Установка для воспроизведения фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами Советский патент 1990 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для аттестации и поверки амплитудно-разностных фазоиндикаторов, определяющих углы фазрвого сдвига (УФС) 0°, 180° между двумя гармоническими напряжениями в диапазоне напряжений от единиц милливольт до нескольких сотен вольт и в диапазоне частот от инфранизких до нескольких сотен килогерц.

На чертеже представлена схема устройства.

Цель изобретения - повышение стабильности амплитуд выходный сигналов устройства при изменении их частоты в широком диапазоне.

Установка для воспроизведения фазового сдвига между двумй гармоническими сигналами содержит генератор 1 опорной частоты, умножитель 2 частоты и два идентичных канала 3. Каждый из которых включает в себя блок 4 задания фазового сдвига, синтезатор 5 частоты, смеситель 6t аттенюатор 7 управляемый, вьзсодн ю клемму 8, генератор 9 опорного напряжения, делитель 10 опорного напряжения, модулятор 11, преобразователь 12 фоторезистивный, усилитель 12 раз-i ностного сигнала, демодулятор 14, интегратор 15, делитель 1 б1напряжения, компенсационньй усилитель 17, генератор 18 тактовый

Выход генератора 1 подключен к входу умножителя 2 и к первому входу синтезатора 5 каждого канала 3 Выход умножителя 2 подключён к первому входу смесителя 6 каждого канала 3.

В каждом канале 3 первый рыход синтезатора 5 подключен к второму входу

смесителя 6, а второй и третий выходы подключены к первому и второму

входам блока 4, выход которого подключен к второму входу синтезатора 5. Выход смесителя 6 через последовательно подключенные аттенюатор 7 и усилитель 17 подключен к выходной

клемме 8 и к-входу делителя 16. Выход генератора 9 через последовательно подключенные делитель 10, модулятор 11, преобразователь 12, усилитель 13, демодулятор 14 и интегратор 15 подключены к управляющему входу аттенюатора 7. Выход делителя 16 подключен к второму входу модулятора 11, третий вход которого подключен к первому выходу генератора 18, второй выход которого подключен к второму входу демодулятора 14. Установка работает следующим образом.

От генератора 1 сигнал с частотой, например 1 МГц, поступает на умножитель 2 с коэффициентом умножения, например 30, а также на входы синтезаторов 5, с выходов которых генерируются сигналы с частотой, например от 30,00000001 до 30,99999999МГц.Блоки 4 работают на- основе манипуляции частот, например F4 3,0 и F2 3,1 МГц и вводят фазовый сдвиг соответственно в кая- дый канал 3 к смесителю 6. На выходе смесителя 6 формируются сигналы с диапазоном частот (30,00000001 i 30,99999999) МГц - 30,0 МГц 0,01 Гц - 999999,99 Гц « 0, Гц- 1 МГц и фазовым сдвигом, определяе

мым выражением

у 360°( (N - 1),

где п - число декадных делителей

в блоке синтезации частоты; NЈ - число манипуляций частоты; время образования минимального дискрета фазового сдвига.

С выхода смесителя 6 сигнал поступает через аттенюатор 7 на усилитель 17 и на выходную клемму 8.

Часть канала, состоящая из блоков 9-18, представляет собой схему управления аттенюатором 7, с помощью которой автоматически устанавливаетчивает подрегулировку напряжения на входе усилителя 17 таким образом, чтобы на входе интегратора 15 отсут- с ствовала модуляция. Погрешность сравнения в области повышенных частот определяется паразитными реактивными элементами входной цепи фотопреобраэов теля и на частоте свыше 1 20 кГц не превы- 10 шает 0,02%. Коэффициент передачи интегратора по напряжению равен К 20х

. При изменении (уменьшении) напряжения на выходе первого канала (клемма U4) на величину AU, вслед- ся и поддерживается выходное напряже- 15 ствие нарушений режима включений или ние каналов установки. Напряжение с / условий эксплуатации, сигнал попадавыходной клеммы 8 через делитель 16 поступает на один из входов модулятора 11, к другому входу которого пос- тупает сигнал от генератора 9 через делитель 10. С выхода модулятора 11 на преобразователь 12 попеременно с частотой генератора 18 подаются то калиброванные сигналы от генератора 9 через делитель 10, то выходные сигналы с выходной клеммы 8 через делитель 16. В лампе преобразователя 12 реализован эффект Штарка от проходящей по нити электрической энергии так, что выходное напряжение с фотосопротивления зависит от стабильности освещения его светом лампы входящей в преобразователь 120 Элементы обслуживания выбраны так, чтобы рабочая точка лампы накаливания практически не изменялась при подаче калиброванных сигналов от генератора 9 и выходного сигнала с выходной клеммы 8. В этом случае будет максимальная точность сравнения синусоидального напряжения обратной связи и опорного прямоугольного напряжения, которое может регулироваться делителем 10. Фотосопротивление попеет через делитель 16 на вход модули- тора 11, где происходит сравнение его с опорным напряжением от генератора

20 9. Усилитель 13 воспринимает это как увеличение коэффициента амплитудной модуляции прямоугольных колебаний частоты 0,5 Гц. После демодулятора 14 и интегратора 15 управляющий сиг25 нал постоянного тока, который имеется на входе аттенюатора 7, увеличивается и этим уменьшает коэффициент ослабления аттенюатора 7 без внесения фазовых сдвигов в цепь прохожде30 ния сигнала смеситель-управляемый аттенюатор - усилитель-выходной зажим. В связи с уменьшением коэффициента ослабления аттенюатора 7, напряжение на входе усилителя 17 уве35 личивается и на выходе одо достигает номинального значения на входе модулятора 1 1 сигналы от делителя 16 и генератора 9 выравниваются. Сигнал постоянного тока на входе аттенюа40 тора 7 уменьшается до установившегося значения. Также происходит и в случае увеличения напряжения на выходе U, , при этом процессы происходят в обратном направлении.

ременно регулирует постоянное напря- жение от силы света, производимой разным уров нем сигналов, подводимых к нити лампы - в течение 1 с от высокостабильного напряжения прямоугольной формы от генератора 9 и в течение 1 с от синусоидального напряжения усилителя 17 каналов 3 установки. Поэтому на выходе демодулятора 14 формируется сигнал постоянного тока с модуляцией частотой 1:2 0,5 Гц Интегратор 15 подавляет пульсацию с частотой 0,5 Гц, и далее сигнал постоянного тока поступает на аттенюатор 7, который обеспе

5521206

чивает подрегулировку напряжения на входе усилителя 17 таким образом, чтобы на входе интегратора 15 отсут- с ствовала модуляция. Погрешность сравнения в области повышенных частот определяется паразитными реактивными элементами входной цепи фотопреобраэова- теля и на частоте свыше 1 20 кГц не превы- 10 шает 0,02%. Коэффициент передачи интегратора по напряжению равен К 20х

. При изменении (уменьшении) напряжения на выходе первого канала (клемма U4) на величину AU, вслед ствие нарушений режима включений ил условий эксплуатации, сигнал попада

ет через делитель 16 на вход модули- тора 11, где происходит сравнение его с опорным напряжением от генератора

9. Усилитель 13 воспринимает это как увеличение коэффициента амплитудной модуляции прямоугольных колебаний частоты 0,5 Гц. После демодулятора 14 и интегратора 15 управляющий сигнал постоянного тока, который имеется на входе аттенюатора 7, увеличивается и этим уменьшает коэффициент ослабления аттенюатора 7 без внесения фазовых сдвигов в цепь прохождения сигнала смеситель-управляемый аттенюатор - усилитель-выходной зажим. В связи с уменьшением коэффициента ослабления аттенюатора 7, напряжение на входе усилителя 17 увеличивается и на выходе одо достигает номинального значения на входе модулятора 1 1 сигналы от делителя 16 и генератора 9 выравниваются. Сигнал постоянного тока на входе аттенюатора 7 уменьшается до установившегося значения. Также происходит и в случае увеличения напряжения на выходе U, , при этом процессы происходят в обратном направлении.

точУстановка позволяет повысить ность аттестации нулевых и 180 -ных

фазоиндикаторов в 5 раз и расширить диапазон напряжений до 100-120 В за счет введения в каждый усилитель- ный канал системы автоматической подстройки уровня выходного сигнала с управляемым аттенюатором в качестве регулирующего элемента без фазовых погрешностей.

Формула изобретения

Установка для воспроизведения фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами, содержащая генератор опорной частоты,, умножитель частоты и два идентичных канала, каждый из которых включает в себя блок задания фазового сдвига, синтезатор частоты, смеситель, управляемый аттенюатор и выходную клемму, причем выход генератора опорной частоты подключен к первому входу синтеза- тора частоты каждого канала и через умножитель частоты - к первому входу смесителя каждого канала, первый выход синтезатора частоты подключен к второму входу смесителя, о т л и - чающаяся тем, что, с целью повышения стабильности амплитуд вы- ходных сигналов устройства при измерении их частоты в широком диапазоне, IB каждый канал введены генератор опор ного напряжения, делитель опорного Напряжения, М9дулятор, фоторезнетив- ный преобразователь, усилитель раз- Костного сигнала, демодулятор, интегратор, компенсационный делитель напряжения, усилитель и тактовый гене

5

ратор, выход смесителя через последовательно подключенные управляемый аттенюатор и усилитель подключен к выходной клемме и к входу компенсационного делителя напряжения, выход генератора опорного напряжения через последовательно подключенные делитель опорного напряжения, модулятор, фото- резистивный преобразователь, усилитель разностного сигнала, демодулятор и интегратор подключен к управляющему входу управляемого аттенюатора, выход компенсационного делителя напряжения подключен к второму входу модулятора, третий вход которого подключен к первому выходу тактового генератора, второй выход которого подключен к второму входу демодулятора, второй и третий выходы синтезатора частоты подключены соответственно к первому и второму входам блока задания фазового сдвига, выход которого подключен к второму входу синтезатора частоты.

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для аттестации и поверки амплитудно-разностных фазоиндикаторов, определяющих углы фазового сдвига 0°, 180° между двумя гармоническими напряжениями в диапазоне напряжений от единиц милливольт до нескольких сотен вольт и в диапазоне частот от инфранизких до нескольких сотен килогерц. Цель изобретения - повышение точности аттестации амплитудно-разностных 180°-ных фазоиндикаторов в широком диапазоне напряжений - достигается путем стабилизации амплитуд выходных сигналов устройства. Указанная стабилизация достигается применением в каждом канале 3 высокостабильной схемы автоподстройки уровня выходного напряжения канала, включающей управляемый аттеннюатор 7, генератор 9 опорного напряжения, делитель 10 опорного напряжения, модулятор 11, преобразователь 12, фоторезистивный усилитель 13 разностного сигнала, демодулятор 14, интегратор 15, компенсационный делитель 16 напряжения, усилитель 17 и тактовый генератор 18. Устройство дополнительно имеет генератор 1 опорной частоты и умножитель 2 частоты, а в каждый канал 3 введены блок 4 задания фазового сдвига, синтезатор 5 частоты, смеситель 6 и выходная клемма 8. 1 ф., 1 ил.