Фазоизмерительное устройство

Фазоизмерительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 260778 (21) 2648609/18-21 5Ц . с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и откр ыти й

Опубликовано 300780. Бюллетень № 28 (53) УДК 621. 317..77(088.8) Дата опубликования описания 300780 (72) Автор изобретения

B.P. Мтварелишвили р

4 т с

<., t

Р ;. с

Научно-исследовательский институт прикладной геодезии (71) Заявитель (54 ) ФАЗОИЗМЕРИТЕЛ ЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к фазоиэмерительной технике и предназначено для измерения сдвига фаз двух гармонических сигналов в радиогеодезических системах.

Известен цифровой фазометр с время †импульсн преобразованием, содержащий формирующие устройства, триггеры, входы одного из которых соединены с выходами формирующих устройств, делитель частоты, электронные ключи, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, триггер, входы которого соединены с другими выходами формирующих уст- 15 ройств, а также алгебраическим сумматором, входы которого через фильтр нижних частот, последовательно включенные триггеры, связаны с выходами формирующих устройств, а выход сумматора через усилитель постоянного тока соединен со входами формирующих устройств (11 .

Однако известный цифровой фаэо- . 2з метр имеет низкую точность измерения фазового сдвига на высоких час" тотах.

Известно также фазоизмерительное усттзойство, включающее преобразова- 3Q тель частоты с опорным и исследуемым каналами преобразования, . каждый иэ которых содержит последовательно . соединенные смеситель и формирователь, причем входы смесителей подключены к выходу гетеродина и к соответствующим входным клеммам преобразователя и подключенный к выходам преобразователя цифровой индикатор, состоящий из генератора квантующих импуЛьсов, электронного ключа и счетчика с индикацией (2) .

Цель изобретения — повышение точности измерения фазового сдвига.

Укаэанная цель достигается тем, что в известный фазометр, включающий опорный и исследуемый каналы преобразования частоты, каждый.из которых содержит последовательно соединенные смеситель и формирователь, причем входы смесителей подключены к зажиму гетеродинного сигнала и к соответствующим зажимам опорного и исследуемого сигналов, и подключенный к выходам каналов преобразования частоты цифровой индикатор, введены дополнительный канал преобразования частоты, содержащий последовательно соединенные комму татор, входы которого подключены

752185 к зажимам опорного и исследуемого сигналов, смеситель, первый вход которого подключен к зажиму гетеродинного сигнала, а второй †. к выходу коммутатора, и формирователь, второй коммутатор и триггер один

5 вход которого через второй коммутатор подключен к выходам опорного и исследуемого каналов преобразования частоты, а другой вход — к выходу дополнительного канала преобразования частоты, введены также подключенный к выходу триггера формирователь порогового уровня, выход которого соединен с управляющим входом формирователя исследуемого канала преобразования частоты и триггерный делитель частоты, вход которого подключен к выходу формирователя опорного канала преобразования частоты, а выход — к управляющим входам коммутаторов и к управляющему 20 входу формирователя порогового уровня, достигается также за счет того, что формирователь порогового уровня выполнен в виде двух электронных ключей, подключенными своими выхода- 2 ми к одной обкладке конденсатора, а управляющими входами — к выходам коммутатора, входы ключей через резисторы подключены к разнополярным полюсам источников напряжения, другие полюса которых объединены и соединены с другой обкладкой конденсатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема фазоизмерительного устрой-. ства; на фиг. 2 — функциональная схема формирователя порогового уровня.

Фазоизмерительное устройство со держит 1,2 каналы преобразования частоты, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные смеситель

3,4 и формирователь 5,6 и подключен- .40 ный к выходам каналов цифровой индикатор 7, дополнительный канал 8 преобразования частоты, содержащий коммутатор 9, смеситель 10, формирователь 11. Кроме того, в устройство 4 введены второй коммутатор 12, триггер 13, формирователь 14 порогоного уровня и триггерный делитель 15 частоты.

50 фазоизмерительное устройство работает следующим образом.

Опорный U и исследуемый U сигналы частоты f поступают на входы

55 смесителей 3,4,10, на вторые входы которых поступает гетеродинный сигнал Ua частоты 1 . Сигналы промежуточной частоты, частота которых анна лей 3,4 поступают на формирователи 60

5,б, которые вырабатывают импульсы начала и конца интервала времени, соответствующие моментам положительных нуль-переходов сигналов промежуточной частоты. длительность интерва- 65 ла времени, пропорционального измеряемому фазовому сдвигу, равна ь|

56 пр где sf — измеряемый фазовый сдвиг; — промежуточная частота;

ht — временной сдвиг импульса начала интервала времени, обусловленный фаэовой задержкой сигнала U о в смесителе 3 и нестабильностью порогового уровня формирователя 5; дй — временной сдвиг импульса конца интервала времени, обусловленный фазовой задержкой сигнала U н смесителе 4 и нестабильностью порогового уровня формирователя б.

Этот интервал времени измеряется цифровым индикатором 7. Если фаэоные задержки опорного и исследуемого каналов ранны, т.е. ь t>- gt<, то, как видно из выражения (1), ошибки, вносимые фазовой неидентичностью каналов 1 и 2, взаимно компенсируются при формировании интервала времени.

При at< р д tz появляется ошибка, которая компенсируется времен ным положением импульса конца интервала времени. Для этого сигналы U и

U>< через коммутатор 9 подаются на исполнительный канал 8 преобразования частоты. Коммутаторы 9 и 12 переключаются частотой, равной

ПР

k где k — коэффициент деления делителя 15 частоты.

При этом, когда коммутаторы находятся в положении 1, на один вход триггера 13 поступают импульсы,соответствующие моментам положительных нуль-переходов сигнала с выхода формирователя 5, а на другой вход — импульсы, соответствующие моментам отрицательных нуль- переходов сигнала с выхода формирователя 11, триггер 13 формирует импульсы,длительность которых равна к 1= — + М- А

И 7 где сэва „р — круговая частота; ь — временной сдвиг импульса, соответствующего моменту отрицательного нуль-перехода нходного сигнала.

Когда коммутаторы находятся н положений 2, то на один вход триггера 13 поступают импульсы, соответствующие моментам положительных нуль-переходов сигнала с выхода

752185 д 6= 6 - 2 =дt -bt.<

60 рормирователя 6, а на другой вход— импульсы, соответствующие моментам отрицательных нуль-переходов с выхода формирователя 11, и триггер

13 формирует импульсы, длительность которых равна

Формирователь 14 порогового уровня вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное разности длительностей импульсов триггера 13

Таким образом, при b t k = д t2 согласно выражению (1), ошибки, обусловленные фазовой неидентичностью каналов, взаимно компенсируются.

Если д t< g дс, то формирователь

14 задает пороговый уровень с учетом знака рассогласования и формирование импульса конца интервала времени происходит раньше момента нуль-перехода исследуемого сигнала 0„ (при д „ ад t<) или позже

1 (при д >д t<).

Функциональная схема формирователя порогового уровня содержит электронные ключи 16, 17, подключенные своими выходами к одной обкладке конденсатора 18, коммутатор

19, выходы которого соединены с управлякь ими входами электронных ключей, входы которых через соответствующие резисторы 20, 21 подключены к разнополярным полюсам источников 22, 23 напряжения, другие полюса которых соединены вместе и подключены к другой обкладке конденсатора 18.

На вход формирователя порогового уровня поступают импульсы с выхода триггера 13 и . Коммутатор 19 переключается синхронно коммутаторами 9 и 12, при этом ключи 16 и,17 замыкаются на время, соответсТвующее длительностям импульсов и "., конденсатор 18 перезаряжается. При условии, что сопротивления резисторов 20 и 21 и напряжения источников

22 и 23 равны, на конденсаторе 18 устанавливается нулевое напряжение, если ct = i т.е. если фазовые задержки опорного и исследуемого каналов одинаковы, то выходное напряжение формирователя 14 равно нулю, а пороговый уровень формирователя б будет нулевым.

Если фаэовые задержки различны, то t1 7,и на конденсаторе 18 устанавливается напряжение, соответствующее разности д cq = c,>- c< с учетом знака рассогласования.

ЗО

Таким образом, в фаэоиэмерительном устройстве компенсируются временные сдвиги импульсов начала и конца интервала времени и тем самым повышается точность измерения в целом.

Формула изобретения

I. Фаэоизмерительное устройство, содержащее опорный и исследуемый каналы преобразования частоты, каждый из которых содержит последовательно соединенные смеситель и формирователь, и подключенный к выходам каналов преобразования частоты, цифровой индикатор, причем первые входы смесителей подключены к зажиму гетеродинного сигнала, а вторые — к соответствующим зажимам опорного и исследуемого сигналов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, э него введены дополнительный канал преобразования частоты, содержащий последовательно соединенные коммутатор, входы которого подключены к соответствующим зажимам опорного и исследуемого сигналов, смеситель, первый вход которого подключен к зажиму гетеродинного сигнала, а второй — к выходу коммутатора, и формирователь, второй коммутатор и триггер, один вход которого через второй коммутатор подключен к выходам опорного и исследуемого каналов преобразования частоты, а другой вход — к выходу дополнительного канала преобразования частоты, введены также подключенный к выходу триггера формирователь порогового уровня, выход которого соединен с управляющим входом формирователя исследуемого канала преобразования частоты и триггерный делитель частоты, вход которого подключен к выходу формирователя опорного канала преобразования частоты, а выход — к управляющим входам коммутаторов и к упраэлякнцему входу формирователя порогового уровня.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователь порогового уровня выполнен в виде двух электронных ключей, подключенных своими выходами к одной обкладке конденсатора, а управляющими входами — к выходам коммутатора, входы ключей через резисторы подключены к разнополярным полюсам источников напряжения, другие полюса которых объединены и соединены с другой обкладкой конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское .свидетельство СССР

Р 369509, кл. С 01 к 25/00, 1973.

2. Смирнов П.T. Цифровые фаэометры. "Энергия", М.-Л., 1974, с. 42.

752185

Hyoid

Виы

Составитель A Старосзппа

Техред Н,Бабурка Корректор М. немчик

Редактор С. Тимохина

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4735/2

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