Фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электрорадиоиэмеритальной технике и может быть использовано при разработке фа зометрической аппаратуры. Известен цифр.овой фазометр, содержащий первый и второй стробоскопические преобразователи, соединенные с генератором стробимпульсов, первый и второй формирователи, триг гер, квантующий генератор, соединен ный с времязадающим делителем, один из выходов которого соединен с входом устройства логической обработки второй вход которого подсоединен к выходу счетчика, высокочастотный коммутатор, фазовращатель, первый и второй полосовые фильтры и сборку, причем один из входов высокочастотн го коммутатора через фазовращатель соединен с одним из входов второго стробирующего преобразователя, другой его. вход подсоединен с второму выходу времязадающего делителя, выход высокочастотного коммутатора соединен с входом первого стробирую щего преобразователя, выходы первог и второгостробирующих преобразователей соответственно через первые и вторые последовательно соединенны полосовые фильтры и формирователи подсоединены к первому и второму входгии коммутатора, который соедине также с входом генератора стробимпульсов, третий вход коммутатора соединен с вторым выходом устройства логической обработки, выход коммутатора через триггер - с одним из входов сборки, два других входа которой подсоединены соответственно к квантующему генератору и третьему выходу времязадающего делителя, а выход присоединен с входу счетчика С13 . Недостатком устройства является большая пограиность измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фазометр, содержащий два стробоскопических преобразователя, соединенных с низкочастотным измерителем разности фаз, генератор стробимпульсов, соединенный со стробоскопическими преобразователями, кольцо ФАПЧ с устрой ством поиска, соединенное через уси литель-ограничитель с выходом одного из сбробоскопических преобразователей, с входом генератора стробимлуль ,сов. Фазометр обеспечивает: измерение сдвига фаз в широких диапазонах частот и амплитуд входных сигналов с: Недостаток известного фазометра низкая точность измерений, одной из причин которой является постоянная длительность стробимпульса во всем диапазоне частот входного сигнала. Использование предельно коротких стробимпульсов обуславливает минимальные амплитудные искажения при работе в диапазоне частот за счет практически неизменного : Уровня гармоник. Это обстоятельство существенно в стробоскопической осциллографии, п стробоскопической фазометрии входной сигнал, как правило, монохроматичен. Поэтому неизменность длительности стробимпульса приводит к значительному возрастанию погрешности измерения, вызванной шумами. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что фазометр, содержащий два стробоскопических преобразователя, входы которых являются входами фазометра, соединенные с ниэкочастотным измерителем разности фаз, снабжен синхронизатором, генератором имиульсов, последовательно соединенными цифровым измерителем частоты, запоминающим блоком, вычитаквдим счетчиком, триггером и элементом И, подключенным к генератору импульсов и вычитакядему счетчику, причем триггер соединен со стробоскопическими лреобразователями и синхронизатором, соединенным с одним из входов фазометра и цифровым измерителем частоты,при этом низкочастотный измеритель разности фаз соединен с запоминающим блоком. Ка чертеже представлена структур.ная схема фазометра. Устройство состоит из стробоскопических преобразователей 1 и 2, связанных с низкочастотным H.sivsepHTeлем 3 разности фаз. Цифровой измеритель 4 частоты через последовательно соединенные запоминающий блок 5, вычитающий счетчик 6, триггер 7 и элемент И 8 соединен с генератором 9 импульсов. Синхронизатор 10 подключен по входу параллельно с входом цифрового измерителя 4 частоты к входу одного из стробоскопических преобразователей, а по выходу - к три1- геру 7, который связан со стробоскопическими преобразователями 1 и 2, Элемент И 8 связан с вычитающим счетчиком 6, а запоминающий блок 5 с низкочастотным измерителем 3 разности фаз. Устройство работает следующим образом. На первый и второй входы поступают напряжения с измеряемым фазовым сдвигом. На выходах стробоскопических преобразователей 1 и 2 появляется напряжение преобразованной частоты,которая образуется при взаимодействии в стробоскопических преобразователях 1 и 2 входных сигналов и импульсов триггера 7. Низкочастотный измеритель 3 разности

фаз производит измерение разности фаз между сигналами с выходов стробоскопических преобразователей 1 и 2. На выходе синхронизатора 10 присутствуют импульсы с периодом л-t 2. Т/р, где Т - период входного сигнала; р - количество точек от-. счета; г 1, 2, Фиксированное значение р характерно для низкочастотных измерителей 3 разности фаз, основанных на дискретном преобразовании Фурье. Таким образом, триггер 7 запускается р раз с периодом д в течение Z периодов входного сигнала. При этом откр|лвается элемент И 8 и импульсы с генератора 9 импульсов начинают проходить на вычитающий счетчик 6, в момент обнуления которого триггер 7 возвращается в исходное состояние, заканчивая формирование стробирующего импульса для стробоскопических преобразователей 1 и 2. Изменение длительности стробирующих импульсов обеспечивается изменением начальной установки вычитающего счетчика 6. Цифровой измеритель 4 частоты выставляет код частоты на блок 5, в котором по этому адресу записано число, соответствующее начальной установке вычитающего счетчика 6. Это число переносится в вычитающий счетчик 6 после каждого его обнуления. Таким образом длительность стробирующего импульса- определяется частотой входного сигнала. Изменение длительности стробирующих импульсов в интегрирующих стробоскопических преобразователях 1 и 2 приводит к изменению амплитуды напряжений на их выходах. Это обстоятельство существенно для ряда низкочастотных измерителей разности фаз, например, основанных на дискретном преобразовании Фурье. Поэтому

число из блока 5, соответствующее длительности стробимпульса, вводится в низкочастотный измеритель 3 разности фаз.

Таким путем обеспечивается изме0 нение длительности стробимпульсов в зависимости от частоты входного сигнала.

В качестве базового прибора принят серийный фазометр ФК2-12, который, как и известное устройство относится

5 к классу стробоскопических фазометров. Полоса пропускания стробоскопическо- го преобразователя определяется по формуле П 0,5/-, Считая,что низкочастотный измеритель разности фаз

0 основан на оптимальных принципах, оценим погрешность измерения всего фазометра по формуле С вщ /-JuJj-T-fl, где 3 - дисперсия шума; Ор и Т - со5 Ответственно амплитуда и период вы- ходного сигнала. При работе в низкочастотной области длительность стробимпульса может быть увеличена до времен порядка tb 1 мс. Тогда эффективность предложенного устройства

0 по сравнению с базовым и известным приближенно можно оценить соотношением

/-ic

5.р

35

что при широко распространенном значении tc. 1 НС составляет 10UO раз.

ФАЗОМЕТР, содержащий два стробоскопических преобразователя, входы которых являются входами фазометра, соединенные с низкочастотным измерителем разности фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен синхронизатором, генератором импульсов, последовательно соединенными цифровым измерителем частоты, запоминающим блоком, вычитающим счетчиком, триггером и элементом И, подключенным к re iepaTopy импульсов н вычитающему счетчику, причем триггер соединен со стробоскопическими преобразователями и синхронизаторе, соединенным с одним из входов фазометра и цифровым измерителем частоты, при этом низкочастотный измеритель разности фаз соединен с запоминающим блоком. а ас 00 00