Одноканальный инфранизкочастотныйфазометр

Одноканальный инфранизкочастотныйфазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii)834591

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотоэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свкд-ву— (22) Заявлено 27. 06. 79 (2 I ) 2786673/18-21 с присоединением заявки М (23) П риоритет— (5I)M. Кл.

G 01 R 25/00

l4c743pcToIIIHbll квинтет

СССР

/ ив делам нзабретеннй и еткрмткй

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 30.05.81 (53) УДК 621 ° 3! 7 ° .77(088.8) (72) Автор изобретения

В.Т. Кондратов

Ф 2

Ордена Ленина институт кибернетики Акадеетии Наук и:."""

Украинской CCP (71) Заявитель (54 ) ОДНОКАНАЛЬНЫЙ ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к информа- ционно-преобразовательной и измерительной технике и может быть использовано как по прямому назначению, так и при реализации прямоугольно-координатных компенсаторов переменного тока, угломерных приборов, функциональных преобразователей и т.д.

Известен цифровой фазометр ифранизких частот, содержащий сумматор, арктангенсный преобразователь и отто счетно-регистрирующий блок (I)

Однако устройству присущи недоста- точная точность и быстродействие измерения фазового сдвига инфранизкочастотных сигналов. т5

Известен инфранизкочастотный фазометр, содержащий на выходе нелинейный арктангенсный преобразователь с двумя входами и синусный дискриминатор разности фаз, состоящий из блока сумма — разность, фазосдвигающей . цепочки и фазового детектора, причем нелинейный арктангенсный преобразователь соединен одним своим входом с выходом фазового детектора, а другим входом — через дифференциальный квадратичный детектор — с выходом блока сумма — разность (2 ).

Известному фазометру присущи недостаточное быстродействие и точность измерения.: Первый недостаток обусловлен необходимостью интегрирования выходного напряжения фазового детектора за время, краткое периоду входных сигналов. Второй недостаток обусловлен необходимостью изменения постоянной времени интегратора (или фильтра) пропорционально периоду сравниваемых по фазе сигналов Â противном случае возникает частотная погрешность измерения, особенно в диапазоне низких и инфранизких частот. Наличие фаэосдвигающей цепочки также вносит дополнительную погрешность в результат измерения, так как разработка широкополосных фазосдвигающих цепей в диапазоне низких и инфранизких эатруд3 83459 кительна. Неидентичность и нестабильность характеристик преобразовательных каналов фазометра также снижает точность измерения фазового сдвига.

Цель изобретения — повышение бы5 стродействия и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в одноканальный инфранизкочастот" ный фазометр, содержащий сумматор, вычитатель и последовательно соединенные арктангенсный преобразователь и отсчетно-регистрирующий блок,.введены последовательно соединенные первый автоматический переключатель,компаратор, одновибратор, ключ, второй

15 автоматический переключатель, и блок деления, первый и второй нормализаторы амплитуд, триггер и третий ав1» томатический переключатель, выход которого соединен с сигнальным вхо20 дом ключа, входы управления первого и третьего автоматических переключателей соединены между собой и с прямым выходом триггера, а их разноименные входы соединены между собой и со- 25 ответственно с выходами сумматора и вычитателя, чьи одноименные входы соединены между собой и, соответственно, с выходами нормализаторбв амплитуд, при этом счетный вход триггера соединен

30 с выходом одновибратора, а его инверсный выход — с входом управления второго автоматического переключателя, второй вход компаратора соединен с земляной шиной, а вйход блока деления с арктангенсным преобразователем.

На чертеже приведена функциональная схема одноканального инфранизкочастотного фазометра.

Усгройство содержит нормализаторы амплитуд 1 и 2, сумматор 3, вычита" тель 4, первый и третий автоматические переключатели 5 и 6, компаратор

7, одновибратор 8, триггер 9, ключ

10, второй автоматический переключатель ll, блок 12 деления, арктан-, генсный преобразователь 13, отсчетнорегистрирующий блок 14.

При этом одноименные входы сумматора 3 и вычмтателя 4 соединены между собой и соответственно с выхо-. дами нормализаторов амплитуд 1 и 2.

Выходы сумматора 3 и вычитателя 4 соединены, соответственно, к соединенным между собой .разноименным входам первого и третьего автоматических переключателей 5 и 6.

Выход первого автоматического переключателя 5 соединен с одним из

1 4 входов компаратора 7, второй вход которого соединен с земляной шиной, а выход через одновибратор 8 соединен с управляющим входом ключа 10.

Выход третьего автоматического переключателя соединен с сигнальным входом ключа 10. Входы управления автоматических переключателей 5 и 6 соединены между собой и со входом триггера 9, счетный вход которого соединен с выходом одновибратора 8, а выход со входом управления второго автоматического переключателя 11.

Первый выход второго автоматического переключателя ll соединен со входом делителя, а второй со входом делимого блока 12 деления. Выход блока12 деления через арктангенсйый преобразователь 13 соединен с отсчетно-регистрирующим блоком 14.

Работа одноканального инфранизкочастотного фазометра заключается в следующем. Инфранизкочастотные сигналы

0 И;) () 1 Чв Я. О) 14 . U Ц ) =ч ми(Я. -f„)((<

2 поступают на входы нормалиэаторов амплитуд 1 и 2, с помощью которых осуществляется уравнивание амплитуд, сравниваемых по фазе сигналов.

На первый вход сумматора 3, соединенный со вторым входом вычитателя 4, поступает сигнал

U (4)=v si Q. (s

На второй вход сумматора 3, соединенный с первым входом вычитателя 4, поступает сигнал .; 0 (4) «М „6 а (я. .-y„) (4)

В результате суммирования сигналов (3) и (4) на первый вход превого автоматического переключателя 5, соединенный со,вторым входом третьего автоматического переключателя 6 поступает суммарный сигнал

U М =29 СО» — 6(»(РЛ ) (Г) h

6 Ъ 2

С выхода вычитателя 4 на второй вход первого и первый вход третьего автоматических переключателей 5 и 6 поступает

U<(t) =21»(» р:@(- — ) (6)

В положениях автоматических переключателей 5 и 6, укаэанных на чертеже, на первый вход компаратора 7 с

5 834 выхода первого автоматического переключателя 5 поступает суммарный сигнал (5), а на сигнальный вход ключа

10 .с выхода третьего автоматического переключателя 6 поступает разностный сигнал (6). При положении второго автоматического переключателя », указанного на чертеже, выход ключа 10 соединен со входом делимого блока 12 деления. 10

В положениях автоматических переключателей 5 и 6, противоположных указанному на чертеже, на первый вход компаратора 7 поступает разностный сигнал (6), а на сигнальный вход ключа 15

10 поступает суммарный сигнал (5).

Выход ключа 10 соединен в этом случае с входом делителя блока 12 деления.

С помощью компаратора 7.определяются моменты;: равенства нулю амплитуды щ входного сигнала, так как второй вход компаратора 7 соединен с земляной (нулевой) шиной.

Амплитуда суммарного сигнала (5)

25 равна нулю в моменты времени

= — arctic(t,g — ) =. к — +. —" ° (т}

1К R где К = 0,1,2...

Амплитуда раэностного сигнала (6) равна нулю в моменты времени . — oreË 1;tg — ) =О+К) — - — (8)

-4 I ф т ф

И 9- 8 Я)..2 2Я. где К = 0,1,2...

В моменты времени 1„„и t<< на

35 выходе компаратора 7 формируются короткие импульсы. Они запускают одновибратор 8 на время 2, достаточное для взятия выборки из раэностного (6) или суммарного (5) сигналов, поступающих на сигнальный вход ключа

10, и запоминания мгновенных значений сигналов (6) и (5) в соответствующем входе блока 12 деления.

В положениях автоматических пере 45 ключателей 5,6 и », указанных на чертеже, на вход делимого блока 12 деления поступают в моменты времени t . выборки из разностного сигнала (6) амплитудой 5О ч;- о, „„ (=и в@) ®

После истечения времени и триггер 9 задним фронтом импульса одновибратора 8 переводится в противоположное состояние, в результате чего в противоположное положение переводятся и автоматические переключатели 5,6 и

11. При этом на вход делителя блока

591 6

12 деления поступают в моменты времени t y выборки из суммарного сигна- ла (5) амплитудой =)Ц („) =2Ч сов —" (щ

С помощью блока 12 деления определяют частное от деления двух значений амплитуд, т.е. формируют на10ь Ь) где К вЂ” коэффициент пропорциональности, равный единице.

Напряжение (» ) через арктангенсный преобразователь.13 поступает на вход отчетно-регистрирующего блока 14.

Арктаигенсный преобразователь 13 осуществляет преобразование, напряжения (11)в напряжение

08=5avctg(U,(t„))=5птс1рфg )=

2 (1 Ц где S — крутизна преобразования преобразователя, удобная для непосредственного отсчета фазового сдвига в градусах по шкале отсчетно-регистрирующего блока )4.

Устройство позволяет, как это видно из выражений (7)и(8), осуществлять измерение фазового сдвига сигналов в течение каждого полупериода. При не обходимости в течение периода можно осуществить не 2, а 3 измерения фазового сдвига: а) первое — при использовании значений амплитуд выборок, взятых в моменты времени й„о и t>zÄ б) второе - при использовании значений амплитуд выборок, взятых в моменты времени tao и tqq в) третье — при использовании значений амплитуд выборок, взятых в моменты времени- С,14 и

Это повышает быстродействие устройства по сравнению с известным в три раза.

Повышение точности достигается sa счет исключения погрешностей от неидентичности и нестабильности характеристик каналов фазометра, так как предложена одноканальная структура фаэометра, и за счет логометрического преобразователя напряжений в делительном устройстве, исключающем мультипликативиые погрешности измерения. Введение в устройство компаратора и автоматических переключателей позволяет осуществить взятие выборок

83459! из суммарного и разностного сигналов в строго определенные моменты времени. Это обеспечивает высокую точность равенства выборок амплитудам указанных сигналов, и подачу из через ключ

5 и автоматический переключатель на входы блока деления.

Формула изобретения

Одноканальный инфранизкочастотный фазометр, содержащий сумматор,вычитатель и последовательно соединенные арктвнгенсный преобразователь и от= счетно-регистрирующий блок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый автоматический переключатель, компаратор, одновибратор, ключ, второй автоматический переключатель и блок деления, первый и второй нормализаторы амплитуд, триггер и третий автоматический переключатель, выход которого соеди-. нен с сигнальным входом ключа, входы управления первого и третьего автоматических переключателей соединены между собой и с прямым выходом триггера, а их разноименные входы соединены между собой и соответственно с. выходами сумматора и вычитателя, чьи одноименные входы соединены между со-. бой и, соответственно, с выходами нормализаторов амплитуд, при этом счетный вход триггера соединен с выл ходом одновибратора, à его инверсный выход — с входом управления второго автоматического переключателя, второй. вход компаратора соединен с земляной шиной, а выход блока деления с арктангенсным преобразователем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 311214, кл. G 01 R 25/08, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 290234, кл. G 01 R 25/04, 1969.