Измеритель сдвига фаз

Измеритель сдвига фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Рес1тублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

rrrr 6613 t рЯф ( (6I) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.12.75 (21) 2195659/18-21 с присоединением заявки ЛГ— (23) Приоритет —— (51) M К

G 0I R 25 00

Государственный квинтет

СССР во делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17 (53) УДК621.317. .761 (088.8) Дата опубликования описания 15.05.79 (72) Автор изобретения

Н. П. Сухоставцев (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ

Изобретение относится к области электрорадиоизмеритсльной техники, а именно к двухканальным фазометрам, и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов. 5

Известны измерители разности фаз триггерного типа с исключением зон неопределенности в пределах периода, содержащие форм ирук>щес устройство, формирователи коротких импмльсов, соответствующих MO1О ментам перехода входных сигналов через нуль, измерительные триггеры и индикатор (! ).

В этих измерителях для устранения неопределенности показаний вблизи !80 фазовых сдвигов между входными сигналами в один из каналов добавляется фиксированный фазовый сдвиг. В этом случае не исключаются зоны неопределенности как таковые, а переносится (сдвигается) измеряемая разность фаз из зоны неопределенности на 20 определенный (фиксированный) угол.

В этом измерителе разность фаз вблизи

180 определяется оператором по формуле Ризм = — Ðåäaèå+ (— + л"" ) где р„ох — показание прибора после введения сдвига в один из каналов, так как в этом случае нет соответствия между величиной измеряемой разности фаз и показанием прибора. Отмечается значительное время измерения в зонах неопределенности; при записи показаний фазопзмерителя регистрирующими приоорами (самописец, ЦПУ и т.д.) фазовые сдвиги между входными сигналами в зонах неустой.ивой работы триггеров выпадают из общей фазовой характеристики, что приводит к ошибочным рсз :льтатам. Использовать такие фазоизмери-! тели в автоматических систвмах без участия оператора невозможно.

Известны также фазоизмерители, где неопределенность показаний индикатора устраняется в пределах периода делением частоты входных сравниваемых сигналов по фазе (2).

Однако они обладают пониженной точностью и разрешающей способностью, так как при делении частоты входных сигналов в и раз уменьшается и фазовый сдвиг между ними.

661393

Цель изобретения — повышение точности и разрешаю:цей способности.

Это достигается тем, что измеритель сдвига фаз, содержащий в каждом из двух каналов последоватсльно соединенные формирующее устройство и триггер-делитель частоты, во ."тором канале инвертор, вход которого подклкчен к выходу триггера-делителя, общие для обоих каналов филбтр и пороговые устоойства, связанные между собой, измерительный триггер и индикатор, снабжен коммутирующими элементами, формирователями коротких импульсов, вычитающим устройством с коммутируемым коэффициенто" передачи, дополнительным фильтром, ключевым фазовым дискриминатором, при этом входы формирователей коротких импульсов подключены к формирующим устройствам, а выходы связаны с коммутирующими элементами и измерительными триггерами, последовательно включенные вычитающее устройство и дополнительный фильтр включены между измерительными триггерами и индикатором, входы ключевого фазового дискриминатора подключены к триггеруделителю первого канала и инвертору второго канала, а выход — к фильтру.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 временные диаграммы процессов формирования выходных напряжений фазоизмерителя во всех его режимах.

Измеритель разности фаз содержит формирующие устройства 1 и 2, формирователи коротких импульсов 3 — 6, соответствующих моментам перехода входных сигналов через нуль, причем формирователи 3 и 4 вырабатывают им пульсы, соответствующие фронтам сформированных входных сигналов, а формирователи 5 — 6 — импульсы, соответствующие спадам сформированных сигналов, делители частоты на два 7 и 8; логический элемент НЕ 9; ключевой фазовый дискриминатор 10, фильтр 11 нижних частот; компараторы положительного 12 и отрицательного 13 напряжений, коммутирующие элементы 14 — 17, управляемые компараторами 12 и 13; измерительные триггеры 18 и 19; вычитающее устройство 20 с изменяемым коэффициентом передачи, второй фильтр 21 нижних частот и индикатор 22.

Измеритель работает следующим образом.

Сигналы U, Ug, разность фаз которых подлежит измерению, подаются на входы формирующих устройств 1 и 2. С выходов формирующих устройств напряжения (фиг. 2 а, б) поступают на формирователи коротких импульсов 3 — 6. Короткие импульсы с выходов формирователей (фиг. 2, в, г, д, e) через нормально замкнутые контакты коммутирующих элементов 14 — 17 поступают перекрестно в основном режиме на триггеры 18 и 19 для управления ими. При малых фазовых сдвигах триггер 18 устанавливается в единичное состояние импульсом формирователя 3, соответствующим фронту сформированного сигнала U, в нулевое состояние— импульсом формирователя 6, соответствующим спаду сформированного сигнала Us (фиг. 2, ж).

Триггер 19 устанавливается в единичное состояние импульсом формирователя 4, соответствующим фронту сигнала 1Ы, и в нулевое состояние — импульсом формирователя 5, соответствующим спаду сигнала Ua (фиг. 2, 1, 3).

Напряжение с фильтра 11 поступает на два компаратора 12 и 13 напряжений. При малых фазовых сдвигах выходное напряжение фильгра 11 меньше пороговых значений компараторов.

Во втором режиме при фазовых сдвигах выходных сигналов, близких к плюсовой зоне неопределенности основного режима (положительная разность фаз, канал 1,Г принят за опорный) или лежащих в ней, напряжение на входе компаратора 12 достаточно для его срабатывания и переключения коммутируюших элементов 14 и 15. Цепь установки триггера !9 в единичное состояние отключается, триггер 19 во втором режиме находится в нулевом состоянии. Триггер 18 устанавливается в единичное состояние попрежнему импульсом формирователя 3 (фиг. 2, в), а в нулевое — импульсом фор50

Выходные сигналы триггеров подаются на входы вычитаюшего устройства 20, например, выполненного на основе дифференциального усилителя. В этом режиме коэффициент передачи вычитающего устройства равен половине максимального своего значения, ухудшения разрешающей способности фазоизмерителя при этом не происходит, так как коэффициент передачи вычитающего устройства может быть больше «1». Разностный сигнал поступает на фильтр 21. Напряжение на его выходе пропорционально измеряемой разности фаз.

Амплйтудно-фазовая характеристика фазоизмерителя в основном режиме приведена на фиг. 2, а. Напряжение с выхода фильтра

21 поступает на индикатор 22, в качестве которого может использоваться стрелочный прибор или аналого-цифровой преобразователь. Выходные сигналы формирующих устройств 1 и 2 поступают также на входы делителей частоты на два 7 и 8 цепи управления, сигналы с поделенной вдвое частотой, один непосредственно, а другой — инвертированный элементом HE 9, подаются на ключевой фазовый дискриминатор 10. Выходной сигнал дискриминатора фильтруется фильтром 11, знак и амплитуда выходного напряжения которого определяется раз40 ностью фаз выходных сигналов.

661393 мирователя 4. Коэффициент передачи вычитающего устройства устанавливается равным удвоенному значению по сравнению с основным режимом.

Зона неустойчивой работы триггера 18 при этом возможна только при фазовых сдвигах, близких к нулю или 360

При выходе значения измеряемой разности фаз за пределы зоны неустойчивой работы триггеров основного режима напряжение на входе компаратора 12 становится меньше его порогового значения. Компаратор 12 возвращается в исходное состояние, коммутирующие элементы 14 и 15 также переключаются в прежнее состояние, и фазоизмеритель снова работает в основном режиме.

В третьем режиме при фазовых сдвигах сигналов, близких к минусовой зоне неопределенности основного режима (фазовый сдвиг близкий к - 180 ), или лежащих в ней, напряжение на входе компаратора 13 достаточно для его срабатывания, при этом переключаются коммутирующие элементы 16 и

17, цепь установки триггера 18 в единичное состояние прерывается. Работает только триггер 19, который устанавливается в единичное состояние импульсом формирователя 6, соответствующим спаду сформированного сигнала U3, а в нулевое состояние— по-прежнему импульсом формирователя 5.

Коэффициент передачи вычитающего устройства так же, как и во втором режиме, удваиваетсяя.

Формула изобретения

Измеритель сдвига фаз, содержащий в каждом из двух каналов последовательно

5 соединенные формирующее устройство и триггер-делитель частоты, во втором канале инвертор, вход которого подключен к выходу триггера-делителя, общие для обоих каналов фильтр и пороговые устройства, связан10 ные между собой, измерительный триггер и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешаюшей способности, он снабжен коммутирующими элементами, формирователями коротких импульсов, вычитающим устройством с коммутируемым коэффициентом передачи, дополнительным фильтром, ключевым фгзовым дискриминатором, при этом входы формирователей коротких импульсов подключены к формирующим устройствам, а выходы связаны с коммутируюшими элементами и измерительными триггерами, последовательно включенные вычитающее устройство и дополнительный фильтр включены между измерительными триггерами и индикатором, входы ключевого фазового дискриминатора подключены к триггеру-делителю первого канала и инвертору второго канала, а выход — к фильтру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 286073, кл. G 01 R 25/00, 27.01. 1969. з0 2. Авторское свидетельство СССР № 359611, кл. G 01 R 25/04, 18.01.1971.

661393 uç =+90 зла л дг „„=-rsa

Составитель Л. Устинова

Редактор О. Филиппова Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 2440/43 Тираж 1089 Подписное

U,H И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4