Одноканальное устройство сравнения амплитуд и фаз двух переменных напряжений

Одноканальное устройство сравнения амплитуд и фаз двух переменных напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

11й Г

"1ибтЕИа ВиЬ -.

Союз Советских

Социалистических

Республик

ПИСАИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

„„твоего

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид-ву— (22) Заявлено 07. 08. 78 (21) 2654964/18-21 (1) М

Н 0 3 К 5/22//

G 05 В 1/01 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2312,80, Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 261280 (53) УДК621. 374. 33. (088.8) (72) Авторы изобретения

В.A,Ñóä-Злочевский и И.Ю.Скрипник (71} Заявитель

Киевский технологический институт легкой промышленности (54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ АМПЛИТУД

И ФАЗ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ! использовано для высокоточного сравнения двух переменных напряжений по амплитуде и фазе. 5

Известны одноканальные устройства сравнения, в которых входные напряжения поочередно с помощью автоматического переключателя подают на вход избирательного усилителя, настроен- 10 ного на частоту сравниваемых напряжений. При неравенстве амплитуд сравниваемых напряжений выходиое напряжение ".âòîìàòè÷åñêîãî переключателя будет промодулировано по амплитуде, а при неравенстве начальных фаз - и по фазе. Амплитудно-фазомодулированное напряжение усилив ется избирательным усилителем и воздейст.вует на два параллельных канала — ка- 20 ,нал сравнения амплитуд и канал бравнения начальных фаэ.В канале сравнения амплитуд производится амплитудное детектирование, а в канале сравнения фаз — фазовое детектирование модулированного напряжения. Выделенное детекторами переменное напряжение, частота которого определяется частотой работы автоматического переключателя, несет информацию о неравенст- Зр ве амплитуд и фаз сравниваемых напряжений..Напряжение, регистрируемое выходными выпрямительными приборами, пропорционально разности амплитуд в канале сравнения амплитуд и разности фаз в канале сравнения фаз входных напряжений f1) .

Основным недостатком устройства является потеря чувствительности при сравнении амплитуд больших напряжений вследствие срезания модуляции, вызванное насыщением избирательного усилителя. Переходные процессы по фазе в насыщенном усилителе существенно снижают чувствительность устройства к фазе сравниваемых напряжений.

Известен нулевой одноканальный дифференциальный индикатор к мостам переменного тока, содержащий втоматический переключатель, входами подключенный к выходным клеммам устройства, а его выход, через последовательно соединенные заграждающий фильтр, избирательный усилитель, настроенный на одну из нижних боковых частот, подключен к выходному прибору. Избирательный усилитель усиливает не весь спектр модулированных колебаний, а только одну из ниж790250 них боковых частот, на которую он настрс: н. Для подавления несущей частоты перед избирательным усили телем включен эаграждающий фильтр, настроенный на несущую частоту спектра. Амплитуда напряжения боковой частоты пропорциональна разности амплитуд и начальных фаз сравниваемых напряжений. В этом устройстве избирательный усилитель даже при большом коэффициенте усиления не насыщается неинформативной частью сигнала, которой являются колебания несущей частоты модулированного напряжения. Использование для усиления лишь информативной части модулированного напряжения (одной из боковых частот спектра) позволяет сущес твенно повысить чувствительность устройства. Полоса пропускания избирательного усилителя, настроенного на боковую частоту, незаивисимо от частоты переключений автоматического переключателя может быть очень узкой, поэтому такое устройство обладает высокой помехозащищенностью и малой, инерционностью C?j. Основным недостатком устройства является отсутствие раздельной индикации равенства амплитуд и начальных фаз сравниваемых напряжений, так как амплитуда напряжения боковой частоты определяется как разностью амплитуд, так и разностью фаз сравниваемых напряжений. Отсутствие раздельной индикации амплитудных и фазовых соотношений в сравниваемых напряжениях резко увеличивает время и погрешность уравновешивания измерительных схем сравнения и затрудняет автоматизацию таких устройств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности сравнения.

Для достижения указанной цели в одноканальное устройство сравнения . амплитуд и фаз двух переменных напря жений, содержащее автоматический переключатель, входами подключенный к клеммам устройства, выход его через последовательно соединенные эаграждающий фильтр и избирательный усилитель подключен к входам двух синхронных детекторов, выходы которых соединены с отсчетными приборами, введены формирователь квадратурных напряжений, делитель частоты, избирательный усилитель, причем управляющие входы синхронных детекторов соединены с выходами формирователя квадратурных напряженйй, вход которого через последовательно соединенные делитель частоты и избирательный усилитель, подключен к выходу автоматического переключателя, управляющий вход которого подключен к одному из выходов формирователя квадратурных напряжений.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Автоматический переключатель 1 своими входами подключен к клеммам устройства. Выход автоматического переключателя 1 через последовательно соединенные заграждающий фильтр

2 и избирательный усилитель 3, настроенный на одну из нижних боковых частот модулированного напряжения, подключен к входам синхронных детекторов 4 и 5. К выходам детекторов подключены отсчетные приборы б и 7. Управляющие входы синхронных детекторов 4 и 5 соединены с выходами. формирователя 8, квадратурных

33 напряжений, вход которого через делитель 9 частоты избирательный усилитель 10, настроенный на несущую частоту модулированного напряжения, подключен к выходу автоматического щ переключателя 1. Управляющий вход автоматического переключателя 1 сое динен с одним из выходов формирователя 8 квадратурных напряжений.

Устройство работает следующим образом.

На входные клеммы поданы сравниваемые напряжения

Upm .7!/7 (Ш1 р )

30 Уг= У2 (ю1 - y)

Я

В начальныи момент одно из них, например P<, через замкнутый контакт переключателя 1 и избирательный усилитель 10 воздействует на делитель 9 частоты. Выходное напряжение делителя 9 частоты с частотой

Р=

Cd где й) — частота входных напряжений, 40 re — коэффициент деления частоты делителем 9, расщепляется по фазе на два квадратурных напряжения формирователем 8.

Одно из них воздействует на цепь

Q$ управления переключателя 1, что и обеспечивает коммутацию сравниваемых напряжений с частотой Q, При непрерывной работе автоматического перекЛючателя 1 на его выходе фор мируется модулированное напряжение

Uz,. состоящее из последовательности пакетов входных напряжений U и

U, следующих друг за другом с частотой Я .. Спектр такого напряжения определяется выражением @ .,, >р р Фл(2л-/)21

Лгде и - номер гармоник прямоугольного (управляющего) напря-.

65 жения частоты коммутации

790250

После тригонометрических преобразований имеем

V (tJ= — (U, sin(cd + y,) g(n(et+ ф, /у - cc>agcdt-f2n 7)5Pt +, Ял — г как(ка((Л» — Кl ка к а Р л= Яи- /

10./, ;- СШГcd(-+ (Ял- /)Я1 Р(Яи- 1 ааа ка1 (2»- 15 (+ ак 7

- g)

Р7= 1

Лл — 7

40 ц У (/ g ССк, Cgl + ф)

C Î (Ä (» ) 1 где И г т номер гармоники модулированного напряжения, усиливаемая избирательным . усилителем 3; 50 коэффициент передачи эаграждающего фильтра 2; коэффициент передачи избирательного усилителя 3. тригонометрических преобраэто напряжение представляем

После эований в виде

V = (Щ„К аак Рк -Zl к ааа w» 1 к

E та" ) л 0 каак как+((>»как» ак — кк», »» )ак»528) Поскольку сравнению подлежат напря-., жения с близкими по значению амплиту- Я

При неравенстве амплитуд (О ц(0> д ) и начальных фаэУ Ф 7 в спектре на2 пряжения 0Э(с) появляются гармонические составляющие с боковыми частотами, равными сумме и разности частоты входных напряжений и гармоник коммутирующего напряжения.

Из спектра напряжения U9 (t), с помощью избирательного усилителя 10, настроенного на несущую частоту спектра, выделяется напряжение с частотой (>, обеспечивающее непрерывную работу автоматического переключателя 1 с частотой Х . Спектр модулированного напряжения после 30 прохождения через заграждающий фильтр

2, который настраивается на несущую частоту М, содержит только составляющие с боковыми частотами й)+(2п-1)

2 .Избирательным усилителем 3 уси- 35 ливается напряжение одной из нижних частот спектра, частота которой равна частоте коммутации cd-(2n-1) FC

Выходное напряжение избирательного усилителя 3 равно дами (Un< = Un»j i а начальные фазы контролируемых (входных) напряжений малы(Ч1 f )s>nЧ,-Ч >С0$ 4- /) то (к- а Я (((i, -(á„,>как как

4 Т(2л-7)

- Ц вЂ” v ))xain57tj

Из полученного выражения видно, что квадратурные составляющие выходного напряжения 0 иэбирательного усилителя 3 взаимно независимы. Одна из них пропорциональна неравенству амплитуд, другая — разности фаз ст>авниваемых напряжений. для раздельной индикации равенства амплитуд и фаэ выходное напряжение усилителя 3 Uq подают на синхронные детекторы 4 и 5 °

С формирователя квадратурных напряжений 8 на управляющие входы синхронных детекторов 4 и 5 поступают напр(яжения, также находящиеся в квадратуре. Выходное напряжение синхронного детектора 4, измеряемое прибором 6, пропорционально разности фаз, а выходное напряжение синхронного детектор;. 5, измеряемое прибором

7 — разности амплитуд сравниваемых напряжений, В сравнении с известными устройст-, вами предлагаемое устройство позволяет производить раздельную индикацию равенства амплитуд и фаз двух переменных напряжений с повышенной точностью и высоким быстродействием.

Формула изобретения

Одноканальное устройство сравнения амплитуд и фаз двух переменных напряжений, содержащее автоматический переключаТель, входами подключенный к клеммам устройства, выход

его через последовательно соединенные заграждающий фильтр и избирательный усилитель подключен к входам двух синхронных детекторов, выходы которых соединены с отсчетными приборами, о т л и ч а ю щ е е е я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности сравнения в устройство введены формирователь квадратурных напряжений, делитель частоты, избирательный усилитель, причем управляющие входы синхронных детекторов соединены с выходами формирователя квадратурных напряжений,.вход которого через последовательно соединенные делитель частоты и избирательный усилитель, подключен к выходу автоматического переключателя, управляющий вход которого подключен

790250

Составитель В. Бугров

Редактор Е.ЛушниковаТехред С,Мигунова Корректор М.Шароши

Заказ 9071 63 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4 к одному из выходов формирователя квадратурных напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

9 130115, кл. G 01 R 19/10, 1960.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 121864, кл. G Ot R 17/10, 1959 прототип