Фазометр низких и инфранизких частот

Фазометр низких и инфранизких частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области радиои электроизмерительной техники и может бЫть использовано для измерения фазовых сдвигов гармонических каналов. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения. Блок 1 смещения постоянной составляющей состоит из сумматора 2 и источника 3 постоянного тока. Пиковый детектор 4 содержит операционный усилитель 5, диод 6, конденсатор 7, разрядный ключ 8 сброса и согласующий каскад 9. Формирователь II импульсов состоит из двух жнущих мультивибраторов 12 и 13 и линии 14 задержки. Кроме того, устройство содержит ксмпаратор 10, блоки 15 и 16 выборки - хранения и блок 17 измерения. На опорные входы фазометра подаются квадратурные сигналыид51пс HUeto b)i- 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) (1) 4 С 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (:, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 (21 ) 3764007:/24-21 (22) 04.07.84 46) 28.02,86. Бюл. 1) 8 (72) В.И. Косюк (53) 621 ° 317.77(088.8) (56) Патент ГДР У 44975, кл. G 01 R 25/00, 1975.

Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. М.: Энергия, 1960, с. 330332. (54) ФАЗОИЕТР НИЗКИХ И ИНФРАНИЗКИХ

ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к области радио" и злектроизмерительной техники и может бйть использовано для измерения фазовых сдвигов гармонических каналов. Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения. Блок 1 смещения постоянной составляющей состоит из сумматора 2 и источника 3 постоянного тока. Пиковый детектор 4 содержит операционный усилитель 5, диод 6, конденсатор 7, разрядный ключ 8 сброса и согласующий каскад 9.

Формирователь 11 импульсов состоит из двух жцущих мультивибраторов 12 и 13 и линии 14 задержки. Кроме того, устройство содержит компаратор 10, блоки 15 и 16 выборки — хранения и блок 17 измерения. На опорные входы фазометра подаются квадратурные сигналы 0, gin (,) 4 и 0, сое я t, . 1 ил.

Изобретение относится к радио и электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов гармонических сигналов, для определения фазочастотных характеристик четырехполюсников.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения в диапазрне низких и ннфранизких частот эа счет компенсации постоянной составляющей измеряемого сигнала и измерения мгновенных значений амплитуд сигнала с помощью пиковых детекторов.

На чертеже изображена структурная схема фазометра низких и инфранизких частот.

Фазометр содержит блок 1 смещения постоянной составляющей, состоящий из сумматора 2 и источника 3 напряжения постоянного тока, пиковый детектор 4 с операционным усилителем 5, диодом 6, накопительным конденсатором 7, управляемым разрядным ключом 8 сброса и согласующим каскадом 9, компаратор 10, формирователь 11 импульсов, состоящий из первого ждущего мультивибратора 12, второго ждущего мультивибратора 13 и линии 14 за держки, блоки 15 и 16 выборки-хранения, блок 17 измерения (днсплеем).

При этом вход блока 1 смещения постоянной составляющей является входом устройства, выход блока смещения постоянной составляющей соединен с входом пикового детектора 4, выход которого соединен с первым входом компаратора 10, второй вход которого соединен с дополнительным выходом пикового детектора. Выход компаратора 10 соединен с входом формирователя 11 импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков 16 и 15 выборки-хранения, третий его выход соединен с блоком 17 измерения, а второй выход того же формирователя соединен с входом разрядного ключа 8.

Входы опорных квадратурных сигналов через блоки 16 н 15 выборки-хранения соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 17 измерения.

Фазометр работает следующим обра- . зом.

Измерительный сигнал вида

U,„„==U„sin(W+q„)+U„, (1) 20

215050 2 т где U — амплитуда входного сигнала; — измеряемый угол фазового сдвига;

U — амплитуда постоянного наQ

5 пряжения во входном сигнале, подается на вход пикового детектора 4 через блок 1 смещения постоянной составляющей. Как видно из (1), входной сигнал состоит из переменной состав10 ляющей c sin(wt+q„) и постоянной составляющей. Своего максимального значения входной .сигнал вида (1) достигает только при достижении максимального значения аргумента переменной

15 составляющей выражения (1), т.е. при

s in(wt+ q„) =1 (2)

Решение выражения (2) относительно времени t дает его значение и/2+ ущ-Ц„ (3) принимая n=O, получаем х

На опорные входы фаэометра, кото25 рыми являются входы блоков выборкихранения подаются сигналы вида

Цоц1 оз п (5)

В моменты времени, определяемые выражением (4), т.е, при достижении напряжением U „ своего максимального значения, диод 6 пикового детектора 4 закрывается. Небольшой спад входного напряжения приводит к тому, что на

35 выходе операционного усилителя 5 напряжение резко переходит в область отрицательных значений до величины напряжения насыщения операционного усилителя. На выходе компаратора 10, на входы которого подаются напряжения с выхода пикового детектора 4 через согласующий каскад 9 и с выхода операционного усилителя 5, появляется сигнал, точно фиксирующий мо45 мент достижения входным сигналом своего максимального значения и поступающий на вход первого ждущего

1мультивибратора 12 блока формирователя 11. Ждущий мультивибратор 12 вырабатывает импульс, длительность которого определяет время измерения фазометра. Передним фронтом этого импульса блоки 15 и 16 выборки-хра-. нения переводятся в режим "Хранение", 5S а также блок 17 через линию 14 эав держки производит вычисление и индикацию измеренного угла фазового сдвига (если блок 17 является осциллогра1215050

0вц}«< - 0 Вы к <о

Ч4ой

180

180

360

55 фическим индикатором, то импульс с линии 14 задержки будет подаваться для подсвета луча в момент измерения).

Задним фронтом импульса ждущего мультивибратора 12 запускается второй ждущий мультивибратор 13, импульс с выхода которого управляет работой ключа 8, подготавливая фазо метр к следующему измерению.

В момент достижения .входным синусоидальным сигналом своего максимального значения управляющий сигнал с выхода формирователя 11 переводит блоки 15 и 16 выборки-хранения в режим "Хранение", и напряжения на их выходах с учетом (4) и (S) будут иметь вид

1-1вь}}«о =1-1о о Чх ( (6)

Напряжения {6) поступают на блок 17, где производится обработка, вычисление и индикация измеренного угла фазового сдвига. Причем эти операции можно осуществлять различными способами.

В простейшем случае входы блока 17 представляют собой входы Х и Y осциллографического индикатора, в котором по диаграмме, наложенной на экране электронно-лучевой трубки, определяют угол фазового сдвига.

Можно определить вычисление угла фазового сдвига по следующему алгоритму:

q=arctg — <"-*- - +Ч<,„, (7}

Ue s <о где Ц,„определяется полярностью напряжений U „, и U ц, и сосок н в} х <о тавляет

Можно произвести вычисление угла фазового сдвига переносом угла „, входящего в аргументы выражений (6), на опорную частоту и затем произвести измерение, т.е., несмотря на наличие постоянной составляющей в измерительном сигнале, производится измерение угла фазового сдвига без какойлибо дополнительной погрешности. Причем положительная постоянная составляющая в измерительном сигнале может значительно превьппать уровень амплитуды входного сигнала.

Отрицательная постоянная составляющая может достигнуть амплитудного значения сигнала, Если же отрицательная постоянная составляющая превышает амплитудное значение входного сигнала, то для обеспечения измерения блоком 1 смещения постоянной составляющей, состоящим иэ сумматора 2 и источника 3 напряжения постоянного тока (ИНПТ), входной сигнал смещается в область положительных значений, т.е. устройство обеспечивает измерение угла фазового сдвига в диапазоне низких и инфранизких частот при наличии постоянной составляющей в измерительном сигнале, превышающей уровень входного сигнала.

Изобретение обеспечивает также измерение угла фазового сдвига без дополнительных погрешностей при наличии дрейфа постоянной составляющей во входном сигнале.

Формула изобретения

Фазометр низких и инфранизких частот, на опорные входы которого подаются квадратурные сигналы U, si}}ы t и 0 сое ы 4, содержащий формирователь импульсов, блок измерения с дисплеем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности иэме40 рения, в него введены два блока выборки-хранения, блок смещения постоянной составляющей, пиковый детектор с разрядным ключом и согласующим каскадом, компаратор, причем вход

45 блока смещения постоянной составляющей является входом фазометра, выход

1 блока смещения постоянной состав- . ляющей соединен с входом пикового детектора, выход которого соединен

50 с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с дополнительным выходом пикового детектора, а выход компаратора соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков выборки-хранения, второй выход соединен с управляющим входом разрядного ключа, а третий выход сое1215050

Составитель В. Шубин

Техред 3.Палий Корректор И. Эрдейи Редактор Е. Копча

Заказ 903/53 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 динен с сннхронизирующим входом блока измерения, с входами которого соединены выходь1 блоков выборки-хранения, входы которых соединены соответственно с входами опорных квадратурных сигналов Б q> q a t и 1.1 совая .