Низкочастотный фазометр Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

11 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения фазовых сдвигов в низкочастотном диапазоне входного сигнала Известно устройство, содержащее формирователи входных сигналов, подключенные к входам двух триггеров выходы которых подключены к входам элементов И l . Недостатком этого устройства является его низкая точность, поскольку при низкочастотном сигнале невозможно определить значение выходного сигнала. Известно устройство, содержащее два усилителя-ограничителя, входы которьк соединены с шинами входных сигналов, а выходы - с входами дифференциально-распределительной цепи, первый и второй выходы которой соединены с входами триггеров, выходы которых присоединены к соответствующим выводам, индикатора zj . Недостатком этого устройства явля ется его низкая точность, поскольку при снижении частоты входного сигнала показания индикатора колеблются ,и невозможно определить значение фазового сдвига. Цель изобретения - повьшение точности в области низких частот. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ин дикатор, два усилителя-ограничителя, входы которых соединены с шинами входных сигналов, а вькоды с входами дифференциально-распределительной цепи-, первый и второй выходы которой соединены с первыми входами первого и второго триггеров,введены два фильтра низкой частоты,фильтр верх ней частоты, элемент И ,и элемент ИЛИ причем вторые входы триггеров соединены соответственно с третьим и четвертым выходами дифференциально-распределительной цепи, входы элемента И соединены соответственно с прямым выходом первого и инверсным выхо дом второго триггеров, другие выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого через последовательно соединенные первый фильтр нижней частоты и фильтр верхней частоты соединен с первый выводом индикатора и через второй фильтр нижней частоты с выходом элемента И, второй вывод индикатора подключен к общей шине. 9 На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит усилителиограничители 1 и 2, входы которых соединены с шинами 3 и 4 входного сигнала, и выходы - с входами дифференциально-распределительной цепи 5, первый и второй выходы которой соединены с первыми входами триггеров 6 и 7, вторые входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым выходами цепи 5, входы элемента 8 И соединены с прямым выходом триггера 6 и инверсным вьтходом триггера 7, другие выходы которых соединены с входами элемента 9 ИЛИ, выход которого через последовательно соединенные фильтр 10 нижней частоты и фильтр 11 верхнейчастоты соединен с первым вьшодом индикатора 12 и через фильтр 13 нижней частоты с выходом элемента 8 И. Низкочастотный фильтр работает следующим образом. Напряжения на шинах 3 и 4 (фиг. 2а, б) после усиления и ограничения в усилителях-ограничителях 1 и 2 соответственно приобретают фсфму, близкую к прямЬугольной (фиг.2в, г). Дифференциально-распределительная цепь 5 осуществляет формирование KopotKHx импульсов по фронтам и срезам напряжений усилителей-ограничителей 1 и 2 и распределение этих импульсов по входам триггеров 6 и таким образом, как показано на фиг. 2 д - 3. После логического умножения напряжений на прямом выходе триггера 6 (фиг. 2и) и на инверсном выходе триггера 7, осуществляемого элементом 8 И, и логического слбжения напряжений на инверсном выходе триггера 6 и на прямом выходе тригг1ера 7 (фиг. 2к), осуществляемого элементом 9 ШШ, входные напряжения ишьтров 10 и 13 оказьшаются сдвинутыми по фазе на 180 (фиг. 2л, м). При этом отйошение длительности импульса для напряжения элемента 8 (пауэы для напряжения элемента 9) к периоду следования пропорционально разности фаз между напряжениями на щинах 3 и 4. На выходе фильтра .13 имеет место достоянная составляющая напряжения и, E4k,.j , 3 . гдес /Т; k - - коэффициент передачи фильтра 13, и переменная составляющая U , амплитуда которой определяется свойствами фильтра 13 и частотой измеряемьвс напряжений. На выходе фильтра 10 имеет место постоянная составляющая напряжения U,(1-tf)k,o. где k,Q - коэффициент передачи филь ра 10 (в силу идентичност фильтров k k ,0 ) , и переменная составляющая , амплитуда которой равна амплитуде выходного напряЬкения фильтра 13, а фа за относительно этого же напряжения составляет . Фильтр 11 верхней частоты не пропускает на индикатор напряжения UjQ.,, поэтому равные по 994 амплитуде, но противоположные по фазе напряжения - ,Р условии отсутствия амплитудных и фазовых искажений в фильтре 11 полностью компенсируют друг друга.В этом случае ток индикатора 12 (значит, и угол отклонения его подвижной части) rfpbnopционален только постоянной составляющей, а следовательно, и сдвигу фаз между напряжениями на шинах 3 и 4 Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить то 1ность измерений в диапазоне низких и инфранизких частот за счет отсутствия колебаний подвижной части индикатора 12. При этом быстродействие фазометра существенно не ухудшается, так как постоянные времени фильтров 10 и 1-3 могут быть выбраны неболыпими.

Ui

i 1

at

1-4г

НИЗКОЧАСТОТШЛЙ ФАЗОМЕТР, содержащий индикатор, два усилителяограничителя, входы которых соединега с щинами входных сигналов, а вы,ходы - с входами дифференциальнораспределительной цепи, первый и второй выходы которой соединены с первымн входами первого и второго триггеров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в диапазоне низких частот, в него введены два фильтра низкой частоты, фильтр верхней чистоты, элемент И и элемент ИЛИ, причем вторые входы триггеров соединены соответственно с третьим и четвертым выходами диффер енциально-р аспр еделит ельной цепи, входы элемента И соединены соответственно с прямым выходом первого и инверсным выходом второго триггеров , другие выходы которых соединены со входами элемент-а ИЛИ, выход которого через последовательно соединенные первый фильтр нижней частоты и фильтр верхней частоты соединен с первым вьгаодом индикатора и через второй фильтр нижней частоты с выхо:дом элемента И, второй вывод индикатора подключен к общей шине. - М ( QD ;О