СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ МЕЖДУ ДВУМЯ ПЕРЕМЕННЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ Советский патент 1964 года по МПК G01R25/04 

Известные способы измерения разности фаз между двумя переменными напряжениями практически не позволяют производить измерение разности фаз с гарантированной точностью, если уровни этих напряжений лежат ниже 1 в.

Предлагаемый способ обеспечивает точное измерение разности фаз на уровнях, соизмеримых с чувствительностью электронного усилителя, составляюш,их сотни и даже десятки микровольт. Отличительной чертой предлагаемого способа является измерение разности фаз двух неременных напряжений компенсационным нулевым методом, где в качестве сигнала небаланса используют предварительно усиленное напряжение, пропорциональное проекции разности векторов сравниваемых напряжений на опорное напряжение фазочувствительного детектора, которое сдвигают по фазе относительно одного из сравниваемых напряжений на 90° и поворачивают вместе с ним в процессе уравновешивания схемы с помощью градуированного фазовращателя. При этом исключается влияние амплитудной нестабильности сравниваемых напряжений при полной компенсации измеряемого сдвига отсчетным фазовращателем. Это дает возможность значительно снизить погрещность при измерении фазового сдвига на низких уровнях сигнала.

На фиг. 1 изображена структурная схема фазометра для осуществления предложенного способа; на фиг. 2 -векторная диаграмма прибора.

Напряжение U-,, относительно которого требуется измерить фазовый сдвиг напряжения Ui, через градуированный фазовращатель 1, позволяющий поворачивать фазу напряжения и2 на произвольный угол . в виде компенсирующего напряжения LJ поступает на делитель 2 и далее на вход усилителя 5. На этот же усилитель подается напряжение U. Геометрическая разность напряжений Ui и f/K создает на входе усилителя напряжение

60, которое после усиления поступает на вход фазочувствительного детектора 4. Опорным напряжением детектора, подаваемым на его базовый вход, служит компенсирующее напряжение t/o, сдвинутое относительно напряжения t/, на 90° посредством фазосдвигаюидей цепочки 5. Выпрямленное фазочувствительным детектором напрял ение U поступает на нуль-индикатор 6, являющийся указателем равновесия.

Выражение для напряжения U на зажимах нуль-индикатора можно получить из векторной диаграммы фазометра как проекцию разностного вектора dU на, вектор опорного наИзмерение фазы ф напряжения LJi относительно напряжения U-2 сводится к вращению градуированного фазовращателя до получения нулевого отсчета на индикаторе. Предварительно фазометр должен быть откалиброван для определения положения нуля шкалы. Для этого напряжение U подается в схему непосредственно, минуя фазорегулятор, а щкала фазометра устанавливается на нулевую отметку, чем учитывается угол между напряжениями и U-.

Балансировка схемы может осуществляться и автоматически. Для этого сигнал небаланса после нуль-индикатора поступает на управляющую цепь 7, включающую сервопривод уравновещивания (показано пунктиром). Делитель 2, служащий для предотвращения перегрузки усилителя 3 при сильном неравенстве напряжений Ui и U-2, позволяет регулировать напряжение U, уменьщая модуль сигнала до требуемого уровня.

Предмет изобретения

Способ измерения разности фаз между двумя переменными напряжениями с отсчетом измеряемого угла по градуированному фазовращателю, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния амплитудной нестабильности сравниваемых напряжений и повыщения точности при измерении фазового сдвига на низких уровнях сигнала, измерение разности фаз двух напряжений производят компенсационным нулевым методом, где в качестве сигнала небаланса используют предварительно усиленное наиряжение, пропорциональное проекции разности векторов сравниваемых наирял ений иа опорное напряжение фазочувствительного детектора, которое сдвигают по фазе относительно одного из сравниваемых напряжений на 90° и иоворачивают вместе с ним в процессе уравновещивания схемы с помощью градуированного фазовращателя.

Фиг.1

фиг.г