устройство для измерения добротности варикапов, содержащее измерительный контур, схему управления, генератор, усилитель, управляемое сопротивление, измерительный прибор, детекторы, схемы сравнения [2]. Недостатком известного устройства является участие оператора в настройке контура по частоте, т.е. устройство не может автоматически измерять добротность варикапа.

Известно устройство для измерения добротности варикапов, содержащее колебательный контур, включающий образцовый варикап, соединенный через элементы связи с высокочастотным генератором и усилителем и через элемент развязки с источником смещения, блок управления, измеритель и регистратор [3]. К недостаткам известного устройства следует отнести то, что оно не позволяет автоматически производить измерение добротности. Добротность можно определить лишь по формуле, предварительно замерив параметры испытуемого варикапа.

Цель статьи

Целью работы является устранение недостатков существующих устройств для измерения добротности и разработка нового устройства, структурные особенности которого позволят увеличить точность измерения добротности.

Основной материал

Для реализации целей статьи разработан измеритель добротности [4], который служит для получения прямого отсчета добротности по величине выходного электрического сигнала измерителя добротности варикапов. Устройство [4] содержит генератор 1 переменного напряжения, выходное напряжение которого подается через управляемый усилитель 2 на измерительный контур 3, содержащий катушку 14 индуктивности и подстроечный конденсатор 15. На измерительный контур 3 подается также пилообразное напряжение от источника 4 напряжения смещения через элемент 5 развязки, обеспечивающее за счет изменения емкости измеряемого варикапа свипирование резонансной характеристики измерительного контура 3 относительно частоты генератора 1 переменного напряжения. Падение переменного напряжения на измеряемом варикапе через элемент 6 связи подастся на усилитель 7, с выхода усилителя напряжение поступает на детектор 8, выходное напряжение которого регистрируется вольтметром 9. Выходное напряжение детектора 8 поступает также на один из входов суммирующего усилителя 10, на второй вход которого поступает постоянное напряжение смещения от источника 12 опорного напряжения. На третий вход суммирующего усилителя поступает выходное напряжение детектора 11, вход которого соединен с выходом управляемого усилителя 2. Выходное напряжение суммирующего усилителя подается на управляющий вход управляемого усилителя 2. Режим работы суммирующего усилителя выбирается таким образом, что изменение коэффициента усиления управляемого усилителя 2 обеспечивает пропорциональность выходного напряжения детектора 8 добротности измеряемого варикапа. Цель достигается введением в устройство детектора 11, управляемого усилителя 2, суммирующего усилителя 10 и источника опорного напряжения.

На рис. 1 представлена структурная схема разработанного устройства.

Рис. 1  Структурная схема устройства

 

Работа измерителя заключается в следующем. К зажимам 17 подключается испытуемый варикап. От источника 5 напряжения смещения через элемент 4 развязки и катушку индуктивности измерительного контура 3 на испытуемый варикап поступает изменяющееся напряжение смещения. При этом происходит изменение емкости варикапа. При некотором заданном значении емкости измерительный контур будет настроен в резонанс. Емкость варикапа, соответствующая резонансу в измерительном контуре 3, задается с помощью конденсатора переменной емкости 15. Значение емкости, при котором измерительный контур 3 настроен в резонанс, будет равняться емкостям параллельно включенных конденсатора 15 варикапа, а также емкости монтажа. Емкость конденсатора 16 имеет большое значение и на частотные свойства измерительного контура не оказывает влияния.

Значение емкости  конденсатора 16 выбирается из условия

,

 

где  - максимальная добротность контура 3 с испытуемым варикапом при максимальной его добротности;

 - емкость измерительного контура 3, соответствующая резонансу контура.

При выполнении приведенного условия шунтирующим влиянием параметров измерительного контура 3 на амплитуду входного напряжения можно пренебречь, т.е. будет выполняться условие

,

(1)

где        - емкость конденсатора 13;

 - напряжение на выходе управляемого усилителя 2,

.

При резонансе в измерительном контуре 3 на вход усилителя 7 переменного сигнала будет поступать переменное напряжение с частотой генератора 1. Наибольшая амплитуда этого напряжения будет в момент резонанса в измерительном контуре 3. Это напряжение детектируется детектором 8 и поступает на вход вольтметра 9 и на третий вход суммирующего усилителя 10. Полярность выходных напряжений детектора 8 и источника опорного напряжения 12  - положительная. В схеме обеспечивается положительная обратная связь по цепи: выход детектора 11, вход суммирующего усилителя 10, выход этого усилителя и управляющий вход управляемого усилителя 2. На первый вход суммирующего усилителя 10 поступает напряжение , через детектор 11 с выхода управляемого усилителя 2. Полярность этого напряжения - отрицательная.

,

 

где        - напряжение на выходе генератора 1;

 - коэффициент усиления управляемого усилителя 2, пропорциональный выходному напряжению инвертирующего операционного усилителя.

Для суммирующего усилителя 10 справедливо равенство:

,

(2)

откуда ,

где        - выходное напряжение детектора 8;

 _ значение выходного напряжения управляемого усилителя 2.

Напряжения на входе измерительного контура 3 и выходе детектора 8 связаны соотнопением:

,

(3)

где        - напряжение на входе измерительного контура 3;

 - суммарная добротность измерительного контура 3, которая определяется по формуле:

,

(4)

 - собственная добротность измерительного контура 3 (без испытуемого варикапа);

 - добротность испытуемого варикапа;

 - емкость испытуемого варикапа;

 - емкость контура, включающая емкость конденсатора 15 и емкость монтажа;

 - результирующий коэффициент передачи последовательно включенных элементов связи усилителя 7 переменного напряжения и детектора 8.

Подставляя (1), (2) и (4) в уравнение (3), получим

.

(5)

Из (5) следует

.

(6)

При выполнении условия

(7)

уравнение (6) принимает вид:

,

(8)

где .

Условие (7) выполняется путем регулирования, например .

Из (8) следует, что при измерении добротности варикапов с фиксированной емкостью ( - const) добротность испытуемого варикапа  пропорциональна напряжению  на входе вольтметра 9.

Установка необходимого  для выполнения условия (7) производится с помощью двух мер добротности  и  с одинаковой емкостью. Меры добротности поочередно ставятся на измерительные зажимы, и, регулируя, например коэффициент усиления усилителя 7, добиваются соотношения

,

 

где  и  - выходные напряжения детектора 8, которые соответствуют добротностям  и .

 

Выводы

В данной статье предлагается устройство для измерения добротности варикапов, повышение точности которого достигается путем введения в его состав управляемого усилителя, второго детектора, суммирующего усилителя и источника опорного напряжения, что обеспечивает расширение области применения устройства по сравнению с известными решениями.

ЛИТЕРАТУРА:

1.                  В.С. Тверезовський, Р.В. Бараненко Принцип здійснення гнучкого програмного керування елементами вимірювальних систем за аналізом їх експоненціальних параметрів //Вестник Херсонского государственного технического университета. – 2003. – №2 (18). – С.297-301.

2.                  Авторское свидетельство СССР №429375. Кл.G01R27/26, 09.02.1972.

3.                  Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений. /Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: «Советское радио», 1968. – С.116-117.

4.                  Авторское свидетельство СССР №1496475, «Измеритель добротности варикапов». Авторы: В.З. Лубяный, В.С. Тверезовский, С.В. Сидорович. Кл. G01R27/26.

 


 





Ответы на вопросы [_Задать вопроос_]

Информационно-измерительные системы

Ковальов О.І. Вимірювання у процесно-орієнтованих стандартах

Полякова М.В., Ищенко А.В., Худайбердин Э.И. Порогово-пространственная сегментация цветных текстурированных изображений на основе метода JSEG

Дзюбаненко А. В. Организация компьютерных систем для анализа изображений

Гордеев Б.Н., Зивенко А.В., Наконечный А.Г. Формирование зондирующих импульсов для полиметрических измерительных систем

Богданов А.В., Бень А.П., Хойна С.И. Релаксация обратного тока диодов Шоттки после их магнитно-импульсной обработки (МИО)

Тверезовский В.С., Бараненко Р.В. Оптимизированная модель измерителя доб-ротности варикапов

Руднєва М.С., Кочеткова О.В., Задорожній Р.О. Принципи побудови оптимальної структури інформаційно-вимірювальної системи геометричних розмірів об’єктів в діапазоні від 1 нм до 1000 нм

Биленко М.С., Рожков С.А., Единович М.Б. Идентификация деформаций пе-риодических структур с использованием систем технического зрения

Рашкевич Ю.М., Ковальчук А.М., Пелешко Д.Д. Афінні перетворення в модифікаціях алгоритму RSA шифрування зображень

Дидык А.А., Фефелов А.А, Литвиненко В.И., Шкурдода С.В., Синяков Ф. В. Классификация масс-спектров с помощью кооперативного иммунного алгоритма

Клименко А.K. Обратная модель для решения задач в системах с многосвязными динамическими объектами

Завгородній А.Б. Порівняльне дослідження твердотільних і рідиннофазних об'єктів методом газорозрядної візуалізації

Голощапов С.С., Петровский А.В., Рожко Ж.А., Боярчук А.И. Измерение доб-ротности колебательного контура на основе метода биения частот

Кириллов О.Л., Якимчук Г.С. Диагностирование критерия безопасности при заполнении замкнутых объемов СПЖ косвенным методом

Долина В.Г. Проблеми підвищення точності рефрактометра на основі прозорих порожнистих циліндрів.

Самков О.В., Захарченко Ю.А. Застосування алгоритму клонального відбору для побудови планів модернізації авіаційної техніки

Попов Д.В. Метод формування регламентів технічного обслуговування повітряних суден

Казак В.М., Чорний Г.П., Чорний Т.Г. Оцінювання готовності технічних об’єктів з урахуванням достовірності їх контролю

Тверезовский В.С., Бараненко Р.В. Технические аспекты проектирования цифрового измерителя добротности варикапов

Тверезовский В.С., Бараненко Р.В. Технические аспекты проектирования устройства для разбраковки варикапов по емкостным параметрaм и добротности

Сосюк А.В. Інтелектуальний автоматизований контроль знань в системах дистанційного навчання

Соколов А.Є. Деякі аспекти систезу комп’ютеризованої адаптивної системи навчання

Полякова М.В., Волкова Н.П., Іванова О.В. Сегментація зображень стохастичних текстур амплітудно-детекторним методом у просторі вейвлет-перетворення

Луцкий М.Г., Пономаренко А.В., Филоненко С.Ф. Обработка сигналов акустической эмиссии при определении положения сквозных дефектов

Литвиненко В.И., Дидык А.А., Захарченко Ю.А. Компьютерная система для решения задач классификации на основе модифицированных иммунных алгоритмов

Лубяный В.З., Голощапов С.С. Прямоотсчетные измерители расхождений емкостей

Беляев А.В. Построение навигации для иерархических структур в WEB-системах и системах управления WEB-сайтом

Терновая Т.И., Сумская О.П., Слободянюк И.И., Булка Т.И. Контроль качества тканей специального назначения с помощью автоматических систем.

Шеховцов А.В. Інформаційний аспект: розпізнавання образів індивідуума.

Полякова М.В. Определение границ сегмента упорядоченной текстуры на изображении с однородным фоном с помощью многоканального обнаружения пачки импульсов.

Литвиненко В.И. Прогнозирования нестационарных временных рядов с помощью синтезируемых нечетких нейронных сетей

Ковриго Ю.М., Мисак В.Ф., Мовчан А.П., Любицький С.В. Автоматизована система діагностики генераторів електростанцій

Браїловський В.В., Іванчук М.М., Ватаманюк П.П., Танасюк В.С. Керований детектор імпульсного ЯКР спектрометра

Забытовская О.И. Построение функции полезности по экспериментальным данным.

Шиманські З. Апаратні засоби сегментації мовного сигналу

Хобин В.А., Титлова О.А. К вопросу измерения парожидкостного фронта в дефлегматоре абсорбционно-диффузионной холодильной машины (АДХМ)

Фефелов А. А. Использование байесовских сетей для решения задачи поиска места и типа отказа сложной технической системы

Слань Ю. М., Трегуб В. Г. Оперативна нейромережна ідентифікація складних об’єктів керування

Ролик А.И. Модель управления перераспределением ресурсов информационно-телекоммуникационной системы при изменении значимости бизнес-процессов

Кириллов О.Л., Якимчук Г.С., Якимчук С.Г. Изучение электрического поля с помощью датчика измерителя электростатического потенциала на модели замкнутого металлического объема

Грицик В.В. Застосування штучних нейронних мереж при проектуванні комп’ютерного зору.

Гасанов А.С. Информационные технологии построения систем прогнозирования отказов

Шеховцов А.В., Везумский А.К., Середа Е.С. Алгоритм сжатия информации без потерь: модифицированный алгоритм LZ77

Ходаков В.Е., Жарикова М.В., Ляшенко Е.Н. Методы и алгоритмы визуализации пространственных данных на примере моделирования распространения лесных пожаров.

Полякова М.В., Крылов В.Н. Обобщённые масштабные функции с компактным носителем в задаче сегментации изображений упорядоченных текстур. – C. 75 – 84.

Полторак В.П., Дорогой Я.Ю. Система распознавания образов на базе нечеткого нейронного классификатора.

Литвиненко В.И. Синтез радиально-базисных сетей для решения задачи дистанционного определения концентрации хлорофилла.

Бражник Д.А. Управление совмещением изображения объекта в сцене и эталонного изображения.

Бабак В.П., Пономаренко А.В. Локализация места положения сквозных дефектов по сигналам акустической эмиссии.

Мороз В. В. R-D проблема и эффективность систем сжатия изображений.

Крылов В.Н., Полякова М.В., Волкова Н.П. Контурная сегментация в пространстве гиперболического вейвлет-преобразования с использованием математической морфологии.

Квасников В.П., Баранов А.Г. Анализ влияния дестабилизирующих факторов на работу биканальной координатно-измерительной машины.

Казак В.М., Гальченко С.М., Завгородній С.О. Аналіз можливості застосування імовірнісних методів розпізнавання для виявлення пошкоджень зовнішнього обводу літака.

Тищенко И.А., Лубяный В.З. Управление коммутационными процессами в интегрированных сетях связи.

Корниенко-Мифтахова И.К.,Филоненко С.Ф. Информационно-измерительная система для анализа характеристик динамического поведения конструкций.

Тверезовский В.С., Бараненко Р.В. Модель измерителя емкости с линейной шкалой измерений.

Полякова М.В., Крылов В.Н. Мультифрактальный метод автоматизированного распознавания помех на изображении.

Рожков С.О., Федотова О.М. Алгоритм розпізнавання дефектів тканин для автоматичної системи контролю якості.

Бражник Д.А. Использование проективного преобразования для автоматизации обнаружения объектов.

Ходаков В.Є., Шеховцов А.В., Бараненко Р.В. Математичні аспекти створення автоматизованої системи „Реєстр виборців України”