Способ компенсации фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО КА ИЗОБРЕТЕКИЕ

ОПИСАНИЕ способа компенсации фаз.

К авторскому свидетельству П. А. Матвеева, заявленному 20 октября 1933 года (спр. о перв. М 136420).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 марта 1935 года. (379) Существующие типы фазокомпенсаторов основываются на двух принципах: нужные амплитуда и фаза компенсационного напряжения получаются либо в результате изменения величины weментов комплексного потенциометра, либо в результате поворота катушки во вращающемся магнитном поле низкой частоты.

Оба способа сравнительно просты, однако, имеют существенный недостаток — зависимость от частоты, так как всякое реактивное сопротивление пропорционально частоте. В силу этого при изменении последней (например, в практике электро-акустических измерений) необходимо каждый раз изменять самоиндукцию или какой-нибудь другой параметр компенсатора, что усложняет процесс измерения и может привести к ошибкам.

Существенным недостатком первого упомянутого способа является также невозможность непрерывного изменения фазового угла компенсирующего напряжения от 0 до 360 .

Цель предлагаемого изобретения состоит в устранении перечисленных недостатков.

Сущность способа компенсации фаз, согласно изобретению, заключается в том, что получение компенсационноге напряжения производится путем детектирования суммы напряжений высокой частоты интерференционного генератора, а сдвиг фаз осуществляе-,ся в цепи гетеродина с неизменной частотой.

На чертеже фиг. 1 изображает схему способа для компенсации фаз и фиг. 2— схему фазовариатора.

Два гетеродина 1, 2 звукового генератора имеют частоты Я+ о и е, где в — необходимая при данном измерении низкая частота, выделяемая с помощью детектора 3 и усилителя 4.

Напряжение T(от гетеродина 2 подведено к фазовариатору любой конструкции (предпочтительно с возможностью непрерывного изменения фазы от 0 до Зб0 ), рассчитанного для неизменной частоты о гетеродина 2.

Напряжение V,, снятое с фазовариатора, складывается с напряжением V, частоты <о+о, снятым с гетеродина 1.

Суммарное напряжение воздействует на детектор 6 компенсатора и затем усиливается усилителем низкой частоты 7, с которого снимается необходимое для компенсационного измерения напряжение

Изменяя при помощи фазоваритора Ь сдвиг фаз иежду напряжениями V, и V, на угол „получаем сдвиг фаз между и V6 на угол е, причем

Действительно, если имеем два напряжения .

VÄ=E, sit (»i-—,, - р) V, =Е, sin (а+о),", то складывая их, получаем, как известно, колебания высокой частоты с амплитудой:

Е,=-) Е +Е,= 2Å,Å„.cos(i-,-М.

Если затем суммарное напряжение детектировать, например, на квадратичном участке детекторно" характеристики, где, как известно, Л/ = — Р Г;-, g, д У получим после удаления несущей частоты ток низкой частоты:

< 2 . Ез соэ(- i+9).

Как видим, угол <р равен углу сдвига фаз между напряжениями V и V, что весьма удобно для измерительных целей.

Необходимо добавить, что то же соотношение между углами сохранится при любом детектировании.

В виду того, что фазовариатор 5 работает на высокой частоте, он может быть сделан весьма компактным (например, два спаренных вариометра).

Выясним еще одно обстоятельство, именно постоянство фазы напряжения 1,. звукового генератора и напряжения V„, снятого с фазокоипенсатора.

Изменения фазы этих напряжений (фазовая модуляция), как известно, могут быть вь.званы нестабильностью частоты звукового генератора.

Действительно, частота и фаза связаны соотношением

d.q

dt где " 2 — приращение частоты, a — фаза, откуда для фазы получим выражение (1) о> L ..... (2) Для электродвижу цих сил Е и Е, полу" чим выражения !

Е1 =-=./И, =os

Дс

Е. = — Я, з п О -- "где М, и М,— максимальные значения ! коэфициентов связи, а Π— пространственный угол поворота ротора L> отноI сительно катушки I.,Токи „. и i, при условиях (1) и (2)

) будут

1 — 5) 1

l2 =J

>L ным постоянством частоты, фазовая NoI дуляция всегда имеет место.

Это, однако, не является недостатком вследствие того, что абсолютная фаза ! колебаний не имеет практического зна, чения, Действительно, при изме рениях вся схема питается от общего источника . тока звуковой частоты. Практи ческий смысл имеет лишь стабильность «aj стоты.

Покажем на примере одного из ино гочисленных типов фазовариаторов, каково влияние нестабильности частоты на градуировку угла сдвига фаз. ! Положим, что фазовариатор рабо, тает по принципу действия, изображенному на фиг. 2, Компенсатор выполнен в виде статора из двух взаимно перпен, дикулярных катушек L, и L, и вра-! щающегося внутри их ротора l, Напряжение А; повернутое нз же лаеиый угол q, получается, как сумма

1 напряжений Е, и Е,„индуктированных в катугцке li, катушками li, и L, Как легко увидеть (фиг. 2), токи в ка, тушках L, и li,, находятся в квадратуре, 1 если принять, что поэтому, поскольку в настоящее время все генераторы не обладают абсолютПодставляя в (3) и (4) значения для, токов из (5) и (6), получим:

1 dV

Е,==М,cos8 ---... (7)

1 <т1:

Е.,==/М,sinO — — — —... (8) <о7. dt

Для тангенса угла сдвк га фаз ме кду V и Е получим выражение:

Е., tgc; = - = — -- tg8 . (9)

Е1 <Ð) Х при условии М1---.iM.„как это обычно и дела рт.

Если при некоторой частоте подобрать условие:. (10) NOIi=P

Л:-(„--- 5<0)? (1+Ч „,А . (11),Л «) где = -- — — — — относительное изменение

- а с:- о т ь<

Подставляя (11) в {9), получим:

-.î, когда частота станет равной

< == <. -- <>, получим для индуктивного соп ротивления, принкмая во внимание (10), следующее уравнение (12) Как видим, при изменении частоты например на 1", „тангенс угла изменится также на 1 "/о, что повлечет за собой изменение угла - на 1о,о при небольших tg 0 и на бесконечно малую величину при О, близких к величине:

О == (2 7г —.— 1) ——

Предмет изобретения, Способ компенсации фаз токов ззу,ковой частоты с непрерывным измене; нием фазного угла от 0 до 360, отлнча<ощи;:" .ся тем, что для получения компенсационного напряжения используют детектированную отдельным детекто ром сумму напряженич высокой частоты

1 интерференционного генератора, а сдвиг, . фаз производят в цепи гетеродкн а с неизменной частотой с той цель,о,, чтобы градуировка фазового сдвига не менялась с изменением низкой частоты.

t 1

I tg = tge =-(1 — + ! !, Откидывая члены степени выше первой получим

tg = (1 — .) tg .... 13) К авторскому свидетельству Б. A. Матвеева М 42151

Эксперт А. lL Селсчмеа

Резака р И, Н. Грнгерьев

Корректор И. В. Немецко ап. „Промпваиграф . Тамбохскаа, 12. Зак. 27Ì