Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в фазометрах, векторных вольтметрах, анализаторах цепей.
Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз и напряжений.
На фиг.1 представлена блок-схема измерителя разности фаз и напряжений; на фиг.2 -эпюры напряжений узла периодического исключения импульсов; на фиг.З - характеристика погрешности измерения разности фаз.
Измеритель разности фаз и напряжений содержит первый преобразователь 1 частоты, первый усилитель 2 промежуточной s частоты, первый синхронный фильтр 3, первый амплитудный детектор 4, систему 5.
фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), генератор 6 опорной частоты, узел 7 периодического исключения импульсов, первый делитель 8 частоты, фазовый детектор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, блок 11 вычисления, управления и индикации, второй преобразователь 12 частоты, второй усилитель 13 промежуточной частоты, второй синхронный фильтр 14, амплитудный детектор 15, второй делитель 16 частоты, элемент ИЛИ 17.
Первый преобразователь 1 частоты, первый вход которого является входом устройства, выходом соединен со входом первого усилителя 2 промежуточной частоты, выход которого соединен с входом первого синхронного фильтра 3, выход которого соединен с входом первого амплитудного деQS Ю
ч
VI Сл
тектора 4, второй вход первого преобразователя частоты соединен с выходом системы 5 фазовой автоподстройки частоты, выход преобразователя 1 частоты соединен с входом системы 5 фазовой автоподстройки, второй вход которой подключен к первому выходу генератора 6 опорной частоты, второй выход которого соединен с входом второго делителя 16 и первым входом элемента ИЛИ 17, а выход второго делителя частоты подключен к второму входу элемента ИЛИ 17, причем делитель 16 и элемент ИЛИ 17 образуют узел 7 периодического исключения импульсов из сигнала, снятого с выхода генератора опорной частоты, выход элемента ИЛИ 17 соединен с входом первого делителя 8, первый, второй и третий выходы которого соединены с первым, вторым, третьим входами первого синхронного фильтра, выход которого соединен с первым входом фазового детектора 9, выход которого подключен к входу аналого- цифрового преобразователя 10, выход которого подключен к входу блока 11 вычисления, управления и индикации, а первый вход - к входу первого амплитудного детектора, вход второго преобразователя 12 является вторым входом устройства, второй вход прес8раза® 0ля 12 подключен к выходу системы фазовой автоподстройки, а выход соединен с входом второго усилителя 13 промежуточной частоты, выход которого подключен к входу второго синхронного фильтра 14, первый, второй, третий входы которого соединены с первым, вторым, третьим выходами делителя 8 частоты, а выход соединен с вторым входом фазового детектора 9 и с входом амплитудного детектора 15, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преоб -s- зователя 10.
Устройство работает следующим о€разом.
Два высокочастотных сигнала одинаковой частоты в диапазоне 0,1-1000 МГц поступают на входы прибора и преобразуются в преобразователях 1 и 12 с использованием системы ФАПЧ 5 в сигналы промежуточной частоты (ПЧ), которые сохраняют те же форму и фазовые отношения, что и входные высокочастотные сигналы. Основные гармоники сигналов ПЧ (например, 20 кГц) выделяются усилителями ПЧ 2 и 13 с полосой пропускания порядка 500 Гц.
Амплитудные 4,15 и фазовый 9 детекторы выделяют постоянные напряжения, пропорциональные уровням первого и второго входных высокочастотных сигналов и разности фаз между ними. Постоянные напряжения с выходов амплитудных 4, 15 и
фазового 9 детектйров поступают нз входы аналого-цифрового преобразователя 10. Преобразованные в цифровую форму постоянные напряжения передаются в блок 11
вычисления, управления и индикации, где осуществляется их обработка, вычисление и вывод данных для индикации.
При низких уровнях входных высокочастотных сигналов,, когда существенно ска0 зываются на измерениях шумы прибора или шумы входных сигналов, используется на ПЧ узкая полоса порядка 8 Гц. Узкая полоса прибора формируется при помощи синхронных фильтррв 3 и 14, выполненных на синх5 ронно-переключэемых с сигналом ПЧ аналоговых ключах и конденсаторах.
Аналоговые ключи синхронных фильтров 3 и 14 управляются делителем 8 частоты, на вход которого поступает сигнал генера0 тора 6 опорной частоты, необходимый для работы системы фазовой автоподстройки частоты (например, с частотой 160 кГц).
Амплитудная и фазовая погрешности в синхронных фильтрах (СФ) возникают из-за
5 неустановившихся переходных процессов при переключении ключей (отпирание и запирание). Причем, для каждого клюма характер установления переходных процессов свой. При подаче на входы (СФ) синусои0 дальнего сигнала промежуточной частоты (ПЧ) 20 кГц и управляющих сигналов с частотами 40,20 и 10 кГц, снятых с выходов делителей частоты, на восьми конденсаторах СФ производится запоминание соот5 ветствующих мгновенных напряжений или запись пространственного распределения синуса на восьми конденсаторах, а выходными аналоговыми ключами СФ производится развертка или восстановление
0 этого синуса с частотой 20 кГц.
При сдвиге фазы входного сигнала по отношению к фазе опорного генератора 20 кГц распределение синуса на конденсаторах также изменяется. Но добавка сигнала
5 на конденсаторах, определяемых различными неустановившимися переходными процессами включения и выключения в ключах при их синхронных переключениях, изменяет характер (форму) распределения синуса
0 по отношению к предыдуа ему характеру распределения, что и приводит к дополнительному смещению фазы сигнала на выходе СФ и погрешности измерения устройства.
5 Недостатком схемы с использованием синхронного фильтра на конденсаторах является высокая погрешность измерения напряжения и разности фаз. На фиг.З представлена характеристика (кривая 1) погрешности измерений разности фаз прибором ФК-29, имеющим схему СФ на трех аналоговых ключах и 8 конденсаторах в каждом из каналов. Максимальная погрешность при включенной узкой полосе составляет 3 град.
С целью снижения погрешности измерения разности фаз и напряжений введен узел 7 периодического исключения импульсов из управляющего сигнала, в результате этого частота f0 опорного генератора 6 смещается на величину Af. Временные диаграммы на выходах делителя 16 и элемента ИЛИ 17 приведены на фиг.2, В рассматриваемом случае значения частот f0, fi, h и fa принимают соответственно значения 160 160-Af 160-Af 160-Af n
при
Af;
ют биения с частотой
по отношению к
4 816
подаче управляющих сигналов с этими частотами на входы СФ на его выходе возника- 41
8
friM. За период частоты биений происходит изменение фазы на фазовой характеристике СФ от 0 до 180° и от -180° до 0. Таким образом, периодическое пропадание импульсов в управляющем сигнале частоты 160 кГц приводит к принудительному смещению пространственного распределения синуса на конденсаторах СФ.
В рассматриваемом примере частота 160 кГц - 32 Гц fi 39992 Гц, f2 19996 Гц и fa 9998 Гц и, следовательно, частота биений составляет 4 Гц. За время 0,25 с число смещений составляет 8, что соответствует принудительному смещению синуса на конденсаторах СФ на период его пространственного распределения.
Блок 11 производит за время равное 1 с 512 съемов данных как по напряжению для первого и второго каналов, так и фазе р, т е. в течение одного смещения происходит 16 сьемов, включая и переходные процессы за сче-. смещения. Усреднение этих данных 512 съемов на 1 с приводит к усреднению характеристики погрешности СФ за четыре периода пространственного распределения синуса на конденсаторах СФ. В результате этого погрешность измерения фазы (см. фиг.З, кривая 2) при значениях разности фазы / в пределах от 0 до 180° и от 0 до -180° не превышает 0,2 град.
На счетный входдополнительного делителя 16 частоты и первый вход элемента ИЛИ 17 поступает сигнал с частотой 160 кГц
с выхода генератора 6 опорной частоты На второй вход элемента ИЛИ 17 подается сигнал частоты следования импульсов, равной 32 Гц. снятый с выхода делителя 16 частоты. Коэф- фициент деления делителя частоты составляет 1:5000. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 17 с периодическим исключением импульсов подается на делители 8 частоты
Фор мула изобретения
Измеритель разности, фаз и напряжений, содержащий последовательно соединенные первый преобразоватепь частоты,
первый усилитель промежуточной частоты, первый синхронный фильтр, первый амплитудный детектор, аналоге цифровой преобразователь и блок вычисления, управления и индикации, последовательно соединенные второй преобразователь частоты, второй усилитель промежуточной частоты, второй синхронный фильтр и второй амплитудный детектор, последовательно соединенные генератор опорной частоты и
систему фазовой автоподстройки частот ы, а также делитель частоты, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторим и третьим входами первого и второго си хромных фильтров,
выход второго синхронного фильтра соединен со вторым входом фазового детектора, первый вход которого соединен со входом первого амплитудного детектора, а выходы - со вторым входом анапого-цифрового преобразователя, третий вход котооого соединен с выходом второго амплитудного детектора, вторые входы первого и второго преобразователей частоты соединены с выходом системы фазовой автоподстройки частоты, второй вход которой соединен с выходом первого преобразователя частоты, входы преобразователей частоты являются входами устройства, отлича-ющийся тем, что, с целью повышения точности, в
него дополнительно введен узел периодического исключения импульсов, содержащий дополнительный делитель частоты и элемент ИЛИ, причем второй выход генератора опорной частоты соединен со входом дополиительного делителя частоты и первым входом элемента ИЛИ, а выход дополни- .тельного делителя частоты соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом делителя частоты.
ВХ.А
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в фазометрах, векторных вольтметрах, анализаторах цепей. Измеритель содержит два идентичных канала преобразования в виде последоi вательно соединенных преобразователей частоты 1,12, усилителей 2,13 промежуточной частоты, синхронных фильтров 3,14 и амплитудных детекторов (АД) 4,15. Выходы синхронных фильтров соединены со входами фазового детектора 9, выход которого, а также выходы АД соединены со входами аналого-цифрового преобразователя 10, соединенного со входом блока 11 вычитания, управления и индикации. Для получения стабильного значения промежуточной частоты используется система 5 ФАПЧ с генератором 6 опорной частоты, от которого через введенный блок 7 исключения импульсов и делитель 8 частоты запитываются синхронные фильтры 3,14. Благодаря блоку 7 частота тактирования фильтров 3,14 несинхронна промежуточной частоте, что уменьшает фазовые погрешности в их работе. 3 ил.
Wk
uu
Я
M
UrBtnxoft
фиг.1
ui-
фиег
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
