Устройство для измерения фазовой задержки четырехполюсника

Устройство для измерения фазовой задержки четырехполюсника

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.04.81 (21) 3274415/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 30.10.82. Бкзллетеиь ¹ 40

Дата опубликования описания 3010.82 ($)) + gg 3G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (Н ПЖ 621.317..772(088.8) (72) Авторы изобретения

<;"E(: . й1В,Ф - a и АТЕНТНО. тяхничики 1 I

БИБЛИОТЕКА

М.О.Рацун, A.Â.Êëèìîâ и Л.И.Панчешников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОИ

ЗАДЕРЖКИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

Иэобретение относится к электрическим измерениям, в частности к измерениям параметров четырехполюсников, и может быть использовано для измерения абсолютной величины фазовой задержки ультразвуковой линии задержки для цветного телевидения, где применяются линии задержки с номинальным значением 63943+2 нс.

Известно устройство, реализующее способ, в котором на вход испытуемого четырехполюсника и на опорный канал подаются колебания с изменяющейся частотой и подсчитывается число контрольных точек фаэочастотной, характеристики четырехполюсника $1) .

Недостатками данного устройства являются сложность реализации стабильного перестраиваемого в широком диапазоне генератора, быстродействулцего частотомера для фиксирования частот контрольных точек и арифметически-логического устройства, низкая производительность измерения, так как при перестройке генератора требуется время для установления режимов генератора на новой частоте.

Известно также устройство для измерения абсолютного значения фазовой задержки, содержащее генератор синусоидальных колебаний, соединенный с формирователем счетных импульсов и с ,первым .входом коммутатора. Выход коммутатора подключен к первому входу измерителя фаэовой задержки в пределах одного периода и к входу испытуемого четырехполюсника, соединенного выходом с вторым входом измерителя фазовой задержки в пределах одного периода и вторым входом измерителя числа периодов. Счетный вход этого измерителя соединен с выходом формирователя счетных импульсов и . входом генератора импульсов. Устройство содержит также сумматор, подключенный к выходам измерителя фаэовой задержки в пределах одного периода и измерителя числа периодов, и блок управления, соединенный с управляю20 щими входами коммутатора, измерителя числа периодов и измерителя фазовой

:задержки в пределах одного периода.

При этом, ° выход генератора импульсов соединен с первым входом измерителя

25 числа периодов и с вторым входом коммутатора g2).

Недостатком устройства является низкая точность при измерении числа периодов, так как измерение числа

970260 периодов производится на импульсном сигнале, задержка которого определяется групповой скоростью распространения, отличающейся от фазовой скорости.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для.измерения фазовой задержки четырехполюсника, содер-. жащее входную и выходную клеммы для Щ подключения испытуемого четырехполюсника, последовательно соединенные генератор, формирователь и генератор импульсов, коммутатор, Фазометр, измеритель числа периодов, сумматор и блок управления, выходы которого подключены к соответствующим входам коммутатора, фазометра и измерителя числа периодов, выход которого соединен с сумматором, входная и выходная клеммы подключены к Фазометру, выход которого соединен с входом сумматора, выход генератора через коммутатор подключен к входной клемме, а выход Формирователя и выходная клемма соединены с соответствующими входами измерителя числа периодов, введены блок регулируемой задержки, соединенный выходом с входом коммутатора, а входами — с выходами генератора импульсов и фазометра, линия -ЗО .задержки, выход которой соединен с соответствующим входом измерителя числа периодов, а вход с выходом генератора импульсов.

На фиг.1 представлена структурная 35 схема предлагаемого устройства;. на фиг..2 — временная диаграмма, поясняющая работу предлагаемого устройства.

Устройство для измерения фазовой 40 задержки четырехполюсника содержит генератор 1 синусоидальных.колебаний, соединеннь1й с формирователем 2 счетных импульсов и с первым входом 3 коммутатора 4. Генератор синусои- 45 дальных колебаний — генератор с кварцевым резонатором. Формирователь счетных, импульсов представляет собой усилитель-ограничитель.

Выход коммутатора 4 подключен к входу испытуемого четырехполюсника

5 и к первому входу 6 фазометра 7, представляющему собой стробоскопический фазометр, проградуированный в единицах времени. — 55

К выходу испытуемого четырехполюсника 5 подключен второй вход 8 Фазо-. метра 7 и второй вход 9 измерителя

10 числа периодов, счетный вход 11 которого соединен с выходом формирователя 2 счетных импульсов и входом генератора 12 импульсов.

Измеритель 10 числа периодов содержит схему совпадения (пуск-стоп) и счетчик"импульсов. с

Генератор 12 импульсов содержит схему синхронизации (делитель счетных импульсов) и выходной формирова-. тель.

Выход генератора 12 импульсов через линию задержки 13 подключен к первому входу 14 измерителя 10 числа периодов, и через блок 15 регулируемой задержки — к второму входу 16 коммутатора 4.

Блок регулируемой задержки может представлять собой, наПример, набор кабелей, коммутируемых электронными ключами, причем управляющий вход блока подключен к выходу измерителя

Фазовой задержки в пределах периода.

- Сумматор 17, входящий в устройство, подключен к выходам Фаэометра

7 и измерителя 10 числа периодов.

Блок 18 управления выходами под. ключен к управляющему входу измерителя 10 числа периодов, и управляю-, щему входу коммутатора 4 и управля-ющему входу фазометра 7.

Блок управления содержит задающий низкочастотный генератор (100-200 Гц) подключенный к распределителю управляющих сигналов.

Устройство работает следующим образом.

По команде с блока 18 управления коммутатор 4 подключает вход испытуемого четырехполюсника 5 к выходу .генератора .1 синусоидального сигнала, и фаэометр 7 измеряет Фазовый сдвиг tg между входным и выходным сигналами четырехполюсника. Код измеренной величины задержки в пределах периода поступает на управляющий вход блока 15 регулируемой задержки и уменьшает его задержку на величину

Блок 15 регулируемой задержки и линия 13 задержки настроены так, что в исходном состоянии обеспечивают задержку сигнала в один период счетного импульса. По второй команде с блока управления коммутатор 4 подключает вход испытуемого четырех- полюсника через блок 15 регулируемой задержки к выходу генератора 12 импульсов. По этой же команде измеритель 10 числа периодов подсчитывает количество (и) счетных импульсов, соответствующих числу периодов, поступивших на измеритель за время между приходом на первый вход 14 измерителя 10 числа периодов импульса,прошедшего через линию задержки 13 с выхода генератора импульсов (стартимпульс), и импульса, пришедшего с выхода испытуемого четырехполюсника (стоп-импульс) на второй вход 9 измерителя числа периодов. С Фазометра

s пределах периода 7 и измерителя

10 числа периодов коды результатов измерения поступают на сумматор.

Результат измерения абсолютной величины фазовой задержки на выходе

970260 сумматора представлен в виде t4, =

=пТ+й

На фиг.2 приведены временные диа граммы, поясняющие работу устройства.

На первой диаграмме приведены осциллограмм входного и выходного

0 сигналов испытуемого четырехполюсныка при измерении фазовой задерж ки в пределах периода,.Точка Π— на чало отсчета, а точка = конец отсчета. Интервал времени между точками 0 и ц является временем абсолютной фазовой задержки испытуемого четырехполюсника СФ . В данном случае в этом интервале укладывается два пе риода синусоидального напряжения (n = 2).и еще часть периода й

2Т +

45 погрешностью не хуже сотых долей на носекунды..

Формула изобретения

На второй диаграмме приведены входной и выходной сигналы испытуемого четырехполюсника при определении целого числа периодов синусоидального сигнала, укладывающихся в интервале абсолютного фазового времени задержки испытуемого четырех-.полюсника. Из диаграммы видно, что — : в интервале времени между входными и выходными импульсами (между точками 0 и 0 ) укладываются три целых периода синусоидального напряжения, т.е. число периодов определено не правильно. Это происходит потому, что групповая и фазовая чф .скорости распространения сигнала не одинаковы (vip с .v@ ), а количество периодов для фазовой задержки определяется с помощью импульсного сигнала, который распространяется по испытуемому четырехполюснику с групповой скоростью, меньшей фазовой.

Для большинства четырехполюсников (в частности,для линий задержки цветного телевидения) выполняются условия с,.р ф с р т at т где С вЂ” время абсолютной групповой задержки;

6 — время абсолютной фазовой задержки.

Величина ь t может принимать любое значение от 0 до Т в зависимости от индивидуальных свойств испытуемого четырехполюсника. (При невыполнении условия at + T можно понизить . частоту синусоидального сигнала).

Из диаграммы фиг.2 имеем Сф= п1Т +

1 Гф+ at = n Т + t + дЙ и

rp Ф I измеритель числа периодов для данного случая зафиксирует число периодов, равное 3.

Если уменьшить время групповой задержки четырехполюсника на величи» ну

llT + дй (0<дую (Т), то измеритель числа периодов будет фиксировать число периодов, укладывающихся в интервале времени п, -t,, которое равно числу

®О периодов, укладывающихся в интервале времени абсолютной фазовой задержки сф (для случая, приведенного на диаграмме, „ -t в целых периодах равно 2).

35 Уменьшить задержку можно путем .сдвига точки ф конца отсчета измерителя числа периодов влево (диаграм- ма 2 фиг.2) .

Операцию сдвига в предлагаемом

2О устройстве (фиг. 1) выполняет блок 15 регулируемой задержки. Линия 13 за держки служит для компенсации начальной задержки блока регулируемой ,...задержки 13, равной периоду синусоидального сигнала.

При уменьшении групповой задерж. ки на величину t точки конца отсчета для групповой d и фазовой 0 за t . держек окажутся в пределах одного

ЗО периода синусоидального сигнала ,(фиг.2). Таким образом, предлагаемое. устройство позволяет измерять фазовую задержку. с малой величиной погрешности.

Малая величина погрешности устройства определяется в основном тем, .что в устройстве исключается возМох(HocTb ошибки в один счетный импульс (период синусоидального напряжения) и общая погрешность измерения

4©,определяется погрешностью измери теля фазовой задержки в пределах одного периода, т. е. погрешностью фа зометра. Современные фазометры йозволяют измерять временные сдвиги .с

Без предлагаемого сдвига вход-. ного импульса метод измерения фаэовой задержки в два этапа практически не применяем.

Увеличение точности измерения обусловлено введением операции вычитания из времени групповой задержки времени фаэовой задержки в пределах одного периода ° Операция вычитания обеспечивается путем сдвига точки конца отсчета, для чего введен блок регулируемой задержки.

Устройство для измерения фаэовой задержки четырехполюсника, содержащее входную и выходную клеммы для

970260 подключения испытуемого четырехполюсника, последовательно соединенные генератор, формирователь и генератор импульсов, коммутатор, фазометр, измеритель числа периодов, сумматор и блок управления, выходы которого подключены к соответствующим входам коммутатора, фазометра и измерителя числа периодов, выход которого соединен с сумматором, входная и выходная клеммы подключены к фазометру, выход которого соединен с входом сумматора, выход генератора через коммутатор подключен к входной клемме, а выход формирователя и выходная клемма соединены с соответствующими входами измерителя числа периодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок регулируемой задержки, соединенный выходом с входом коммутатора, а входами - с выходами генератора импульсов и фазометра, линия задержки, выход которой соединен с

5 соответствующими входом измерителя числа периодов, а вход - c выходом генератора импульсов..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ultrasonic delay Line, "National technical report", 1972, v.18, Р 4.

2. Павлов B.À. Анализ метода кон троля времени задержки ультразвуковых линий по образцу. -"Вопросы радиоэлектроники, сер. ОТ", 1971, вып.10, с.112.

Составитель С.Мооозов

Редактор Н.Гришанова Техред Т.Маточка Корректор С.Шекмар .

Заказ 8380/54 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5.Филиал ППП "Патент.", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4