Устройство для измерения сдвига фаз Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

10

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фазоиз- мерительным устройствам, и предназначено для использования в устройствах автоматики для измерения угла сдвига фаз.

Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига фаз благодаря введению в устройство последовательно включенных логарифмического усилителя и детектора, выходной сигнал которого подается на блок суммирования, за счет чего стабилизируется величина выходного сигнала и повьпиает- 15 ся точность измерения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения сдвига фаз содержит последовательно соединенные усилитель-ограничитель 1, управляемый фазовращатель 2, компенсирующий фазовращатель 3, фазовый детектор 4, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя 5, а выход фазового детектора 4 соединен с первым входом порогового блока 6, второй вход которого соединен с выходом генератора 7 импульсов. Выходы порогового блока 6 соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика 8, информационные входы которого соединены с управляющими входами управляемого фазовращателя 2 и первыми управляющими входами блока 9 суммирования, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 4. Устройство содержит также последовательно соединенные логарифми-

1370595

ройства, с помощью усилителей-ограничителей 1 и 5 усиливаются и ограничиваются по амплитуде и поступают на соответствующие входы фазового детектора 4. При этом опорный сигнал после усилителя-ограничителя 1 проходит управляемый фазовращатель 2, где получает определенный сдвиг, и компенсирующий фазовращатель 3, где

20

25

30

35

осуществляется сдвиг фазы опорного сигнала на 90 плтес угол, компенсирующий разность статических набегов фаз измерительного и опорного каналов устройства при минимальной амплитуде измеряемого сигнала. Фазовый детектор 4 сравнивает фазы опорного и измеряемого сигналов. Выходной сигнал фазового детектора 4 поступает на вход порогового блока 6, который в зависимости от амплитуды сигнала с выхода фазового детектора 4 пропускает или не пропускает импульс с выхода генератора 7 импульсов на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 8 . Реверсивный счетчик 8 в соот ветствии с приходящим импульсом с выход порогового блока 6 изменяет цифровой, ; код на своем выходе на единицу, а это значит, что управляемый фазовращатель 2 изменяет угол сдвига фазы опор ного сигнал а таким образом, что фазовый детектор 4 будет работать на линейном участке своей выходной характеристики .

Логарифимческий усилитель 10 усиливает входной измеряемый сигнал, преобразуя входную амплитудную характеристику в логарифмическую. С выхо

осуществляется сдвиг фазы опорного сигнала на 90 плтес угол, компенсирующий разность статических набегов фаз измерительного и опорного каналов устройства при минимальной амплитуде измеряемого сигнала. Фазовый детектор 4 сравнивает фазы опорного и измеряемого сигналов. Выходной сигнал фазового детектора 4 поступает на вход порогового блока 6, который в зависимости от амплитуды сигнала с выхода фазового детектора 4 пропускает или не пропускает импульс с выхода генератора 7 импульсов на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 8 . Реверсивный счетчик 8 в соответствии с приходящим импульсом с выхода порогового блока 6 изменяет цифровой, ; код на своем выходе на единицу, а это значит, что управляемый фазовращатель 2 изменяет угол сдвига фазы опорного сигнал а таким образом, что фазовый детектор 4 будет работать на линейном участке своей выходной характеристики .

Логарифимческий усилитель 10 усиливает входной измеряемый сигнал, преобразуя входную амплитудную характеристику в логарифмическую. С выхо

Изобретение относится к измерительной технике и служит для повышения точности измерения сдвига фаз. Устройство содержит усилители-ограничители 1 и 5, фазовращатели 2 и 3 управляемый и компенсирующий, фазовый детектор 4, пороговый блок 6, генератор 7 импульсов, реверсивный счетчик 8 и блок 9 суммирования. Введение логарифмического усилителя 10, амплитудного детектора 11 и образование новых функциональных связей позволяет выходному сигналу устройства быть независимым от амплитуды входного измеряемого сигнала и прямо пропорциональным его углу сдвига фаз. 1 ил. UujH. (Л гч

ческий усилитель 10 и амплитудный де- 40 Д логарифмического усилителя 10 сигтектор 11, причем вход усилителя-ограничителя 5 соединен с входом логарифмического усилителя 10, а выход амплитудного детектора 11 соединен с третьим входом блока 9 суммирования, выход которого является выходом всег устройства. Блок 9 суммирования содержит источник 12 опорного напряжения, соответствующие выходы которого через резистивные делители 13 соединены с входами аналогового мультиплексора 14, выход которого через операционный усилитель 15 соединен с выходом блока 9 суммирования, являющимся выходом устройства.

Устройство для измерения сдвига фаз работает следующим образом.

Опорный и измеряемый сигналы поступают на соответствующие входы уст5

0

5

нал поступает на вход амплитудного детектора 11, который преобразует переменный сигнал в постоянный, пропорциональный по величине амлитуде входного сигнала.

Цифровой код, соответств тощий углу сдвига фаз управляемого фазовращателя 2, поступает на управляющие входы аналогового мультиплексора 14, который на вход операционного усилителя 15 в соответствии с этим кодом подключает выход соответствующего ре- зистивного делителя 13 напряжения. Операционный усилитель 15 суммирует напряжение с выхода соответствующего резистивного делителя 13 напряжения с напряжением выходного сигнала фазового детектора 4 и из этой суммы вычитает напряжение с выхода ампли31

тудного детектора II. Полученное напряжение усиливается и подается на выход всего устройства.

Вькодной сигнал известного устрой ства записьюается как

и - lk( 7+ а

ВЫХ 1

IgU,, ).

емом устройстве сигнал с литудного детектора 11 ра

и.- ь -igu, ,

коэффициенты пропорциональности;

коэффициент усиления операционного усилителя; коэффициент пропорциональности фазового детектора; угол сдвига фаз между входными сигналами устройства. подобрав масштабирующий кооперационного усилителя 15

1 k а

370595

получим на выходе устройства

и

Bbix2

lk(7 algU )-cb IgUg,- lk(. )-lka IgU -lkr/.

0

5

0

Таким образом, выходной сигнал устройства не зависит от амплитуды входного измеряемого сигнала и прямо пропорционален его углу сдвига фазы, что повьппает точность работы всего устройства для измерения сдвига фаз в целом. Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз по авт.св. 1285396, d т л и - чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз, в устройство введены последовательно соединенные логарифмический усилитель и амплитудный детектор,причем вход логарифмического усилителя соединен с входом усилителя-ограничителя измерительного канала, а выход амплитудного детектора соединен с третьим входом блока суммирования.