Фазометр Советский патент 1992 года по МПК G01R25/00 

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в измерительных стендах, в различных радиоизмерительных установках. Кроме того, предлагаемый фазометр может быть использован как обычный прибор-измеритель разности фаз периодических непрерывных и радиоимпульсных сигналов.

Наиболее близким по технической сущ- ности к предлагаемому прибору является известный фазометр.

Однако известный фазометр не позволяет измерять разность фаз, несущих колебания радиоимпульсных сигналов. При подаче на входы радиоимпульсных сигналов его нормальная работа нарушается; возникают скачки, хаотические изменения, значительные колебания и нестабильности показаний цифрового индикатора.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей фазометра, обеспечение с его помощью стабильных, устойчивых измерений разности фаз с более высокой точностью для ра- диоимпульсных и непрерывных периодических сигналов.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого фазометра; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие принцип его действия; на фиг. 3 - схема 7 совпадений.

В состав предлагаемого устройства (фиг, 1) входят усилители формирователи 1 и 2, блоки 3-4 регулируемой временной задержки, измеритель 6 временных интерва- лов, схема 7 совпадений, индикатор 8, переключатели 9 и 10.

Блоки 1, 3, 4, переключатель 9, измеритель 6 временных интервалов образуют измерительный тракт фазометра, а блоки 2, 5, 7, 8 и переключатель 10 - его сигнальный тракт.

Измерительный тракт обеспечивает формирование временного интервала tA пропорционального измеряемой разности

фаз Ар, tAy (Тнес - период

частоты несущих колебаний радиоимпульса), его измерение и запоминание полученного результата. Сигнальный тракт обеспечивает сравнение значений временных задержек двух каналов, формирование импульсного сигнала в момент их равенства и световую сигнализацию этого момента.

Предлагаемый фазометр работает еле- дующим образом.

Первоначально производится калибровка фазометра на частоте несущей сигнала с помощью радиоимпульсных или

непрерывных периодических сигналов. С этой целью переключатели 9 и 10 переводятся в положения, при которых замыкаются их контакты 1-3, а на блоках 3-5 устанавливаются значения временных задержек, равных ГзадЗ Г3ад4 Тзад 5

2 Тзад.,73ад тг - Тнес/2 ( ДЛЯ А Ј 180° ) ИЛИ

о

-ТНес/2(для Д 180° ) или при

неизвестных данных о интервале для Д р. Затем на первый и второй входы фазометра подается сигнал и производится более точная установка значений временной задержки в блоке 4. Подрегулировка этой задержки осуществляется до момента формирования импульса на выходе схемы 7 совпадений и возникновения светового сигнала на индикаторе 8. После этого переключатель 10 переводится в положение, при котором замыкаются его контакты 3-2 и, аналогично предыдущему, подрегулируется задержка в блоке 3. Таким образом, в результате этих операций достигается точное равенство значений всех трех задержек, с учетом параметров схемы 7 совпадений, с помощью которой сравниваются значения временных задержек для сигналов в первом и втором каналах фазометра при условии, когда 0 и сигналы на его вход подаются от одного источника, Далее производится измерение искомого значения разности фаз, для чего переключатели 9 и 10 устанавливаются соответственно в положения - на замыкание контактов 2-3 и замыкание контактов 3-1. Опорный сигнал поступает на вход 2, а измеряемый {с определенным фазовым сдвигом по отношению к опорному) - на вход 1, в результате: от сигнала блока 1 одновременно запускаются блоки 3, 4, а от сигнала блока 2 - блок 5. Затем регулируется значение временной задержки в блоке 4 (в сторону уменьшения). Регулировка производится

от значения тзад тг

При регулировке в блоке 4 его выходной сигнал поступает на схему 7 совпадений, в которой сравниваются временные задержки сигналов первого и второго каналов фазометра. Очевидно, что для получения равенства этих задержек первоначальное значение задержки Т3ад4 должно быть уменьшено на значение tA , т. е.

Тззд 4 - tAp | -- -

В

этом случае Гзад4 4- tA Г3ад5 и на выходе схемы 7 совпадений возникнут импульсы, а на индикаторе 8 -световой сигнал. При этом

измеритель временных интервалов б измерит значение

122

ТзадЗ - 73ад4 Тнес/2 (тг Тнес/2 - tAy))

tAp

которое будет индицироваться его цифровым индикатором и им зафиксируется под действием блокирующего импульса от схемы совпадений 7 (см. фиг. 2).

На фиг. 2а изображены входные сигналы, поступающие на фазометр, а на фиг. 26 - сигналы в двух каналах на выходе усилителей формирователей. На этих рисунках отмечены разность и соответствующий ей временной интервал 1Д . На фиг. 2в и 2 г показаны импульсы на выходе блоков временных задержек при калибровке и измерениях разности фаз. На этих фигурах отмечены значения устанавливаемых задержек для указанных операций. На фиг. 2д представлены результирующие импульсы на выходе схемы совпадений, а также тот временной интервал , который измеряется блоком 6. Значения временных задержек в блоках 3-5 могут регулироваться вручную или с помощью кодовых сигналов от ЭВМ или какого-либо источника кодовых сигналов. Например, в случае выполнения этих блоков на базе ждущих мультивибраторов с регулируемой длительностью импульсов, значения задержек могут быть изменены при регулировке постоянной времени задающих цепочек (как правило, с помощью изменений величин резисторов в базовых цепях п/п триодов, указанных узлов) или же путем изменений напряжений источников зарядов (разрядов) таких цепочек (как правило, с помощью изменений напряжений в базовых цепях п/п триодов, указанных узлов).

Схема 7 совпадений состоит из каскада совпадений (элемент 11), образованного логическим узловым 2И-НЕ, ждущего мультивибратора (элементы 12 и 13) и выходного каскада (элемент 14). Схема работает следующим образом. Входные сигналы, сформированные из несущих колебаний радиоимпульсов, в виде кратковременных импульсов напряжения поступают: на вход 1 с блока 5, на вход 2-е блоков А или 3 (в зависимости от положения переключателя 10). В случае совпадений во времени импульсов на входах 1 и 2, на выходе элемента 11 формируется сигнал, запускающий ждущий мультивибратор. Импульсное напряжение на выходе 6 этого узла, воздействуя на светодиод (индикатор инд), вызывает его свечение. Ток светоди- ода создает перепад напряжения на резисторе 560 Ом, Этот перепад после дифференцирования (цепочка 0,47 мкф - 2 кОм), передается на вход элемента, работающего в режиме инвертора, а с его нагрузки (9,1 кОм)- на измеритель 6 временных интервалов (импульс блокировки).

С помощью предлагаемого фазометра возможно измерение разности фаз для одиночных радиоимпульсных сигналов. Другой особенностью предлагаемого фазометра,

0 является построение его измерительности части на базе метода сравнения, который, как известно, обеспечивает более высокую точность, чем метод абсолютных измерений. Кроме того, так как в предлагаемом

5 фазометре измеряемый временной интервал формируется от сигналов, поступающих от одного источника, значения этого интервала и показания измерителя временного интервала (блок 6) мало зависят от измене0 ний уровня входного сигнала прибора, что также способствует повышению его точности. Формирование временного интервала за время одного периода сигнала (см. фиг. 2), обеспечивает для фазометра небольшое

5 измерительное время, определяемое, в основном, быстродействием измерителя 6 временных интервалов.

В связи со всеми указанными факторами предлагаемый фазометр обладает значи0 тельно большей точностью чем прототип при измерениях как на радиоимпульсных, так и непрерывных периодических сигналах, причем точность его измерений не зависит от характера этих сигналов

5 (радиоимпульсный или непрерывный периодический).

Формула изобретения Фазометр, содержащий два канала, первый из которых состоит из включенных

0 последовательно первого усилителя-формирователя, первого блока регулируемой временной задержки и измерителя временного интервала, а на входе второго канала включен второй усилитель-формирователь, вход

5 которого является вторым входом устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в первый канал ввелзн второй блок регулируемой временной задержки и первый переключа0 тель. а во второй канал - второй переключатель и последовательно соединенные третий блок регулируемой временной задержки, схема совпадения и индикатор, вход третьего блока регулируемой времен5 ной задержки соединен с выходом второго усилителя-формирователя, второй вход схемы совпадения подключен к третьему контакту второго переключателя, а выход - к третьему входу измерителя временных интервалов, первый вход которого соединен с вторым контактом второго переключателя, а второй вход - с первым контактом второго , переключателя и выходом второго блока регулируемой временной задержки, вход ко- торого соединен с выходом первого

усилителя-формирователя, подключенного своим входом к третьему контакту первого переключателя, к первому контакту которого подключен вход второго усилителя-формирователя, а второй контакт является первым входом устройства.

Использование: измерительная техника, измерение разности фаз периодических непрерывных и радиоимпульсных сигналов. Сущность изобретения: устройство содержит: 2 усилителя-формирователя 1, 2, 3 блока (3, 4, 5) регулируемой временной задержки, 1 измеритель (6) временных интервалов, 1 схему 7 совпадений, 1 индикатор 8, 2 переключателя 9, 10. 3 ил.

ивых

Фиг. 2

«§ о

и

СИ-i

ч s

в

«о