CS265899B1

CS265899B1 - A method of inputting signal frequency information for a vector voltmeter and a device for performing this method

Info

Publication number: CS265899B1
Application number: CS882601A
Authority: CS
Inventors: Eduard Ing Blaha; Vlastimil Ing Sendler
Original assignee: Eduard Ing Blaha; Vlastimil Ing Sendler
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1988-04-18
Publication date: 1989-11-14
Also published as: CS260188A1

Abstract

Podstatou řešení je nastavení výstupního napětí generátoru střídavého napětí na hodnotu, která je v předem pevně stanoveném vztahu k hodnotě jeho kmitočtu. Hodnota napětí měřicího signálu se pak zapiše do paměti vektorvoltmetru jednak jako hodnota naoětí, jednak jeko hodnota kmitočtu měřicího signálu. Napětí měřicího signálu je možno p? zápisu do paměti kmitočtu vektorvoltmetru libovolně měnit podle požadavků měření, aniž by došlo ke změně zápisu o hodnotě kmitočtu. Vektorvoltmetr pak kromě běžných měření a výpočtů může provést na základě znalosti kmitočtu měřicího signálu i výpočet indukčnosti či kapacity měřeného objektu.The essence of the solution is to set the output voltage of the alternating voltage generator to a value that is in a fixed relationship to its frequency. The voltage value of the measuring signal is then written into the memory of the vector voltmeter both as a current value and as a frequency value of the measuring signal. The voltage of the measuring signal can be changed arbitrarily when written into the frequency memory of the vector voltmeter according to the measurement requirements without changing the recording of the frequency value. In addition to conventional measurements and calculations, the vector voltmeter can also calculate the inductance or capacitance of the measured object based on the knowledge of the frequency of the measuring signal.

Description

Vynález se týká způsobů zadání informace o kmitočtu signálu u vektorvoltmetru a zařízení pro provádění tohoto způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to methods for entering signal frequency information in a vector voltmeter and to apparatus for performing the method.

Vysokofrekvenční vektorvol trnetry pracující na vzor kovacím principu přeměny vstupních vysokofrekvenčních signálů, například do kmitočtu 1 GHz, na pevný mezifrek venční kmitočet, například 20 kHz, mohou měřit dvoukanálově napětí a fázi jako přímo měřené veličiny. Je-li vektorvoltmetr vybaven vhodným mikropočítačem, lze za pomoci sond ve vhodných snímačích snímat napětí obou kanálů i fázi a z těchto hodnot pak určit i odvozené veličiny, jako jsou impedance Z, odpor R, reaktance X, vodivost G, skupinové zpoždění^ a podobně.High-frequency vector-volt trneters operating on the pattern principle of converting high-frequency input signals, e.g. up to 1 GHz, to a fixed intermediate frequency, outside frequency, e.g. 20 kHz, can measure dual-channel voltage and phase as directly measured quantities. If the vector voltmeter is equipped with a suitable microcomputer, the voltages of both channels and phase can be sensed by means of probes in suitable sensors and then derived values such as impedance Z, resistance R, reactance X, conductivity G, group delay a can be determined.

Nevýhodou současného stavu je zejména to, že neumožňuje určit hodnotu kapacity C a indukčnosti L, což jsou veličiny, které lze vypočítat z hodnoty reaktance X pouze tehdy, je-li znám kmitočet f měřicího signálu. Navíc většina laboratoří, provádějících rutinní měření s vektorvoltmetrem nebývá vybavena příslušným syntézatorem nebo čítačem a nemůže proto jednoduchým způsobem vektorvoltmetru informaci o kmitočtu sdělit tak, aby tento byl schopen vypočítat hodnotu indukčnosti nebo kapacity.The disadvantage of the present state is, in particular, that it is not possible to determine the value of the capacitance C and the inductance L, which are quantities which can be calculated from the reactance value X only if the frequency f of the measuring signal is known. In addition, most laboratories performing routine measurements with a vector voltmeter are not equipped with an appropriate synthesizer or counter and therefore cannot simply communicate the frequency information to the vector voltmeter so that it can calculate the value of inductance or capacitance.

Je známo zapojení vektorvoltmetru do měřicího syetému, vybaveného syntezátorem nebo čítačem, který je napojen na sběrnici stykového obvodu řízenou vnějšíIt is known to connect a vector voltmeter to a measuring system, equipped with a synthesizer or counter, which is connected to a bus of a contact circuit controlled by an external

265 899 řídicí jednotkou, kde syntezátor nebo čítač zajišťuje získání informace o kmitočtu měřicího signálu a její předání vektorvoltmetru.265 899 by a control unit, where the synthesizer or counter provides information on the frequency of the measurement signal and its transmission to the vector voltmeter.

Nevýhodami tohoto známého řešení jsou zejména jeho složitost, nákladnost, rozměrnost, přičemž tento měřicí systém vyžaduje kvalifikovanou obsluhu, je nepřenosný a není operativně pohotový.The disadvantages of this known solution are, in particular, its complexity, cost and size, and the measuring system requires qualified personnel, is not transferable and is not operatively readily operable.

Dále jsou známy vektorvoltmetry, k jejichž vnitřnímu vybavení patří obvody na měření kmitočtu.Furthermore, vector voltmeters are known whose internal equipment includes frequency measuring circuits.

Nevýhody těchto vektorvoltmetrů spočívají zejména v tom, že zabudování obvodů na měření kmitočtu má za následek podstatně vyšší cenu a složitost, jakož i větší rozměry a vyšší hmotnost a příkon takto vybaveného vektorvoltmetru ve srovnání s vektorvoltmetrem bez tohoto vybavení.The disadvantages of these vector voltmeters are, in particular, that the incorporation of frequency measuring circuits results in a significantly higher cost and complexity, as well as larger dimensions and a higher weight and power input of the vector voltmeter thus equipped compared to a vector voltmeter without such equipment.

Konečně jsou známy vektorvoltmetry vybavené numerickým tlačítkovým polem pro zadání kmitočtu měřicího signálu.Finally, vector voltmeters equipped with a numeric button field for inputting the frequency of the measuring signal are known.

Nevýhody těchto vektorvoltmetrů spočívají zejména v tom, že zavedení tlačítkového pole s číslicovými tlačítky a tlačítky dalších povelů, včetně obvodů pro jejich obsluhu, představuje u vektorvoltmetrů značné zvýšení ceny, zvětšení rozměru čelního panelu, zvýšení příkonu a snížení spolehlivosti, přičemž toto řešení nezaručuje samočinnou činnost jako v případě měřicíchThe disadvantages of these vector voltmeters are, in particular, that the introduction of a button array with numeric buttons and other command buttons, including circuitry for their operation, represents a significant increase in cost, faceplate size, power consumption, and reliability for vector voltmeters, which does not guarantee automatic operation as in the case of measurement

205 099 systémů s čítači či syntezátory nebo v případě vektorvoltmetrů se zabudovanými obvody na měření kmitočtu.205 099 systems with counters or synthesizers or, in the case of vector voltmeters, with built-in frequency measuring circuits.

Uvedené nevýhody dosavadního stavu do značné míry odstraňuje způsob zadání informace ό kmitočtu signálu u vektorvoltmetru, jehož podstatou je, že se na měřený objekt nejprve přiloží střídavý měřicí signál, jehož napětí se nastaví na hodnotu, jejíž číselné vyjádření je v předem stanoveném vztahu k číselnému vyjádření hodnoty kmitočtu měřicího signálu, načež se informace o číselné hodnotě napětí měřicího signálu převede podle tohoto předem stanoveného vztahu na informaci o hodnotě kmitočtu měřicího signálu, a zařízení pro provádění tohoto způsobu, jehož podstatou je, že je tvořeno mikropočítačem, spojeným řídicí sběrnicí s analogově číslicovým převodníkem, datovou sběrnicí se zobrazovačem, svým datovým vstupem a datovým výstupem analogově číslicového převodníku, svým prvním řídicím vstupem s výstupem tlačítka kmitočtu a svým druhým řídicím vstupem s výstupem tlačítka reaktance, přičemž mikropočítač je opatřen pamětí napětí, jejíž datový vstup je spojen s datovým vstupem mikropočítače a jejíž datový výstup je spojen s datovým vstupem přepínače, spojeného svým řídicím vstupem s výstupem rozhodovacího obvodu, svým prvním datovým výstupem s prvním datovým vstupem výpočetního bloku a svým druhým datovým výstupem s datovým vstupem paměti kmitočtu, jejíž datový výstupThe aforementioned disadvantages of the prior art are largely eliminated by the method of inputting the information of the frequency of the signal at a vector voltmeter, which is based on the fact that the measured object is first applied an AC measuring signal whose voltage is set to a value whose numerical expression is predetermined to the numerical expression. the frequency of the measuring signal, whereupon the numerical value of the measuring signal voltage is converted according to this predetermined relation to the frequency value of the measuring signal, and apparatus for carrying out the method, which consists of a microcomputer connected by a control bus to an analogue digital converter, data bus with display, its data input and data output analog-to-digital converter, its first control input with frequency button output and its second control input with pressure output The microcomputer is provided with a voltage memory whose data input is connected to the microcomputer data input and whose data output is connected to the data input of the switch connected by its control input to the decision circuit output, its first data output to the first data input of the computing block; its second data output with the data input of the frequency memory whose data output

265 899 je spojen s druhým datovým vstupem výpočetního bloku, připojeného svými porty k datové sběrnici, přičemž první řídicí vstup mikropočítače je spojen s prvním řídicím vstupem rozhodovacího obvodu, zatímco druhý řídicí vstup mikropočítače je spojen s druhým řídicím vstupem rozhodovacího obvodu.265 899 is coupled to a second data input of the computing block connected by its ports to the data bus, the first microcomputer control input being coupled to the first decision circuit control input, while the second microcomputer control input being coupled to the second decision circuit control input.

Výhody způsobu zadání informace ό kmitočtu signálu u vektorvoltmetru a zařízení pro provádění tohoto způsobu podle vynálezu, spočívají zejména v jeho jednoduchosti, nenákladnosti a operativnosti měření, přičemž při jeho použití nedochází ani ke zvýšení příkonu, ani ke zvětšení rozměrů používaného vektorvoltmetru. Měření nevyžaduje žádné přídavné zařízení ani kvalifikovanou obsluhu.Advantages of the method of inputting the information of the frequency of the signal in the vector voltmeter and of the device for carrying out the method according to the invention consist mainly in its simplicity, inexpensiveness and the operability of the measurement, while its use does not increase the power consumption or increase the dimensions of the vectorvoltmeter used. The measurement requires no additional equipment or qualified personnel.

Hlavní výhodou způsobu podle vynálezu pak je, že při minimálním přístrojovém vybavení, to jest bez čítačů, syntezátorů,tlačítkových polí pro zadání kmitočtu měřicího signálu či měřičů kmitočtu umožňuje předat vektorvoltmetru informaci o kmitočtu tak, že tento získá schopnost vypočíst kapacitu nebo indukčnost měřeného objektu.The main advantage of the method according to the invention is that, with minimal instrumentation, i.e. without counters, synthesizers, button fields for inputting the frequency of the measuring signal or frequency meters, it allows the vector voltmeter to transmit frequency information so that it acquires the ability to calculate the capacity or inductance of the object.

V příkladném provedení způsobu zadání informace o kmitočtu signálu vektorvoltmetru se na měřený objekt nejprve přiloží střídavý měřicí signál, například o kmitočtu 5 MHz, přičemž je předem stanoven pro měření požadovaný vztah mezi napětím a kmitočtem měřicího sig5In an exemplary embodiment of the method of inputting the signal frequency information of a vector voltmeter, an AC measuring signal, for example a frequency of 5 MHz, is first applied to the object to be measured, and the desired voltage-frequency relationship of the measuring signal is predetermined.

265 899 nálu’. U příkladného provedení způsobu podle vy nálezu je tak počtu MHz kmitočtu měřicího signálu číselná přiřazen počet milivoltů napětí měřicího signálu. Je-li tedy kmitočet měřicího signálu 5 MHz, nastaví se napětí tohoto měřicího signálu na 5 milivoltů. Takto vektorvoltmetr změřením napětí měřicího signálu získá informaci jak o napětí, tak i o kmitočtu měřicího signálu a tuto informaci ό kmitočtu měřicího signálu pak může využít pro výpočet kapacity nebo indukčnosti.265 899 nal. Thus, in the exemplary embodiment of the method of the invention, the number of MHz of the measurement signal frequency is numerically assigned to the number of millivolts of the measurement signal voltage. Thus, if the frequency of the measurement signal is 5 MHz, the voltage of the measurement signal is set to 5 millivolts. Thus, by measuring the voltage of the measurement signal, the vector voltmeter obtains information about both the voltage and the frequency of the measurement signal and can then use this information ό of the measurement signal frequency to calculate capacitance or inductance.

I když lze totiž kmitočet měřicího signálu například odečíst na stupnici generátoru měřicího signálu, nelze informaci o hodnotě kmitočtu jednoduše předat vektorvoltmetru tak, aby tento mohl provést výpočet indukčnosti nebo kapacity. Stanovením a dodržením pevného vztahu mezi napětím a kmitočtem měřicího signálu lze jedinou hodnotou napětí předat vektorvoltmetru informaci jak o napětí, tak i o kmitočtu měřicího signáluIn fact, even if the frequency of the measurement signal can be read off, for example, on the scale of the measurement signal generator, the frequency value information cannot simply be transmitted to the vector voltmeter so that it can calculate the inductance or capacitance. By establishing and maintaining a fixed relationship between the voltage and the frequency of the measurement signal, the voltage and frequency of the measurement signal can be transmitted to the vector voltmeter with a single voltage value.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu bude dále podrobněji popsáno podle přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno blokové schéma příkladného provedení zapojení pro zadávání informace o kmitočtu signálu u vektorvoltmetru podle vynálezu a na obr. 2 je znázorněno zapojení vektorvoltmetru při měření.The apparatus for carrying out the method of the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment for inputting signal frequency information for a vector voltmeter according to the invention;

Zapojení podle vynálezu je v příkladném provedení na obr. 1 tvořeno mikropočítačem 1, spojeným řídicí sběrnicí 2 s analogově číslicovým převodníkem 3, dato- 6 265 899 vou sběrnicí 4 so zobrazovačem !5, svým datovým vstupem s datovým výstupom analogově číslicového převodníku 3, svým prvním řídicím vstupem s výstupom tlačítka 6 kmitočtu a svým druhým řídicím vstupem s výstupem tlačítka X reaktaneb. Mikropočítač JL je přitom opatřen pamětí 8 napětí, jejíž datový vstup je spojen s datovým vstupem mikropočítače 1^ a jejíž datový výstup je spojen s datovým vstupem přepínače 9. Přepínač 2 J® spojen svým řídicím vstupem s výstupem rozhodovacího obvodu 10. svým prvním datovým výstupem s prvním datovým vstupem výpočetního bloku 11 a svým druhým datovým výstupem s datovým vstupem paměti 12 kmitočtu. Výpočetní blok 11 je dále spojen svým druhým datovým vstupem s datovým výstupem paměti 12 kmitočtu a svými porty s datovou sběrnicí 4. První řídicí vstup mikropočítače 1 je spojen s prvním řídicím vstupem rozhodovacího obvodu 10. zatímco druhý řídicí vstup mikropočítače 1 je spojen s druhým řídicím vstupem rozhodovacího obvoduThe circuit according to the invention in the exemplary embodiment of FIG. 1 consists of a microcomputer 1 connected by a control bus 2 with an analog-to-digital converter 3, a data bus 4 with a display 15, by its data input with data output of the analog-to-digital converter 3. the first control input with the output of the frequency button 6 and its second control input with the output of the X button reactaneb. The microcomputer 11 is provided with a voltage memory 8, the data input of which is connected to the data input of the microcomputer 1 and whose data output is connected to the data input of the switch 9. The switch 2 is connected by its control input to the decision circuit 10 by its first data output. with the first data input of the computing block 11 and its second data output with the data input of the frequency memory 12. The computing block 11 is further connected by its second data input to the data output of the frequency memory 12 and by its ports to the data bus 4. The first control input of the microcomputer 1 is connected to the first control input of the decision circuit 10 while the second control input of the microcomputer 1 is connected to the second control input. input of the decision circuit

10. Ke vstupu analogově číslicového převodníku 3 jo připojena vstupní svorka 13.10. The input terminal 13 is connected to the input of the analog-to-digital converter 3.

Na obr· 2 jo znázorněn generátor 14 střídavého napětí, který jo svým signálovým výstupom a nulovým výstupem připojen ke vstupním svorkám měřeného objektu 15, který je svým výstupem spojen přes rezistor 16, hodnéta jehož odporu jo rovna charakteristické impedanci, so zorní. Vektorvoltmotr 17 je pak svou prvníFIG. 2 shows an AC voltage generator 14, which is connected to the input terminals of the measured object 15, which is connected via a resistor 16, whose resistance is equal to the characteristic impedance, by its signal output and the zero output. The vector voltmeter 17 is then its first

265 099 vstupní svorkou připojen k signálovému výstupu generátoru 14 střídavého napětí a svou druhou vstupní svorkou k výstupu měřeného objektu 15♦265 099 input terminal connected to the signal output of the AC generator 14 and its second input terminal to the output of the measured object 15 ♦

V činnosti příkladného provedení zapojení pro zadání informace o kmitočtu signálu u vektorvoltmetru se k měřenému objektu přivede signál z generátoru 14 stři davého napětí. Ke vstupní signálové svorce a výstupní svorce měřeného objektu 15 se připojí sonda, snímající napětí a přivádějící informaci o tomto napětí na vstup ní svorku 13 příslušného vstupního kanálu vektorvoltnetru. Analogový elektrický signál ze vstupní svorky 13 se v analogově číslicovém převodníku 3 převede do číslicové formy a přivede se na vstup paměti 8 napětí. Nastavením velikosti napětí měřicího signálu na měřeném objektu tak, aby jeho hodnota byla v předem stanoveném vztahu k hodnotě kmitočtu měřicího signálu, se dosáhne předpokladu, aby informace o napětí měřicího signálu, uložená v paměti 8 napětí mohla být předána do paměti 12 kmitočtu jako informace o kmitočtu měřicího signálu. Stisknutím tlačítka 6 kmitočtu a tlačítka 2 reaktance se vydá rozhodovacímu obvodu 10 povel k vyslání řídicího signálu do přepínače 9., který přepne a přivede informaci o napětí měřicího signálu jako informaci o kmitočtu měřicího signálu do paměti 12 kmitočtu. Jakmile se informace o kmitočtu takto uloží do paměti 12 kmitočtu, je možno výstupní napětí gene265 899 rátoru 14 střídavého napětí nastavit na libovolnou vhodnou hodnotu, aniž tím dojde ke změně zápisu v paměti 12 kmitočtu. Informace o kmitočtu se pak z paměti 12 kmitočtu předá do výpočetního bloku 11, který na základě informací o na pěti a kmitočtu měřicího signálu vypočte hodnotu kapacity nebo indukčnosti měřeného objektu a výsledek výpočtu zobrazí na zobrazovací 5.In an exemplary embodiment of the wiring for inputting the signal frequency information of the vector voltmeter, a signal from the AC voltage generator 14 is applied to the object to be measured. A voltage sensing probe is connected to the input signal terminal and the output terminal of the measured object 15, and provides information about the voltage to the input terminal 13 of the corresponding vector voltmeter input channel. The analog electrical signal from the input terminal 13 is converted into digital form in the analog-to-digital converter 3 and a voltage is applied to the memory input 8. By adjusting the magnitude of the measurement signal voltage on the measurement object so that its value is in a predetermined relation to the measurement signal frequency, it is assumed that the measurement signal voltage information stored in the voltage memory 8 can be passed to the frequency memory 12 as information about the measurement signal. frequency of the measuring signal. By pressing the frequency button 6 and the reactance button 2, the decision circuit 10 is commanded to send a control signal to the switch 9, which switches and supplies the measurement signal voltage information as the measurement signal frequency information to the frequency memory 12. Once the frequency information has been stored in the frequency memory 12, the output voltage of the generator299899 of the AC voltage regulator 14 can be adjusted to any suitable value without changing the write in the frequency memory 12. The frequency information is then transferred from the frequency memory 12 to a calculation block 11, which, based on the information on at five and the frequency of the measurement signal, calculates the value of the capacitance or inductance of the measured object and displays the result on the display 5.

Vynález lze s výhodou použít při konstrukci vektorvoltmetrů, zejména vektorvoltraetrů určených pro autonomní provoz v dílnách a laboratořích.The invention can be advantageously used in the construction of vector voltmeters, in particular vector voltmeters intended for autonomous operation in workshops and laboratories.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A method of entering signal frequency information for a vector voltmeter, characterized in that the object to be measured is first applied to an measured measurement signal whose voltage is set to a value whose numerical expression is predetermined to the numerical expression of the measurement frequency value. the signal value numerical value of the measurement signal is converted according to this predetermined relationship into the frequency value of the measurement signal.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a microcomputer (1) connected by a control bus (2) to an analog-to-digital converter (3), a data bus (4) with a display (5), by its data input. with a data output of the A / D converter (3), its first control input with the output of the frequency button (6) and its second control input with the output of the reactance button (7), the microcomputer (JL) having a voltage memory (8); is connected to the data input of the microcomputer (1) and whose data output is connected to the data input of the switch (9) connected by its control input to the output of the decision circuit (10), its first data output to the first data input of the computing block (11) its second data output with data

265 899 by an input of a frequency memory (12) whose data output is connected to a second data input of a computing block (11) connected by its ports to a data bus (4) and wherein the first control input of the microcomputer (1) is connected to the first control input of the decision circuit (10), while the second control input of the microcomputer (1) is coupled to the second control input of the decision circuit (10).