Измеритель разности фаз Советский патент 1990 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения средних значений фазовых сдвигов.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 представлена схема измерителя разности фаз; на фиг,2 - вре- , менные диаграммы его работы; на фиг,3- ю функциональная схема линейного рас- ширителя длительности импульса.

Измеритель разности фаз содержит формирователи 1 и 2, ключ 3, счетчик 4 числа импульсов, цифровое отсчетное J5 устройство 5, двухвходовой элемент И 6, схему 7 выделения одиночного импульса, схему 8 линейного расширения длительности импульса. При этом входы формирователей 1 и 2 являются входами 20 измерителя, вход последовательно соединенных ключа 3, счетчика 4 числа импульсов и цифрового отсчетного уст- ройства 5 подключен к выходу второго формирователя 2, вход двухвходо- 25 вого элемента И 6 соединен с выходами формирователей 1 и 2, а выход - с последовательно соединенными схемой 7 выделения одиночного импульса, схемой 8 линейного расширения дли- 30 тельности импульса и управляющим входом ключа 3, второй вход схемы 7 выделения одиночного импульса является третьим входом устройства.

Схема линейного расширения дли- 35 тельности импульсов содержит два стабилизированных источника 9 и 10 тока (положительный 9 и отрицательный 10), два устройства 11 и 12 управления включением этих источников, ком- 40 паратора 13 напряжения и конденсатор 14, причем первые входы устройства 11 и 12 управления соединены между собой и подключены к выходу схемы 7 выделения одиночного импульса, выхо- 45 ды устройств 11 и 12 управления подключены соответственно к источникам 9 и 10 тока, выходы которых объединены и соединены с первым входом компаратора 13 напряжения, второй вход 50 которого подключен к общему корпусу, а выход - к четвертому входу устройства 12 управления и к управляющему входу ключа 3, конденсатор 14 соединен с первым и вторым входами компа- 55 ратора 13 напряжения, вторые и третьи входы устройства 11 управления и источника 9 тока объединены и подключе ны соответственно к клемме +UflHT и

общему корпусу, а вторые и третьи входы устройства 12 управления и источника 10 тока объединены и подключены соответственно к клемме -UflMf и общему корпусу.

Измеритель разности фаз работает следующим образом,

Формирователи 1 и 2 преобразуют гармонические сигналы, поступающие на входы устройства, в импульсные типа меандр. При этом формирователь 1 сохраняет фазу входного сигнала, а формирователь 2 переворачивает фазу входного сигнала на 180°. На входы двухвходового элемента И 6 поступают два импульсных сигнала, которые совпадают по уровню Лог.1 в интервалы времени t, соответствующие величине фазового сдвига между двумя входными гармоническими сигналами. Таким образом, на выходе двухвходового элемента И 6 имеем импульсную последовательность, длительность импульса которой количественно характеризует фазовый сдвиг между двумя входными гармоническими сигналами. Эти импульсы поступают на вход схемы 7 выделения одиночного импульса, функциональное назначение которой заключается в том, чтобы после появления сигнала Разрешение измерения выделить на своем выходе только один импульс длительностью, равной длительности входного сигнала, поступающего на ее вход, запретив прохождение всех других импульсов.

Одиночный импульс, поступая на вход схемы 8 линейного расширения длительности импульса, приводит в действие устройства 11 и 12 управления включением источников 9 и 1 0 тока. По переднему фронту одиночного импульса оба источника тока (положительный и отрицательный) включаются. Для получения требуемого коэффициента расширения длительности входного импульса значение тока положительного источника 9 выбирается из соотношения

I4 360 С9

где 1 - стабилизированный ток положительного источника 9 тока; I - стабилизированный ток отрицательного источника 10 тока.

Поскольку I 17 то напряжение на конденсаторе 14 в интервале t времени быстро увеличивается по линейному закону

U-Ј-t, ()

Компаратор 13 также срабатывает, напряжение на его выходе становится равным Лог.1 и подается на управляющий вход ключа 3 и на четвертый вход схемы 12 управления отрицательным источником 10 тока.

Счетчик 4 числа импульсов начинает счет импульсов с выхода формирователя 2. После окончания интервала времени t положительный источник 9 тока выключается, а отрицательный источник 10 остается включенным, так как его вклкг чение обусловлено уровнем Лог.1, поступающим с выхода компаратора 13 на четвертый вход схемы 12 управления. Напряжение на конденсаторе 14 начинает медленно уменьшаться по линейному закону

N t- f,

или

N . 1L . ., (6)

N 360 I W

I +

При равенстве -- - 360 N и I/,,,

гдесрх- Фазовый сдвиг между двумя

входными сигналами. Из выражения (4) вытекает, что коэффициент линейного расширения информационного интервала времени

15

К

I(7)

Оценка погрешности этого коэффициента вытекает из следующих рассужде- ний. Предположим, что одна из составляющих выражения (7) I изменилась на величину &I1, Тогда

25

к+ ,

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения средних значений фазовыхсдвигов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее формирователи 1 и 2, входы которых являются входами измерителя, а вход последовательно соединенных ключа 3, счетчика 4 числа импульсов и цифрового отсчетного устройства 5 подключен к выходу формирователя 2, дополнительно введены последовательно соединенные двухвходовый элемент И 6, схема 7 выделения одиночного импульса и схема 8 линейного расширения длительности импульса. При этом входы двухвходового элемента И 6 соединены с выходами формирователей 1 и 2, управляющий вход ключа 3 связан с выходом схемы 8 линейного расширения длительности импульса, а второй вход схемы 7 выделения одиночного импульса является третьим входом устройства. 3 ил.

IT -- Т

и с т

где Т - интервал времени, за который конденсатор 14 полностью разрядится .

Как только конденсатор 14 разрядится, на выходе компаратора 13 устанавливается напряжение Лог.О и схема 8 линейного расширения длительности импульса возвращается в исходное состояние, а ключ 3 закрывается и доступ импульсов в счетчик 4 прекращается. Коэффициент преобразования схемы 8 линейного расширения длительности импульса или время, в течение которого накапливается число импульсов в счетчике 4, можно найти, приравняв правые части выражений (1) и (2),

-4cIfc FT (з)

откуда

Ј

Число импульсов, подсчитанное счетчиком 4, будет равно

N - T fx,

где fx частота входного сигнала.

С учетом соотношений (4) и (5) имеем

(2)

откуда

дк- ir. L

ДК - --- - jr

ДК 0,01- К

Задавшись ulf 0,01-1 , после простейших преобразований имеем

(8)

Иными словами при изменении I на 1% коэффициент К линейного расширения изменится тоже только на 1%, а погрешность измерения устройства составит не более 1% против 78% в прототипе.

Таким образом, предлагаемый измеритель разности фаз обладает более высокой точностью измерения.

т8

45

50

5

Формула изобретения

Измеритель разности фаз, содержащий два формирователя, входы которых являются входами измерителя, вход последовательно соединенных ключа, счетчика числа импульсов и цифрового отсчетного устройства подключен к выходу второго формирователя, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные двухвходовой элемент И, схема выделения одиночного импульса, схема линейного расширения длительности импульса, при этом входы двухвходового эле-рения длительности импульса, второй

мента И соединены с выходами формиро-вход схемы выделения одиночного имвателей, управляющий вход ключа соеди-пульса является третьим входом устнен с выходом схемы линейного расши-ройства.