Устройство для измерения угла сдвига фаз

Устройство для измерения угла сдвига фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИГРАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Сов атель

Социалистимесиил . р®слублнн

<и> 67843

К АВТОРСКОМУ СВИДЮТВЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 20.12.76 (2l) 2432260/18-21

fecyeyeteewfi aye

СССР в делан каебретвнкФ а еткритвй

Х (5!) М. Кл.

6 01 В 25/00 с присоединением заявки мчав

«23) Приоритет—

Опубликовано 05.08.79. Бюллетень Ж 29

Дата опубликования описания 05,08.79 (53) УДК

621.317.77 (088.8) И. М. Мьщенко, Л. П. Захаров и С. Б; Романовский (72) Авторы

«зобретения

Опытно-конструкторское бюро ордена Трудового Красного Знамени института радиофизики и электроники АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УС1,РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СДВИГА ФАЗ

I !

Изобретение относится к области измерительной техники и может бьггь использовано для измерения угла сдвига фаз в широком динамическом диапазоне (Π— 360 ) ..

Известно устройство для однозначного измерения угла сдвига фаз синусоидальных нацряже- 5 ний в диапазоне 0 — 360 (1). Однозначность определения угла сдвига фаз во всем диапазоне достигается использованием аютветствующих участков сдвинутых относительно друг друга на 90 амплитудно-фазовых характеристик, двух fO детекторов.

Это устройство сложно, а точность его рабо- ты недостаточна.

Наиболее близким по технической сущности . к изобретенитв является устройство (2), содер- f$ жащее фазовый детектор, соединенный одним входом с источником входного сигнала йепосредственно, а другим — с источником опорного сигнала через управляемый.фазовращатель, управляющий вход которого связан с генерато: роМ прямоугольных импульсов через линяю задержки. Генератор импульсов управляет работой ключа1 выход которого подключен к

2 осциллографу, а на вход поступает сигйал с фазового детектора.

Недостатками устройства являются сложность и малая точность измерения, так как определение угла сдвига фаз связано с анализом формы выходного импульса и вычислением амплитуды импульса ло экрану осциллографа.

Целью изобретения является новышенне точности и упро1цение процесса измерений.

Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения угла сдвига фаз, содержащее генератор прямоугольных импульсов, источник опорного сигнала, выход которого подключен ко входу управляемого "фазовращателя, выход которого подключен к одному йз входов фазового детектора, к другому входу которого подключен выход источника исследуемого сигнала, введены фильтр, триггер Шмитта, .сумматор, коммутатор и блок вычитания. Выход фазового детектора соединен через фильтр с первым входом сумматора и через триггер Шмитта с первым входом коммутатора и со вторым входом сумматора, выход которого подключен ко второму входу коммутатора. Выходы комг

678436

3 мутатора соединены со входами блока вычитания, а выход генератора прямоутольных импуль. сов — с управляющим входом управляемого фаэовращателя.

4 характеристики диодов необходимо выполнить следующее условие: 1тг — 11ффмах > Ug где 0 у — минимальное напряжейие, необходимое для линейного режима работы диода;

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема зависимости выходных напряжений элементов устройства от угла сдвига фаз.

Устройство для измерения угла сдвига фаз 1о содержит фазовый детектор 1, соединенный одним входом с источником входного сигнала. непосредственно, а другим — с источником опорного сигнала через управляемый фазовращитель 2, управляющий вход которого связан r$ с генератором 3 "прямоугольных импульсов.

K выходу детектора 1 подключены входы фильтра 4 и триггера Шмитта 5, соединенных выходами с соответствующими входами сумматора 6. Выход сумматора 6 связан- со входом 10 коммутатора 7, управляемый вход котором соединен с выходом триггера Шмитта 5, à вью . ходы — с соответствующими входами блока

8 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

: Опорный синусоидальный сигнал U0 с помощью фазовращателя 2 модулируется по фазе выходным напряжением генератора 3 (фиг.

2, а) . Таким образом,иа выходе детектора 1 кроме постоянной составлякицей (фнг. 2, б) будет и переменная составлякяцая (фиг. 2, а) . Приэтом полярность переменной составляющей в диапазоне .Π— 180 — отрицательна, а в диапазоне 180-360 — йоложительйй; т "; полярность, составляющей соответствует зйаку производной амплитудно-фазовой характеристики детектора

1 (фиг. 2б). Выходйое напряжение детектора

1 подается на закрытый вход триггера Шмитта, 5, который на постоянную, составляющую ввг. ходного напряжения детектора 1 (фиг, 2,б) не реагирует, а срабатывает от переменной составляющей (фиг.2,в) . Зависимость выходного напряжения триггера Шмитта 5 от угла. сдвига фаз приведена на фиг. 2,r. Затем выходное напряжение триггера Шмитта 5 подается на один из входов сумматора 6, на другой вход которого через фильтр 4 йбЯИтсМ вйход ное напряжение детектора 1 (фиг.2,б). Фильтр 4 служит для выделения постоянной составляю- щей выходного напряжения детектора 1. Зави-. — criMoefs" вйходного напряжения сумматора 6 от угла сдвига фаз показана на фиг. 2д.. Kax видно из графика, суммарное напряжение И1". в диапазонах 0 -180 и 180 — 360 имеет раз55 иую полярность, что позволяет в качестве коммутатора 7 применять полупроводйиковые диоды, включенные разнополярно. Для исключения впияния нелинейной части вольт-ампернои

Оф. т п,ах — максимальное постоянное напряжение на выходе фазового детектора 1.

В диапазоне измерения угла сдвига фаз

Π— 180 суммарное напряжение 01„с помощью коммутатора 7 подключается к неинвертирующему входу блока 8 вычитания,,а в диапазоне

180-360 — к ее инвертирующему входу. Для получения амплитудно-фазовой характеристики с линейностью до 360 и установки нуля при угле сдвига фаэ р = 0 на входы блока 8 вычитания с помощью коммутатора 7 одювременно с суммарным напряжением Uy подается выходное напряжение триггера Шмитта 5. В диапазоне 0 — 180 отрицательное напряжение Отг подается на его инвертирующий вход, а в диапазоне 180 — 360 положительное напряжение 0тт— на неннвертирующий вход. Необходимые напряжения устанавливаются. с помощью резнстив нйх делителей на входах блока 8 вйчитающ.

Зависимость выходного напряжения блока 8 вы читания от угла сдвига фаз приведена иа фиг.2,е. . В предложенном устройстве точность изме рения и быстродействие повышены, а процесс измерений упрощен за счет исключения осциллографического индикатора.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла сдвига фаз,: содержащее генератор прямоугольных импульсов, источник опорного сигнала, выход которого подключен ко входу управляемого фазовращателя, выход котороМ подключен к одному из входов фазового детектора,К другому входу которого подключен выход источника исследуемого сигнала, о т rr и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью повьшхения точности и упрощения проrrr;cca измерения, rr него введены фильтр, триг.гер Кмитта, суМматор, коммутатор и блок

- вычитания, причем выход фазового детектора соединен через фильтр с первым входом суммаюра и через триггер Шмитта с первым входом .

"коммутатора и со вторым входом сумматора, вйход косого подключен ко второму входу коммутатора, выходы коммутатора соединены со входами блока:вьяитаиия, .а .выход генератора прямоугольных ймпульоов, подключен к. управляющему вхощ управляемого фазовраща, .теля, .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Натент CIGA Р 2928047, MKHa,G 01825/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР У 410329, МКЙ р 6 О 1 В 25/00, 1 972.

678436

Юмх

/

Луо 4%0 o

g00 f80

Составитель П, Плетнева

Техред Сигай

Корректор А Власенко

Редактор Л. Утехина

Тираж 1О90 Подписное

ЦНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Рауи ская наб., д. 4/5

Заказ 4551/36

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4