Фазометр низких и инфранизких частот Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение от1Ю(-и ) к (ч шя I n радио- и электрпи-пп ритр-пьной ТРХ- НИКИ и может бмть исиочь юв.ию дня измерения ф-гчоных с.цнигоя т.чрмопп- ческих сигналов и опред - частотных характеристик.

Цель изобретения -- раслпиренир диапазона частот и сокращение нреме- ни измерения.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого фазометра.

Фазометр низких и инфранизких частот содержит клеммы 1 и 2 для подключения измерительного сигнала и опорного сигнала, формирователи 3 и 4, формирующие сигналы виДа Ц Оу sin tfx , умножители 5 и 6, гене.ра- тор 7, делитель 8 частоты, полосовой фильтр 9, фазосдвигатель 10 (на 90) сумматор 11, формирователи 2 и 13 (для управления работой ключа), ключ 14, счетчик 15 импульсов, блок 16 индикации.

Клемма 1 соединена с первыми входами формирователей 3 и 4, вторые входы которых соединены с клеммой 2, а выходы через умножители 5 и 6 соответственно - с входами сумматора i1. Генератор 7 соединен с ключом 14 и

через последовательно соединенные

делитель 8 частоты, полосовой фильтр 9 и фазосдвигатель 10 - с ум южнте- лем 5. Выход полосового фильтра 9 соединен сонорным входом умножителя 6 и входом фазосдвигателя 10, выход кото- 35 рого через формирователь 12, а выход сумматора 11 через формирователь 13 соеди}1ены с входами ключа 14, соединенного выходом через счетчик 15 импульсов с блоком 16 индикации. 40

Фазометр низких и инфранизких частот работает следующим образом.

Измеряемый сигнал вида U, 5i( подается на входную клемму 1, откуда он поступает на основттые входы форми- 45 рователей 3 и 4. Опорный сигнал вида (Ig lncot 1тодается на клемму 2, откуда он поступает на первые входы формирователей 3 и 4. Напряжение сигналов

видов IL го5

6lH(f,,

подаются соответственно на уира«.пяющие рхо- ды умножителе) 5 и 6. Генератор 7 вырабатывает импульсы, которые поступают на входы депителя 8 частоты и ключа 14. ( ,na домтителя 8 «д г,)- . ты HMny.mr.ci, частотой, рлвнот г

i -- 0

часто 1 а 1 енерлтора 7; h - цел(е положи те гтьное число,

значение которого выбирается из требуемой точности и раз- решаюи .ей снособн(к7ти фазометра, причем П 2. Полосовой фильтр 9 формирует гармонический сигнал с частотой т , меньшей частоты РГ генератора в 3,6.10 . Напряжение вида U sin sit , где Q - круговая частота, равная Я 2Т i , с выхода фильтра 9 подается на опорный вход умножителя 6 и на вход фазосдвигателя 10, на выходе KOTopoi o будем иметь напряжение вида DO cos n t

Напряжение вида (J cos Л tподается на опорный вход умножителя5. Напряжение на выходе умножителя5 будет вид

Ub,K5 x ° b-UoCo «t

iU,(ol-cbUcos(.atHbl , (2)

Напряжение на выходе умножителя 6 будет иметь вид

/

Uebix6 fJi 5 i:b-iio5iriat - |u,U,,cQ5((nbq),, )

На сумматоре 11 напряжение вида (2) складывается с напряжением ви- да (3).

На выходе сумматора 11 имеем напряжение вида

LlBbixirUxtJoCoS (nt-Cfx).

()

Таким образом, измеряемый фазовый сдвиг Cfy перенесен на опорную частоту, формируемую полосовым фильтром 9.

Формирователи 12и 13 формируют из гармонических сигналов видов (оС0952- ;и со5(У2 -уУимпульсы, управляющие работой кл лоча 14. Напряжение формирователя 12 открывает ключ 14, а напряжение формирователя 13 за.крывает ключ 14.

Количество импульсов, сосчитанное счетчиком 15 импульсов за время открытия ключа 14 пропорционально измеряемому фазовому сдвигу Uff, .

Импульсы с. формирователя 12 открывают ключ при переходе ь апр жения вида UgCosfli через нуль т.о. пргт Q t h /2, отсюда время t, открытия ключа 4 равно

.

Импульсы фс1рмир 1Вате,пя 13 rjavcjibi ватт ключ 1А при переходе напряжения вида UK 6in (tot-tpj ч.ерез нуль, т.е. при Q t -qij -, отсюда

время t. закрытия ключа 14 равно

il /2tf- x ц.,,

Время, в течение которого открыт ключ 14, равно

&t lo-ii

Ч,

-гт;

(7)

За время ut через ключ 14 на счетчик 15 импульсов пройд1,ет N им пульсов, колртчество которых определится формулой

N

at

ut-F

(8)

где Т - период импульсов генератора 7, Подставляя (7) в (8), получаем

Ч-.-РГ

(9)

Так как отношение Fp и f равно 3,6 .10 (10)

то результат измерения на блоке 16 индикации фиксируется в. градусах

N Cfx .10

n-i

(11)

При , получим N Ч X (град).

(12)

Таким образом, предлагаемый фазометр по сравнению с известными сокращает время измерения, за счет непосредственного отсчета измеренного сдвига фаз и отсутствия необходимости предварительного замера частоты исследуемого сигнала.

Увеличение широкополосности связано с тем, что при любой измеряемой частоте фазовьй сдвиг на этой частоте переносится на фиксированную опор ную частоту и при одном и том же угле фазового сдвига на разных измеряемых частотах число счетных импульсов будет одинаково, т.е. емкость счетчиков не ограничивает час- тотньпЧ диапазо, как в известном уст ВНИИПИ Заказ 5226/46

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Г; (I н ; It

;)ийгТВ и ibici-i nil niMvijit-noe З1 ячепип, расс. пп HtiH(H Hvi к I niiiMPfvi Bi i (гг-шултьг.ои для hfaKCiiMrijtbuoro фазового сдвига.- В завистгмости or требуемой точности 5 зто оптима. гэчачопие может быть выбрано из следующего ряда чисел: 360; 3600 или 36000. Частотный диапазон предлагаемого фазометра составляет примерно О - 100000 Гц. 10 Погрешность измеряемых фазовых сдвигов в предлагаемом фазометре определяется в основном умножителями. Если учесть тот факт, что один из сомножителей - постоянная составляю- t5 щая, а частота опорног о генератора выбирается небольшой, например 1 кГц, и уровни входных сигналов не превышают + 2В, то погрешность умножения составляет не более 0,1%, что д,ает 20 максимальную погрешность измерения, равную 2,5°. Применение более точных умножителей, например, на основе умножающих ЦАП позволяет снизить пргрешность измерения до 0,8 . 25 Формула изобретения Фазометр низких и инфранизких частот, содержащий последовательно соединенные генератор, ключ, счетч ик и блок индикации, первый и второй фор- О мирователи, подключенные к соответствующим входам ключа, а также пер- вую и вторую клеммы для подключения измеряемого и опорног о сигналов, отличающийся тем, что, с 35 целью расширения диапазона частот и сокращения времени измерения, в него введены третий и четвертый формирователи, входы которых подключены к первой и второй клеммам соот- 40 ветственно, первый и второй умножители, управляющие входы которых соединены с выходами третьего, четвертого формирователей соответственно, сумматор, входы которого соединены 5 с выходами умножителей, а выход - с входом второго формирователя, делитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора полосовой фильтр, вход которого соединен с 0 выходом делителя частоты, а выход - с опорным входом второго умножителя, фазосдвигатель, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход - с опорным входом пер- 5 вого умножителя и входом первого

формирователя. Тираж 728 Подписное

Изобретение относится к области радио- и электроизмерительной техники. Может быть использовано для измерения фазовых сдвигов гармонических сигналов, для определения фазочастот- ных характеристик. Целью изобретения является расширение диапазона частот и сокращение времени измерения. Для достижения данной цели в устройство, содержащее генератор 7, ключ 14, счетчик 15, блок 16 индикации, первьп 12 и второй 13 формирователи, первую 1 и вторую 2 клеммы, введены третий 3 и четвертый 4 формирователи, первьт 5 и второй 6 умножители, сумматор 1I, делитель частоты 8, полосовой фильтр 9, фазосдвига- тель 10. В устройстве сокращено время измерения за счет непосредственного отсчета измеренного сдвига фаз и отсутствия необходимости предварительного замера частоты исследуемого сигнала. Увеличение гаирокополосности связано с тем, что при любой измеряемой частоте фазовый сдвиг на этой частоте переносится на фиксированнзто опорную частоту и при одном и том же угле фазового сдвига на разных измеряемых частотах число счетных импульсов будет одинаково. Погрешность измеряемых фазовых сдвигов в да нном фазометре определяется в основном умножителями. 1 ил. i (Л