Устройство для измерения угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот

Устройство для измерения угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙ И Е

ИЗОБРЕТЕ Н И Я (ц 725О39

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.74 (21) 2302822/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (51) М. Кл.з

С 01 25/00

Государственный комитет (53) УДК 621.317,772 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. А. Анепир, С. А. Кравченко и О. Г. Пушкарева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СДВИГА ФАЗ

В ДИАПАЗОНЕ ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерениях угла сдвига фаз на инфранизких частотах в многоканальных системах сбора и кодирования информации от 5 магнитных преобразователей, которые возбуждаются от общего генератора синусоидального напряжения.

Известны устройства для измерения угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких ча- 10 стот, содержащие два формирующих блока, выходы которых через триггер и фильтр подключены к цифровому вольтметру (1).

Недостаток такого устройства заключается в значительной погрешности измерения. 15

Известно устройство измерения угла сдвига фаз, содержащее два параллельных канала, выполненных из включенных последовательно входных устройств и формирователей прямоугольных импульсов, нагружен- 20 ных на управляемый триггер, причем выход одного из формирователей прямоугольных импульсов связан с блоком автоматического управления и через электронный ключ с интегратором полупериода, элемент совпа- 25 дения, генератор импульсов, счетчик (2).

Однако известное устройство имеет значительную погрешность измерения, обусловленную дополнительным преобразоваием напряжения в частоту. 30

Цель изобретения — обеспечение независимости измерения угла сдвига фаз от частоты исследуемых сигналов при одновременном повышении точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот, содержащее два параллельных канала, выполненных пз включенных последовательно входных устройств и формирователей прямоугольных импульсов, нагруженных на управляемый триггер, причем выход одного из формирователей прямоугольных импульсов связан с блоком автоматического управления и через электронный ключ с интегратором полупериода, элемент совпадения, геI нератор импульсов, счетчик, снабжено второй цепью интегрирования, составленной из последовательно включенных электронного ключа, один из входов которого соединен с выходом управляемого триггера, а другой— с входом упомянутого электронного ключа и через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле с эталонным источником постоянного тока, и интегратора фазового сдвига, связанного через разомкнутые контакты коммутирующего реле с входом интегратора прямого и обратного интегрирования, одновременно его вход через нормально разомкнутые контакты другого

725039

i,=тл

= К,. — = К, 180, 2

t) = Т/2п

RC .! RC n б.

3 коммутирующего реле и масштабный усилитель подключен к упомянутому интегратору полупериода. Кроме того, выход интегратора прямого и обратного интегрирования через нуль-орган, блок автоматического управления подключен к одному из входов элемента совпадения, второй вход которого соединен с генератором импульсов высокой частоты, а выход — со счетным входом счетчика импульсов. Счетчик двумя обратными связями соединен с блоком автоматического управления, который отдельными связями связан с тремя коммутирующими реле и одной связью с тремя разрядными реле, нормально разомкнутые контакты которых шунтируют интеграторы.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот; на фиг. 2, а — к показаны эпюры напряжений, поясняющие его работу, Устройство содержит два параллельных канала 1, выполненных из включенных последовательно входных устройств 2 и формирователей 3 прямоугольных импульсов, нагруженных на управляемый триггер 4.

Выход одного из формирователей 3 прямоугольных импульсов связан с блоком 5 автоматического управления и через электронный ключ 6 с интегратором 7 полупериода. Устройство содержит также элемент

8 совпадения, генератор 9 импульсов и счетчик 10. Кроме того, оно снабжено второй цепью 11 интегрирования, составленной из последовательно включенных электронного ключа 12, один из входов которого соединен с выходом управляемого триггера 4, а другой — с входом электронного ключа 6 и через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле 13 с эталонным источником 14 постоянного тока, и интегратора 15 фазового сдвига, связанного через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле 16 с входом интегратора 17 прямого и обратного интегрирования, причем вход его через нормально разомкнутые контакты другого коммутирующего реле 18 и масштабный усилитель 19 подключен к интегратору 7 полупериода, Выход интегратора

17 прямого и обратного интегрирования через нуль-орган 20, блок 5 автоматического управления подсоединен к одному из входов элемента 8 совпадения, второй вход которого подключен к генератору 9 импульсов.

Выход элемента 8 совпадения связан со счетным входом счетчика 10 импульсов, который двумя обратными связями 21 и 22 подключен к блоку автоматического управления, который связями 23 — 26 связан с коммутирующими реле 13, 16, 18 и разрядными 27, 28 и 29, нормально разомкнутые контакты которых шунтируют интеграторы

7, 15 и 17.

Устройство для измерения угла сдвига

4 фаз в диапазоне инфранизких частот работает следующим образом.

По команде с блока 5 автоматического управления замыкаются нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле 13, подключая к электронным ключам 6 и 12 эталонный источник 14 постоянного тока, Одновременно из синусоидальных входных сигналов Ui и U в каналах 1 формируются прямоугольные импульсы (фиг. 2,а), равные по длительности полупериоду входных сигналов. Далее из этих импульсов выделяют с помощью управляемого триггера 4 прямоугольный импульс, равный по длительности фазовому сдвигу, Затем импульсы, равные по длительности фазовому сдвигу и полупериоду, поступают на управляемые входы электронных ключей 12 и 6 соответственно. Последние в течение времени действия этих импульсов пропускают от источника 14 ток на входы интеграторов

15 и 7 постоянные напряжения Uä2=Уэ1=

= U, (фиг. 2 б, в) . В результате интегриро25 валия на выходе интеграторов 7 и 15 получают напряжения (фиг. 2, г и е) соответственно - Т)2— : ) э —

RC .) RC

= К,. = К,у, (2)

40 где RC — постоянная времени интегрирования;

Т(2 — полупериод входных сигналов;

А1 и К вЂ” коэффициенты постоянные; и — числа натурального ряда 1, 2, 3...

180.

Далее блок автоматического управления дает команду на подключение выхода интегратора 15 к входу интегратора прямого и обратного интегрирования, сброс счетчика

10 в «О» и подготовку его к счету. Задачей счетчика в первом такте интегрирования является создание интервала a=4 †путем заполнения счетчика 10 импульсами высокой частоты до его переполнения (фиг. 2, к, мелкие штрихи). В результате первого такта интегрирования получают (фиг. 2,и).

UббЫбб (U9 dt (t3 t2)

Uq лс (3)

В момент времени 4 появляется сигнал с

65 выхода счетчика 10 о его переполнении.

725039

Uâûõ: вых Uzpdt — U âûõ

RC,) 15 т)2 т!2

Рс (4 з) вых RC "1 (4)

20 где (4 — 4) = b.

В момент времени 14 (напряжение

U О) срабатывает нуль-орган 20 и импульс с его выхода является сигналом об окончании второго такта интегрирования, по которому блок 5 выдает сигнал на размыкание контактов коммутирующего реле 16 и замыкание контактов разрядных реле 27, 28, 29 сбрасывающих в нуль напряжения, накопленные ранее на интеграторах.

Конец второго такта интегрирования характеризуется тем, что а b

U — — Urp. = 0

RC RC (5)

35 откуда

b= .О. т(2 (6) Подставив в выражение (5) значение 40 и Утгв, взятые из выражений (1) и (2), получим

b= а= .а, К,180 180 (7)

45 т. е. (8) <р = — 180 . а

Если допустить, что а = 180, то выражение (2) принимает вид

q=b= (9) Из выражения (9) видно, что предлагае- 55 мое устройство обеспечивает независимость измерений от частоты входных сигналов и полностью исключает какие-либо операции

Этот сигнал воздействует на блок автоматического управления, который выдает команду на отключение интегратора 15, сброс в «О» счетчика и подключение к входу интегратора 17 через масштабный усили- 5 тель 19 и интегратора 7 полупериода. В результате второго такта интегрирования U»», под действием напряжения Ут)х, имеющего полярность (фиг. 2,д), противоположную напряжению U> линейно, изменяется в сто- 10 рону нуля.

Напряжение на выходе интегратора 17 при этом будет при плавном переходе с одной частоты на другую.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот, содержащее два параллельных канала, выполненных из включенных последовательно входных устройств и формирователей прямоугольных импульсов, нагруженных на управляемый триггер, причем выход одного из формирователей прямоугольных импульсов связан с блоком автоматического управления и через электронный ключ с интегратором полупериода, элемент совпадения, генератор импульсов, счетчик, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения независимости измерения угла сдвига фаз от частоты исследуемых сигналов при одновременном повышении точности измерения, оно снабжено второй цепью интегрирования, составленной из последовательно включенных электронного ключа, один из входов которого соединен с выходом управляемого триггера, а другой — с входом упомянутого электронного ключа и через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле с эталонным источником постояннего тока, и интегратора фазового сдвига, связанного через разомкнутые контакты коммутирующего реле с входом интегратора прямого и обратного интегрирования, одновременно его вход через нормально разомкнутые контакты другого коммутирующего реле и масштабный усилитель подключен к упомянутому интегратору полупериода, кроме того, выход интегратора прямого и обратного интегрирования через нуль-орган, блок автоматического управления подключен к одному из входов элемента совпадения, второй вход которого соединен с генератором импульсов высокой частоты, а выход — со счетным входом счетчика импульсов, кроме того, счетчик двумя обратными связями связан с блоком автоматического управления, который отдельными связями связан с тремя коммутирующими реле и одной связью с тремя разрядными реле, нормально разомкнутые контакты которых шунтируют интеграторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вишенчук И. М. и др. Электромеханические и электронные фазометры. Л., Госэнергоиздат, 1962, с. 177 †1.

2. Смирнов П. Т. Цифровые фазометры.

Л., «Энергия», 1974, с. 15 — 17.

725039

Wuz 7

Риа Л

Составитель Г, Смелова

Техред В. Серякова

Корректор 3. Тарасова

Редактор И. Грузова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 147/13 Изд. № 218 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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