Фазометрическое устройство

Фазометрическое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С A Н И Е < >828ПО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

M АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.02.79 (21) 2725987, 18-21 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ЛЪ 17 (45) Дата опубликования описания 26.06.81 (5!) М.K.ч з G 01 R25/00

Гасударственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.77 (088.8). (72) Автор изобретения

A. Д. Руднев (7!) Заявитель — ф (54) ФАЗОМЕТРИЧ ЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

t=cp!2, Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для точных измерений скорости распространения акустических волн фазовым методом.

Известно устройство, пригодное для измерения раз носъи фаз иежду основ|ным и задержанным сигналами, содержащее формирю ватель сигнала и фазосдвигающий элемент (!). Это устройство имеет недостаточную точность.

Известно устройство, также содержащее фазовые детекторы и блок отработки (21.

Это устройство;имеет высокую точность измерения разности фаз в интервале 0 —:2л, од|пако при измеренои:скорости распространения акустических вол и фазовьом метод ом суммарный фазовый сдвиг может составл ять несколько периодов волны. Воз можно снижение частоты колебаний настолько, чтобы время 1 распространения акустической .волны на некотором фиксированном расстояниями 1 составляло не более периода волны, но в этом случае даже малая погрешность 5,- измерения фазового сдвига гр между .напряжениями генератора и приемника дает большую погрешность .измерения времени. поскольку погрешность 6r — — 6q(2 f резко возрастает с уменьшением частоты f и этот путь неприемлем. Следовательно, известное устройство обладает малым диапазоном измерений фазовых сдвигов.

Целью изобретения является расширеяие диапазона, измерений фазовых сдвигов.

Это достигается тем, что устройство, содержащее два фазовых детектора и блок обработки, дополнительно снабженно делителем частоты,,модулятором, демодулятором, первым сум матором,с входными резисторами и вторым сумматором, причем вход делителя частоты, модулятора и первого фазового детектора соединен с зажимом для подключения основного сигнала, выход делителя частоты соединен с управляющим входом модулятора и вторым фазовым детектором, выход ной зажим источника задержанного сигнала подключен к входу первого фазового детектора непосредственно и второго фазового детктора — через демодулятор, а выходы фазовых детекторов

25 соединены через входные резисторы с первым сумматором, соединенным через блок обработки с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход его зо является выходом устройства.

828110

Такое соединение вв еденных блоков позволяет одновременно производить измерение фазо|вого сдвига на высокой (рабочей) частоте без учета целого числа пер иодов фазового сдвига и,на н изкой (модуляционной}, где весь фазовый сдвиг заведомо не превышает 2(. Путем сопоставления указанных фазовых сдвигов .блока обработки выявляется целое число периодов фазового сдвига на высокой частоте, сумма которого с измеренным сдвигом на высокой частоте является полным фазовым сдв ипо,м.

При этом, сохраняя точность,измерений, возможно п змерение фазовып сдвигов, много выше 2л.

На чертеже да но предлагаемое устройство. Оно состоит пз модулятора 1, делителя частоты 2 и фазового детектора 8, второго фазового детектора 4, демодулятора

5,,сумматора б с входными резисторами 7 и 8, блока обработки 9, второго сумматора 10.

Работа фазометрического устройства заключается в том, что основной сигнал перед задержкой модулируется .модулятором

1 (например, амплитудная модуляция). Частота модуляциями F определяется основанием делителя 2 частоты, выбираемым таким образом, чтобы период частоты модуляции

HpeIBhIIIIIa JI максимально возможное время задержки (распространения волны). Тогда задержанный сигнал, подаваемый на вхо,br демодулятора 5 и фазового детектора 1, та.кже модулирован.

Фазовый детектор 8 вырабатывает на,пряжение, пропорциональное фазо вому сдвигу (р1 сигнала высокой частоты f, который не содержит сведеHIHH о целом числе пер иодов сдвига.

Второй фазовый детектор 4 сравннвает фазы сигнало в модуляционной частоты

1 = f/m, где т — коэффициент деления делителя. При этом задержанный сигнал предварительно демодулируется дем>одулятором 5. Выходное:на пряжен ие вт>орого фазового детектора пропорц ио наль,но фазовому сдвигу (p2 н изкочастот ных сигналов. Сумматор б находит разность напряжен ий, пропорциональных (pr и (р2, при этом резисторы 7 и 8 выбирают так, чтобы сумма указанных:напряжений была пропорцио нальна (т(р2 — (р1). Блок обработки

9 производит деление указанной разности ,на .величину 2л и округление р езультата до ближайшего целого числа. Напряжение, проп|орциональное полученному целому чист 2 — (! r лу n =, суммируется,вторым сум1( матором 10 с .напряжением первопо фазового дегектора 8 и выходное;напряжение устройства пропорционально этой сумме.

Общее время задержки сигнала (время распространения акустической волны) Mio :eI быпгь выражено через полный фазовый сдвиг для высокой и н изкой частот! 1

2>(а>

m$>

t =

2;(Р 2-,.f (2) Пр1;равняв выражения 1 и 2, получаем

10 и + (р1/21т= т(р2/22(, откуда целое число периодов

pn f — р

1l =2-,„

m(

221111 05(4)

2 2к

Для реальных фазометров класса I (б р,=ар, =0,01) т р2 — (>э(1(— 0,01 (0,5 т. е. т(=313

> (5) Практичесии максисмальный,выигрыш достигается при более сильном выражении

65,неравенства (4) и сопоставляет 80 — 100.

Однако величины (pr и особен но (р2 oIIределены с некоторой погрешностью,,к тому же погрешностью обладают сумматор б, производящий суммирование (pr и (p2, а та к>ке блок об р а ботки 9, производящий деление этой суммы на 2(. В результате число n,,âû÷èñëåíí oå по формуле (3) может оказаться не целым. Зная же, что и целое число по своей пр ироде, мы вправе округлить результат до ближайшего целого числа, что IH производит блок обработки 9.

Выходное .на пряжение блока обработки 9 может оыть BTBJIoHIHpolBBHIHBIN и, практически, не содержать погрешно сть суммарного фазового сдвнга равна погрешности (I(p измерен ия сдвига высокочастот>ного сигнала, 35 а диапазон измерения расширяется на 21(, то есть в (1+и) раз, чем 1и достигается,поставленная цель.

Предложенное устройство III03IBQJIHeT c> щественно расширить |пределы измерения фазового сдвига при сохранении точности

40 измерений. Если же пределы измерения нет необходимости расширять, то увеличением ча стоты высокочастотного сигнала возможно повышение точности измерений IB т раз.

Предельный выигрыш в расш ирени и диапазона измерений зависит от погрешности Ьр используемых,средств. Это обусловлено накоплением погрешностей 6(р1 и 6(р2 при увеличении m IB .выражении (3).

Следовательно для безошибочнопо округления реультата до и, а не до (и+1) .необходимо, чтобы

828110

Формула изобретения

1 !

Составитель А. Старостина

Техред А Камышникова

Корректор С. Файн

Редактор Е. Гончар

Заказ 576/515 Изд. № 355 Тираж 749 Подписное

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

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

Тип. Хгрьк. фил. пред. «Патент»

Фазометрическое устройство, содержащее два фазовых детектора и блок обработки, о т лича ю щее с я тем, что, с целью расширения диалазона измерения фазовых сдвигов, оно дополнительно снабжено делителем частоты, модулятором, демодуляторюм, первым сумматором с входными резисторами и вторым сумматором, причем вход делителя частоты, модулятора и первого фазового детектора соединен с зажимом для подключения ооновнюто сигнала,,выход делителя частоты, соединен с управляющи м входом модулятора и;вторым фазовым детектором, IBbIxод ной зажим источника задержанного сигнала поддключен к входу первого фазового детектора непосредственно и .второго фазового детектора — через демодулятор, а выходы фазовых детекторов соединены через вх<Хщные резисторы с первььм сумматором, соединенным через блок обработки с одвим из входов

:второго сумматора, .второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, а выход его является выходом уст10 .ройства.

Источники информации, аринятые во .внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельтво СССР

15 № 496508, кл. G 01 R 25/04, 1975.

2. Заявка ФРГ № 1766366, кл. 21 е 25/00, 1975.