Фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 G01R25/02 

Btiit Изобретение относится к области радиотехнических измерений и может быть использовано для автоматического измерения разности фаз двух синусоидальных сигналов с выдачей резуль тата измерений в цифровом коде. Известна группа компенсационных фазометров, которые делятся на устройства с последовательной и поразря ной компенсацией m. Недостаток устройств - большое время, затрачиваемое на Ароведение измерений. Известны компенсационные цифровые фазометры, основанные на добавлении к одному из сравниваемых сигналов известных фиксированных фазовых сдви гов и определении того вносимого сдв га, который уравновешивает имеющийся фазовый сдвиг между сигналами. Наиболее близким техническим решением к изобретению является фазовы дискриминатор (фазометр), преобразую щий разкость фаз двух синусоидальных сигналов в цифровой код, состоящий из дискретных фазовращателей, перемножителей напряжения и компараторов Точность измерения разности фаз этим устройством определяется ценой фазового дискрета (равная его половине) . Если фазометр содержит 4 перемножителя, входной результат получается в виде четьфехразрядного кода. При этом цена фазового дискрета равна 45 . Для увеличения точности в два раза необходимо использовать 8 перемножителей (цена дискрета 22,5 ) Соответственно устройство будет иметь 8 выходов, а код выходного результата будет восьмиразрядным 2j . Недостатком известного устройства является большое число разрядов кода выходного результата при сравнительно невысокой точности измерения сдви га фаз. , Целью изобретения является улучше .ние метрологических характеристик пу тем уменьшения разрядности кода выходного сигнала при сохранении точности измерения сдвига фаз, Поставленная цель достигается тем что в фазометр, содержащий три перемножителя напряжений, дискретный фазо вращатель и три компаратора, дополни-, тельно введены удвоитель частоты, смеситель и фильтр,причем к первому хвду устройства подключены объединенные первый вход первого перемножителя напряжений, вход дискретного фазовращателя, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя напряжений, и вход удвоителя частоты, выход которого соединен с первым входом смесителя, к выходу которого через фильтр присоединен первый вход третьего перемножителя напряжений, при этом вторые входы трех перемножителей напряжений и второй вход смесителя объединены и подключены к второму входу фазометра, а выходы - к компараторам. На.чертеже показана структурная схема фазометра. Фазометр содержит удвоитель 1 частоты, смеситель 2, фильтр 3, дискретный фазовращатель 4, перемножители 5.1, 5.2, 5.3 напряжений, и компараторы 6.1, 6.2, 6.3. Устройство работает следуюгдам образом . Сравниваемые сигналы, имеющие частоту со и отличающиеся по фазе на Ср , подводят к входам фазометра. Один из сравниваемых сигналов аС05 (uz+(f) поступает на вход удвоителя 1 частоты, на вход фазовращателя 4, осуществляющего сдвиг по фазе на Ц. и на первый вход перемножителя 5.1, второй сигнал)COS cot поступает на второй вход смесителя 2 к на вторые входы перемножителей 5.1 - 5.3. С выхода 1 удвоителя снимают сигнал двойной частоты (2ui4- 2ср). При перемножений в смесителе 2 этого сигнала на второй входной сигнал Ь со cot получается сумма сигналов вида -у cos ( + 2ij)+ COS (3uU2(f)(1) из которой с помощью фильтра 3 выделяют первую составляющую cog (col + .2 + 2ц), которую подводят к первому входу перемножителя 5.3. На выходах перемножителей (фазовых детекторов) 5.1 - 5.3 при этом появляются соответственно напряжения, пропорциональные величинам U,-,abcosq U -k absittti ab где К4,К2 3 коэффициенты передачи блоков устройства. 31 Компараторы 6.1 - 6,3, подключенные к выходам перемножителей, реагируют только на полярность входного напряжения, т.е. на знаки напряжений Up и 2 J 3 которые зависят от величины измеряемой разности фаз ( (и не зависят от величин амплитуд а и Ь и от коэффициентов передачи К, - 1C блоков устройства) . При U О выход ное напряжение компаратора соответствует логическому нулю, при U; О логической единице. Набор полученных на выходах фазометра нулей и единиц представляет собой параллельный двои ный трехразрядный код величины измеряемой разности фаз. При изменении измеряемого значения разности фаз Cf от О до код измеряемого значения разности фаз, как следует из ана лиза соотношений (2), изменяется в соответствии с таблицей. При этом максимальная абсолютная ошибка измерения разности фаз, соответствукнцая половине цены фазового дискрета, составляет 22,5. Предлагаемое устройство обеспечивпет проведение измерений разности фаз с той же точностью, что и извест ное устройство, но выходной результат получается в виде трехразрядного кода вместо четьфехразрядного. При использовании предлагаемого устройства для увеличения точности 724 измерений в два- раза, достаточно ввесг ти дополнительно два фазовращателя на + и -г, два перемножителя и два компаратора. При этом число выходов устройства и число разрядов кода рав-; но пяти, а знаки кода, снимаемые с выходов компараторов, соответствуют полярности напряжений. Увеличение точности в два раза потребовало бы использования в известном устройстве дополнительно 4 Д 3 5 7Я-. фазовращателей (, -, - и -), 4 перемножителей и 4 усилителей, а код выходного результата был бы.восьмиразрядным. Если измеряемое значение сдвига фаз совпадает с границей фазового дискрета и величина одного из напряжений Uj должна быть равна нулю, ошибка измерений также равна половине цены фазового дискрета. Знак ошибки (сторона отклонения от точки перехода через нуль) зависит от того случайного знака напряжения, которое вьщает соответствукиций компаратор вместо нуля. Технические преимущества изобретения заключаются в уменьшении разрядности кода выходного результата при сохранении точности измерений.

ФАЗОМЕТР, содержащий дискретный фазовращатель, три перемножителя напряжений и три компаратора, отличающийся тем, что, с целью улучшения метрологических характеристик путем уменьшения разрядности кода выходного сигнала при сохранении точности, в него дополнительно введены удвоитель частоты, смеситель и фильтр, причем к первому входу фазометра подключены объединенные первый вход первого перемножителя напряжений, вход дискретного фазовращателя, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя напряжений, и вход удвоителя частоты, выход которого соединен с первым входом смесителя, к выходу которого через фильтр присоединен первый вход третьего перемножителя напряжений, при этом вторые входы трех перемножителей напряжений и второй вход смесителя объединены и подключеО) ны к второму входу фазометра, а выходы - к компараторам.