Устройство для измерения фазовых характеристик четырехполюсников Советский патент 1990 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения фазовой частотной характеристики систем автоматического управления, отдельных ее динамических элементов и четырехполюсников.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения разности фаз.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.З - генератор треугольных напряжений; на фиг. 4 - блок вычисления фазы.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 треугольных сигналов, функциональный преобразователь 2, входную и выходную клеммы для подключения исследуе- мого объекта 3, нуль-орган 4, блок 5 выборки-хранения, блок 6 вычисления фазы и индикатор 7« Причем второй вход блока 5 выборки-хранения соединен с выходом генератора 1 треугольных сигналов, который состоит из последовательно соединенных интегратора 8 и компаратора 9. Выход интегратора 8 является первым выходом генератора 1, а выход компаратора Э, соединенный с входом интегратора 8, является вторым выходом генератора 1, который соединен также с 1-входом триггера 10 и через инвертор 11 с К-входом триггера 10, тактовый (сипСПСП

& со о со

з1

хронизирующий) вход которого соедине с выходом нуль-органа Ц, а выход - с вторым входом блока 6 вычисления фазы.

Устройство работает следующим образом.

Интегратор 8 вырабатывает треугольный сигнал (фиг.2а), который благодаря наличию компаратора 9

(фиг.З) переключается в момент достижения сигнала интегратора 8 уровня (фиг.26), равного напряжению в точке Л или Л1. При изменении уров

ня UBX- на входе интегратора 8 изме- няется задающая частота генерирования треугольного сигнала. Пилообразный сигнал с интегратора 8 поступает на первый вход блока 5 выборки-хранения. Одновременно с этим сформированный преобразователем 2 сигнал синусоидального напряжения поступает через исследуемый объект 3, являющийся источником временного сдвига, на вход нуль-органа 4, В момент прохождения синусоидального сигнала через нуль срабатывает нуль-орган k и фиксирует на выходе блока 5 выборки- хранения потенциал, пропорциональный временному сдвигу (фиг.2д). Сигнал с выхода нуль-органа поступает также на синхронизирующий вход триггера 10, определяющего, что фазовый сдвиг больше 90 . Сигналы, поступающие на I- и К-входы триггера, изображены соответственно на диаграммах фиг. 2Bfr. На первый вход блока 6 вычисления фазы (фиг.) поступает информационный сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу с блока 5, а на второй вход - управляющий сигнал с триггера 10. Операционные усилители (ОУ и ОУ5 на фиг.А) служат для получения нужного уровня сигналов управления, которые требуют аналоговые ключи (Л1 - A3). Если сдвиг фазы находится в диапазоне 0 - 90°, на выход триггера 10 поступает логическая единица и вычисление фазового сдвига производится по формуле

90°

и7Г

где у сдвиг фазы;

U Мф - напряжение, пропорциональ

ное фазовому сдвигу;

UTp - напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу на 90°,

При этом ключи А1 и A3 замкнуты, а ключ А2 разомкнут. Если же сдвиг фазы находится в диапазоне 90 - 180°, на выходе триггера присутствует логический нуль и вычисление фазового сдвига производится по формуле

0

5

0

5

0

5

0

Ч

180° 5

90 Unf

UTp

При этом ключи А1 и A3 разомкнуты, а ключ А2 замкнут. Вычисленное значение ии(, поступает на индикатор 7, например стрелочный прибор.

Таким образом, в предлагаемом устройстве расширяется диапазон измерения фазы до 180°.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазовых характеристик четырехполюсников, содержащее последовательно соединенные генератор треугольных сигналов, функциональный преобразователь, входную и выходную клеммы для подсоединения исследуемого объекта, нуль-орган,) блок выборки-хранения, а также индикатор, причем второй вход блока выборки-хранения соединен с выходом генератора треугольных сигналов, о т- личающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения фазы до 180° при сохранении точности измерения,в него введены инвертор, триггер и блок вычисления фазы, а генератор треугольных сигналов выполнен из последовательно.соединенных интегратора и компаратора, причем выход интегратора является первым выходом генератора треугольных сигналов, а выход компаратора, соединенный со входом интегратора, является вторым выходом генератора треугольных сигналов и соединен с 1-входом триггера, а также через инвертор с К-входом триггера, кроме того, вход индикатора соединен с выходом блока вычисления фазы, первый вход которого соединен с выходом блока выборки- хранения, второй вход - с выходом триггера, тактовый вход которого соединен с выходом нуль-органа.

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазочастотных характеристик систем автоматического управления. С целью расширения диапазона измеряемых углов сдвига фазы в устройство введены инвертор, триггер и блок вычисления фазы. С помощью инвертера и триггера, на входе которых действуют сигналы, связанные с опорным и измерительным сигналами, формируется управляющие сигналы, определяющие области измерения сдвига фазы. Если сдвиг фаз не превышает 90°, то в блок вычисления фазы с выхода триггера подается сигнал, благодаря которому напряжение на выходе блока, пропорционально измеряемому сдвигу фаз. Если же сдвиг фаз больше 90°, но меньше 180°, то к полученному на выход фазового дискриминатора напряжению добавляется дополнительное напряжение, соответствующее сдвигу фаз 90°. 4 ил.

и

тр

S

О

г о

9

Uw

Фиг.1

/

-t

--t

F

Фиг. 2

ФизЗ

fttKf

Фиг. 4

87