Фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

и

м

|го

4ii Изобретение относится к технике электрических измерений и может быть использовано для измерения разности фаз напряжений низкой и инфранизкой частоты. Цель изобретения - повьшение точности измерения разности фаз двух сигналов.путем более полной компенсации переменной составляющей напряжения, подаваемого на измерительный механизм, и автоматического регулирования минимального значения переменной составляющей указанного напряжения. На чертеже показана структурная схема предлагаемого фазометра. Фазометр содержит два формирователя 1 и 2 импульсов, триггер 3, фильт ры 4 и 5 низкой частоты, фильтр 6 высокой частоты, сумматор 7, измерительньй механизм 8, второй фильтр 9 высокой частоты, детектор 10 и сглаживающий фильтр 11. В состав суммато ра 7 входят два резистора 12 и 13, операционный усилитель 14 и оптронны резистор 15. Первый и второй входы фазометра Соединены срответственно через форми рователи 1 и 2 импульсов с входами |управления триггера 3, прямой выход которого через фильтр 4 низкой частоты соединен с первым входом сумматора 7, инверсный выход триггера 3 через последовательно соединенные второй фильтр 5 низкой частоты и фильтр 6 высокой частоты соединен с вторым входом сумматора 7, выход котстрого соединен с измерительным механизмом и входом последовательно соединенных второго фильтра 9 высоких частот, детектора 10 и сглаживающего фильтра 11, выход которого соединен с третьи входом сумматора 7. Устройство работает следующим образом. Напряжения U, и Uj, поступающие на входы фазометра, усиливаются и формируются в короткие импульсы усилителями-формирователями 1 и 2 со ответственно. Эти импульсы поочередн переключают триггер 3, тем самым на выходе триггера обеспечивается получение гаиротно-импульсно-модулированной последовательности импульсов с Коэффициентом заполнения , где о - длительность импульса на пря мом выходе триггера 3, пропорциональная сдвигу фаз между напряжениями на входеi Т - перцод измеряемых напряжений. Фильтры 4 и 5 низких частот усредняют импульсно-модулированные сигналы, при этом на выходах указанных фильтров гармоники находятся в противофазе. Фильтр 6 верхних частот пропускает на выход только переменную составляющую выходного напряжения фильтра 5. Таким образом, противофазные гармоники, складываясь в сумматоре 7, в значительной мере компенсируют одна другую. В результате выходное напряжение сумматора 7, регистрируемое измерительным механизмом 8, имеет пониженный уровень пульсаций, а постоянная составляющая этого напряжения остается пропорциональной сдвигу фаз между сигналами на входах фазометра. Степень компенсации переменной составляющей напряжения в значительной мере определяется идентичностью параметров фильтров 4 и 5 и искажениями, вносимыми фильтром 6. Некомпенсированная часть переменной составляющей напряжения сумматора 7 вьщеляется вторьм фильтром 9 высокой частоты, детектируется в детекторе 10 и усредняется в фильтре 11. Выходное напряжение последнего изменяет выходное сопротивление оптрона 15 так, чтобы сделать равньп га по амплитуде переменные составляющие напряжений на входах сумматора 7. Поскольку при правильном выборе частоты среза фильтра 6 фазовый сдвиг между входными переменными ,напряжения сумматора 7 близок к 180 , то амплитуда переменной составляющей на выходе сумматора 7 в результате воздействия по цепи отрицательной обратной связи (фильтры 9 и 11, детектор 10, резистор 15) стремится к нулю. Независимо от степени неидентичности фильтров 4 и 5 и амплитудных искажений в фильтре 6, переменная составляющая выходного напряжения сумматора 7 стремится х некоторому минимуму, определяемому порогом чувствительности и коэффициентом усиления цепи обратной связи (фильтры 9 и-11, детектор 10, резистор 15). Следовательно, уровень переменной составляющей напряжения, воздействующего на измерительный механизм 8, также минимален. Это Позволяет повысить точность измерения за счет уменьшения колебаний стрелки от переменной составляющей напряжения, что особенно

актуально в области низких и инфранизких частот (единицы - десятки Гц), где фильтрующие свойства фильтров 4 и 5 и измерительного механизма 8 ухудшаются, а увеличение постоянных времени фильтров 4 и 5 недопустимо по причине ухудшения быстродействия прибора.

Формула изобретения

Фазометр, содержащий триггер, прямой выход которого соединен с первым фильтром низкой частоты, а инверсный соединен с последовательно включенными вторым .фильтром низдсой частоты и фильтром высокой частоты, два формирователя импульсов, соединенные с

входами фазометра, измерительный механизм, отличающийся тем что, с целью повьш1ения точности, в него введены трехвходовый сумматор и последовательно соединенные фильтр высокой частоты, детектор и сглаживающий фильтр, причем выходы формирователей импульсов соединены соответственно с входами управления триггера, первый вход сумматора соединен с выходом первого фильтра низкой частоты, второй вход сумматора соединен с выходом первого фильтра высокой частоты,-.третий вход сумматора соединен с выходом сглаживающего фильтра, а выход сумматора соединен с вxoдa ra измерительного механизма и второго фильтра высокой частоты.

Изобретение может быть использовано для измерения разности фаз напряжений низкой и инфранизкой частоты. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов, триггер 3, фильтры 4 и 5 низкой частоты, фильтр 6 высокой частоты и.измерительный механизм 8. Введение трехвходового сумматора 7, состоящего из резисторов 12 и 13, операционного усилителя 14 и оптронного резистора 15, детектора 10 и сглаживающего фильтра 11 позволяет более полно компенсировать переменную составляющую напряжения, подаваемого на измерительньй механизм 8, путем автоматического регулирования минимального значения пе-Q ременной составляющей указанного на(Л пряжения. 1 ил.