Устройство для измерения фазового сдвига

Устройство для измерения фазового сдвига

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалнсткческкк

Реслублнк

«»901934 (61)Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30.01.80 (21) 2875966/18-21 (5i } A4. Ка.з с присоединением заявки Йо

С 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открмтий (23) Приоритет ($3) УДК 621. 317. .373(088.8) Опубликовано 30,01,82, бюллетень Йо4

Дата опубликования описания 30.01.82

1 пециально ани

РСФСР

Устройство относится к фазометрии и может быть использовайо для измерения фазового угла между напряжениями или токами.

Извес THQ устройство для измерения фазового сдвига, которое содержитосциллограф и формирующие цепи (1).

Его недостаток — невысокая точность измерения.

Известно устройство для измерения фазового сдвига, которое содержит сумматор, блок вычитания, вычислитель и два блока выделения огибающей (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения и линейный диапазон измеряемых величин от 0 до 180

Цель изобретения — повыиение точности и расширение линейного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения фазового сдвига, содержащее сумматор и блок вычитания, первый и второй входы которых перекрестно соединены, 25 а выходы присоединены соответственно через первый и второй блоки выделения огибающей к первому и второму входам вычитателя,,снабжено блоком смещения уровня,инвертором, третьим бло- ЗО ком выделения огибающей, блоком коррекции уровня, блоком управления, временным селектором прямого сигнала, временным селектором инвертированного сигнала и блоком объединения,причем второй вход сумматора через последовательно соединенные третий блок выделения огибающей н блок коррекции уровня соединен с одним нэ входов блока смещения уровня, другой вход которого подсоединен к выходу вычитателя, а выход — к одному из входов временного селектора прямого сигнала и через инвертор к одному иэ входов временного селектора инвертированного сигнала, другие входы селекторов прямого н инвертированного сигналов подсоединены .соответственно к первому и второму выходам блока управления, а выходы — к перВому и второму входам блока объеди-нения, первый и второй входы блока управления присоединены соответственно к входам первого и вторбго блоков выделения огибающей.

На чертеже представлена структур". ная схема устройства для измерения

Фазового сдвига.

Устройство содержит сумматор 1, первый 2, второй 3 н третий 4 блоки (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА

901934

50 выделения огибающей, вычитатель 5, блок 6 смещения уровня, инвертор 7, блок 8 вычитания, блок 9 управления, временной селектор 10 инвертированного сигнала, блок 11 коррекции уровня, временной селектор 12 прямого сигнала, блок 13 объединения.

Устройство для измерения фазового Сдвига сигналов работает следующим образом.

На опорный и сигнальный входы 10 устройства поступают сигналы одинаковой частоты и амплитуды О, фазовый сдвиг hV между которыми необходимо измерить. В сумматоре 1 происходит их векторное сложение, в результате чего Формируется напряжение U . В блоке 8 вычитания из входных напряжений формируется разностное напряжение U< . С увеличением фазового сдвига Ь от О до 180 величина суммарного напряжения / 0 монотонно уменьшается, а величина разностного напряжения / 0> монотонно возрастает, при этом всегда веКтор разностного напряжения U опережает на

90 ;суммарного напряжения 25

Ug,ò.е. Q > +90 . С увеличением фазо- вого сдвига от 180 до 360 величина суммарного напряжения (U / монотонно растет, а величина разностного напряжения J Оь I монотонно падает, при 30 этом вектор разностного напряжения U g отстает на 90 от вектора суммарного напряжения U > т. е. 7> -90.

С выхода сумматора 1 напряжение

0 поступает одновременно на первый 35 вход блока 9 управления и на вход первого блока 2 выделения огибающей, выходное напряжение которого поступает на первый вход вычитателя 5. С выхода блока 8 вычитания напряжение 40

0Ь поступает одновременно на второй вхоц блока 9 управления и на вход второго блока 3 деления огибающей, выходное напряжение которого поступает на второй вход вычитателя 5. Выходное напряжение вычитателя 5 зависит от разности фаз Ь9 входных сигналов, является двухполярным и описывается выражением

U< =2- K, U (cos ЬЧ(g- s in Ь V 2), где К вЂ” коэффициент детектирования; I

U — амплитуда входных сигналов.

С выхода вычитателя 5 напряжение подается на первый вход блока б смещения уровня. На второй вход блока б смещения уровня подается напряжение смещения Uc, величина которого пропорциональйа величине амплитуды входных сигналов 0 и коэффициенту детектирования К, т.е. Ucw=2 K< U. 60

Это напряжение формируется из входного напряжения с помощью третьего блока выделения огибающей 4, вход которого подключен к входной сигналь,ной шине, который выделяет напряже- 65 ние, пропорциональное величине амплитуды U входного сигнала, и блока 11 коррекции уровня, который изменяет величину выделенного напряжения в 2К4 раз. В блоке б смещения уровня пройсходит суммирование его входных напряжений, в результате чего его выходное напряжение в зависимости от разности фаз ЬЧ всегда остается однополярным, независимо от величины амплитуды 0 входных сигналов и их разности фаэ Ь9 С выхода блока б смещения уровня напряжение поступает одновременно на сигнальный вход временного селектора

12 прямого сигнала и через инвертор

7 на сигнальный вход временного селектора 10 инвертированного сигнала.

Временные селекторы 10 и 12 прямого и инвертированного сигналов открываются сигналами, поступающими на их селектирующие входы с выходов блока

9 управления. Блок 9 управлейия вырабатывает сигнал, открывающий временной селектор 12 прямого сигнала, если фазовый сдвиг 9 а +90, т.е. о разностный сигнал опережает суммарный. Таким образом, если фазовый сдвиг входных сигналов Ь9 находится в пределах от 0 до 180, то на выход устройства,для измерения фазового сдвига сигналов через блок 13 объединения проходит прямой сигнал с выхода блока б смещения уровня положительной полярности. Блок 9 управления вырабатывает сигнал, открывающий временной селектор 10 инвертированного сигнала, если фазовый сдвиг Ч -90, т. е. раэ ностный сигнал отстает от суммарного. Таким образом, если фазовый сдвиг входных сигналов ЬЧ находится в пределах от 180 до 360, то на выход устройства через блок 13 объединения проходит инвертированный сигнал с выхода блока б смещения уровня отрицательной полярности. При этом выходное напряжение устройства во всем возможном диапазоне от 0 до 360 изменений фазового сдвига ЬЧ входных сигналов линейно и однозначно зависит от величины фазового сдвига Ь Р сигналов, что позволяет производить точные измерения фазового сдвига входных сигналов устройства в диапазоне от 0 до 360

Устройство для измерения фазового сдвига позволяет производить измерение фазового сдвига входных сигналов с высокой точностью. Известные устройства имеют низкую точность измерения фазового сдвига в широком диапазоне, вследствие того, что они имеют узкую зону однозначного иэглерения фазового сдвига. Особую трудность при этом представляет измерение фазового сдвига в пределах от 0 до

360 . Настоящее устройство для изме901934

Составитель М. Барашков

Техред Т.фанта КорректорО. Билак.

Редактор Е. Папп

Заказ 12373/55 Тираж 718 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 рения фазового сдвига сигналов обладает существенными преимуществами по сравнению с известными по точности измерения, что особенно наглядно проявляется при измерении фазового сдвига сигналов в широких .пределах.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазового сдвига, содержащее сумматор и блок вычитания, первый и второй входы которых перекрестно соединены, а ,выходы присоединены соответственно через первый и второй блоки выделения огибающей к первому.и второму входам вычитателя, о т л и ч а ю- 1э щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения линейного диапазона, оно снабжено блоком смещения уровня, инвертором, третьим блоком выделения огибающей, блоком кор- Я0 рекции уровня, блоком управления,временным селектором прямого сигнала, временным селектором инвертированного сигнала и блоком объединения, причем второй вход суматора через последовательно соединенные третий блок выделения огибающей и блок кор-. рекции уровня соединен с одним иэ входов блока смещения уровня, другой вход которого подсоединен к выходу вычитателя, а выход - к одному иэ входов временного селектора прямого сигнала и через инвертор к одному иэ входов временного селектора инвертированного сигнала, другие входы селекторов прямого и инвертированного сигналов подсоединены соответственно к первому и второму выходам блока управления, а выходы к первому и второму входам блока дбъединения, первый и второй входы блока унравления присоединены соответственно к входам первого и второго блоков выделения огибающей.

Источники информацииi принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г;Я. Радиоэлектронные измерения. N., "Энергия", 1975, с. 210.

2. Капланов М.Р. и Левин В.А.

Автоматическая подстройка частоты.

М.-Л., "Энергия", 1962, с. 200.