ДВУХКАНАЛЬНЫЙ КАЛИБРАТОР ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ ДВУМЯ ПЕРЕМЕННЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ Советский патент 1968 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и предназначено для градуировки фазометрической аппаратуры и снятия фазовых характеристик различных четырехполюсников.

Известны двухканальные калибраторы фазовых сдвигов между двумя переменными напряжениями, содержащие задающий генератор и последовательно включенные фазовращатель, делители частоты, формирователь импульсов, фильтры нижних частот и выходные усилители.

Предлагаемый двухканальный калибратор фазового сдвига между двумя переменными напряжениями в отличие от известных снабжен в каждом из каналов импульсно-фазовыми детекторами, входы которых подключены к выходам формирующих цепей, а выходы - к фильтрам нижних частот, регулирующими реактивными лампами и вспомогательными генераторами, первые из которых включены между выходами фильтров нижних частот и входами вспомогательных генераторов, а вторые - между входами импульсно-фазовых детекторов и выходных усилителей. Это позволяет расширить диапазон частот и повысить точность измерения.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого калибратора фазы.

Калибратор содержит задающий генератор 1, частота колебаний которого стабилизирована кварцем, фазовращатель 2, изменяющий фазу напряжения в пределах 0-360-720° …, т.е. круговой, делители 3 и 4 частоты с коэффициентами деления n (n выбирается, исходя из требований точности всего устройства), формирующие цепи 5 и 6, импульсно-фазовые детекторы 7 и 8, фильтры 9 и 10 нижних частот, регулирующие реактивные лампы 11 и 12, вспомогательные генераторы 13 и 14 с плавным изменением частоты в заданных пределах, выходные усилители (напряжения либо мощности) 15 и 16, регулировочное сопротивление (калибровочный магазин сопротивлений, либо аттенюатор) 17.

Двухканальный калибратор фазового сдвига между двумя напряжениями работает следующим образом.

Напряжение синусоидальной формы частотой nf от задающего генератора 1 подается на делитель 4 частоты непосредственно и на делитель 3 через фазовращатель 2. Таким образом, на выходе делителей частоты имеется два напряжения частотой f. Изменение фазы одного из напряжения, поступающих на делители, на 360° приводит к изменению фазы напряжения на выходе делителя на 360°/n. Если максимальная погрешность установки фазы фазовращателем 2 соответствует, допустим, ±4°, т.е. худшему случаю, погрешность снижается в n раз.

Предположим, что n=72, а максимальная погрешность фазовращателя ±4°. Требуется установить сдвиг фаз между выходными напряжениями деталей, равный 180°.

Один оборот фазовращателя 2 соответствует изменению фазы на выходе делителей 5°, то, следовательно, чтобы получить сдвиг фаз 180°, необходимо произвести 36 оборотов оси фазовращателя 2. При этом приращениям угла сдвига фаз в 5° будут соответствовать одни и те же положения оси фазовращателя 2.

Погрешность приращения угла сдвига (при шаге в 5°) на выходе делителей равняется . Практически ось фазовращателя 2 связана с осью электрического двигателя и счетчиком оборотов. Шкала фазовращателя проградуирована. Поэтому представляется возможным производить отсчет также и в долях каждого оборота, т.е. соответственно в каждом из 5-градусных интервалов.

С делителей частоты напряжения, приращение угла сдвига фаз между которыми может быть точно установлено с помощью фазовращателя 2, работающего на частоте гармоники, поступают на формирующие цепи 5 и 6. Далее с выходов формирующих цепей сигналы импульсной формы подаются на импульсно-фазовые детекторы 7 и 8. С другой стороны к импульсно-фазовым детекторам 7 и 5 поступают напряжения синусоидальной формы с вспомогательных генераторов 13 и 14, частоты колебаний которых устанавливают исходя из требований к частоте выходных напряжений всего устройства (U₁, U₂). Органы настройки частоты этих генераторов механически связаны.

Если сдвиг фаз между колебаниями генераторов и сигналами импульсной формы с формирующих цепей равен нулю в каждом из каналов, то на выходах (нагрузках) импульсно-фазовых детекторов сигналы рассогласования также равны нулю.

При неравенстве сдвига фаз между сигналами, поступающими на импульсно-фазовые детекторы, на нагрузках детекторов появляются сигналы рассогласования, которые через фильтры 9 и 10 нижних частот прикладываются к реактивным лампам 11 и 12. Реактивные лампы (в схеме использованы кремниевые диоды) включены в колебательные контуры вспомогательных генераторов 13 и 14. Поэтому происходит жесткий «захват» частоты и фазы сигналов вспомогательных генераторов и импульсов, поступающих с формирующих цепей. «Фазы» напряжений выходных генераторов повторяют «фазы» выходных напряжений делителей частоты. Для согласования выходов калибратора сигналы с вспомогательных генераторов подаются на выходные усилители 15 и 16 и далее на выход схемы.

Приращения угла сдвига фаз между вы: ходными напряжениями двухканального калибратора U₁ и U₂ точно соответствуют заданным значениям приращений на выходе делителей частоты.

Отсутствие в приборе смесителей частоты при трансформации спектра в область высоких частот существенно упрощает фильтрующие системы, повышает стабильность и точность. При этом жестких требований к генераторам в каналах прибора не предъявляется.

Двухканальный калибратор фазового сдвига между двумя переменными напряжениями, содержащий задающий генератор, включенный последовательно с фазовращателем, делители частоты, выходы которых нагружены на формирующие цепи, а входы подключены к выходам генератора и фазовращателя, фильтры нижних частот и выходные усилители, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот и повышения точности измерения, калибратор снабжен в каждом из каналов импульсно-фазовыми детекторами, входы которых подключены к выходам формирующих цепей, а выходы - к фильтрам нижних частот, регулирующими реактивными лампами и вспомогательными генераторами, первые из которых включены между выходами фильтров нижних частот и входами вспомогательных генераторов, а вторые - между входами импульсно-фазовых детекторов и выходных усилителей.