ДВУХОТСЧЕТНЫЙ ФАЗОМЕТР НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ Советский патент 1969 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области электрических измерений, а именно, к приборам, измеряющим угол фазового сдвига между двумя электрическими сигналами низких частот, например 30 гц.

Известные двухотсчетные фазометры, содержащие каналы переменной и постоянной фазы, выполненные из последовательно включенных входных устройств, усилителей-ограничителей, дифференцирующих цепочек и триггеров; переключатель и выходной прибор имеют сравнительно невысокую точность измерения (порядка 0,,).

Предлагаемый фазометр позволяет повысить точность за счет того, что он снабжен третьим каналом, выполненным из последовательно включенных умножителя частоты, например в 72 раза, потенциального триггера, например, на туннельном диоде, и импульсного трансформатора; при этом вход умножителя частоты соединен с выходом усилителяограничителя канала постоянной фазы, а вторичная обмотка импульсного трансформатора через переключатель и элемент задержки соединена с выходом дифференцирующей цепочки канала постоянной фазы.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого фазометра; на фиг. 2 и фиг. 3 - временные диа1раммы работы фазометра с грубьгм и точным отсчетом соответственно.

Напрял-сения О и U.2 низкой частоты, например 30 гц, поступают на входные устройства ВУ1, ВУо, затем на настраиваемые фильтры ЯФ1, НФ2 н далее на усилители-ограничители

УО, УОо. Через дифференцнрующне цепи ДЯь ДД2, сигналы поступают на «запускающие входы триггеров 7i и Го, «опрокидывающие входы которых соединены вместе. Между выходами триггеров 7i и TZ включен стрелочный прибор СП с добавочньпп резисторами R. «Опрокидывающие входы триггеров с помощью двухпозиционного переключателя П могут быть соединены через элемент задержки 53 с выходом цепи ДЦ-2, в опорном канале

(положение «Грубо) и выходной обмоткой импульсного трансформатора в третьем канале (положение «Точно). В положении «Точно стрелочный прибор СП включается без резисторов, что резко повыщает точность и

чувствительность стрелочного прибора.

Третий канал содержит умножитель частоты УЧ с коэффициентом, например, равным 72, нагруженный на потенциальный триггер ПТ, выполненный, например, на туннельном

диоде, причем последний включен на илгаульгный трансформатор ИТ.

В положении «Грубо фазометр работает следующим образом (см. фиг. 2).

yOi - УО-з и цепей ЯДь ДЦ2 обращаются в остроконечные запускающие имнульсы. Выходные триггеры 7} - УЗ имеют раздельный запуск. Со стороны каналов они запускаются однополярными импульсами, а опрокидываются (в случае грубого отсчета) импульсами каиала постоянной фазы (опорного канала). Опрокидывающий импульс должен быть задержан на величину тз, незначительно превышающую половину периода триггера, как показано на фиг. 2. Это осуществляется элементом задержки ЭЗ, в качестве которого может быть взята индуктивность в несколько «мгн. Триггеры TI и формируют импульсы, длительность которых зависит от разности фаз. Прибор СП включен на разность этих токов. Длительность импульсов триггера Tj пропорциональна сдвигу фаз между нанрдяженнсм lj и напряжением (Л опорного канала в точке О.

TI т срь(1)

где

п - - коэффициент пересчета длительности импульсов в фазовые углы;Ф1 - угол фазового сдвига между

Ul и 62.

Аналогично для триггера TZ.

TS П-ф2,(2)

Результирующая длительность импульсов при грубом отсчете

Тгр ti - Та m {ф1 - ф2) т- ф, (3) где ф - искомая разность фаз между i/i и

.

Ток через рамку прибора пропорционален площади импульсов при пит const.

/„ т-Еп ф.(4)

Полная шкала прибора градуируется на 180°, фазовый сдвиг в 360° измеряется как ± 180°.

Работа фазометра в положении «Точно отличается тем, что опрокидывание («запирание) выходных триггеров происходит со стороны третьего канала (см. фиг. 3) импульсами, частота следования которых выще частоты следования и.мпульсов в каналах в 72 раза. В этом случае выражение (1) принимает вид

(5)

гр72

где Т-период колебаний

исследуемых

сигналов,

п - число целых периодов частоты, умноженной в 72 раза / /-72, поступающих из третьего канала и укладывающихся между импульса.ми двух каналов.

Преобразовав выражение (5) с учето.м выражений (1) и (3), получим

Тточно (ф - 5° я)(6)

Таким образом, длительность и.мпульсов при точном отсчете по сравнению с грубым отсчетом автоматически уменьщается на ве0 личину т 5°. Ток через рамку прибора

/„ т.„(ф-5°.п)(7)

проиорционален разности фазового сдвига Ф - 5° -п.

5 В этом режиме добавочные резисторы должны быть отклонены. Таки.л образом, по прибору отсчитывается угол 5° (±2,5°). Предел точной шкалы 2,5°, максимальная погрешность из-за стрелочного прибора класса 1,0 не

0 превышает 0,025°.

Предмет изобретения

Двухотсчетный фазометр низкой частоты, содержащий каналы переменной и постоянной

5 фазы, выполненные из последовательно включенных входных устройств с избирательными фильтра.ми, усилителей-ограничителей, дифференцирующих цепоче.к и триггеров; элемент задержки; двухпозиционный переключатель

0 и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, фазометр снабжен третьим каналом, выполненным из последовательно включенных умножителя частоты, потенциального триггера, например, туннельном диоде, и импульсного трансформатора, при

5 этом вход у.множителя частоты соединен с выходом усилителя-ограничителя канала посгоянной фазы, а вторичная обмотка импульсного трансформатора через переключатель и элемент задер/кки соединена с выходом дифференцирующей цепочки канала постоянной фазы.