УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ МЕЖДУ СИНУСОИДАЛЬНЫМИ НАНРЯЖЕНИЯМИ С ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ Советский патент 1969 года по МПК G01R25/00 

1 ;

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано для построения электронных фазометров с большим динамическим диапазоном без предварительного уравнивакия амплитуд, сравниваемых по фазе напряжений, в фазовых характериографах, где амплитуда изменяется в функции частоты сравниваемых напряжений, и в устройствах для измерения группового времени запаздывания по фазовому сдвигу Огибающей при изменении несущей в заданном диапазоне частот.

Известные цифровые приборы для измерения сдвига фаз между синусоидальными напряжениями с неравными амплитудами, содержащие входные согласующие устройства, смесители, балансные модуляторы, генератор фиксированной частоты, электронный переключатель, делитель частоты, фильтры нижних частот, фазорасщепитель, нреобразователь фазового сдвига в число импульсов, реверсивный счетчик и цифровой индикатор, имеют значительные фазо-амплитудные погрешности.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить фазо-амплитудные погрешности за счет того, что оно снабжено четырьмя автоматическими переключателями, цепи управления которых соединены через триггерный делитель частоты с выходом одного из формирователей

импульсов, .коммутирующие цепи первых двух переключателей включены между выходами гетеродинов и управляющими входами балансных модуляторов, а Коммутирующие цепи двух других - между выходами формирователей импульсов и входами измерительного триггера, причем вход каждого из четырех переключателей соединяется с обеими выходами переключателя поочередно с частотой выходкого напряжения делителя частоты.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения сдвига фаз между синусоидальными напряжениями с изменяющимися амплитудами.

Устройство содержит входные балансные модуляторы / IJ 2, гетеродины 3 и 4 фиксированных близких по значению частот, двухпозиционные автоматические переключатели 5-8, сумматоры 9 и 10, фильтр // верхних частот,

квадратичные детекторы 12 н 13 с фильтрами нижних частот, формирователи 14 и 15 импульсов, триггерный делитель частоты 16, измерительный триггер 17 и стрелочный прибор 18 постоянного тока.

Сравниваемые по фазе напряжения Ui и Uy частоты Wi поступают на сигнальные входы балансных модуляторов / и 2. На управляющие входы этих модуляторов через автоматические переключатели 5 и 6 поочередно подана 3, то напряжение частоты w + А&у от гетеродина 4. Выходные напряжения балансных модуляторов суммируются в сумматоре 9 и поступают на фильтр 11 вфхних частот. Частота среза фильтра 11 выбрана так, что через него проходят только колебания суммарных частот из спектра выходных напряжений модуляторов 1 и 2. Так как колебания суммарных частот сумматора 9 отличаются по значению на величину Аю, то они между собой образуют биения, огибающая которых представляет собой периодическую функцию частоты Асо. Аналогичные биения образуются и на выходе сумматора 10 из напряжений гетеродинов 4 и 3. Из напряжений биений квадратичными детекторами 12 и 13 выделяются напряжения огибающих частоты Асо. Фазовый сдвиг между .напряжениями огибающих при одном положении переключателей равен

ф1 ,

где Афа-фазо-амплитудная погрешность; - начальный фазовый сдвиг между выходными напряжениями балансных модуляторов, создаваемый переключением обмотки трансформатора одного из модуляторов. При другом полол ении переключателей, когда меняется соотношение частот на управляющих входах модуляторов, фазовый сдвиг между напряжениями огибающих соответственно равенф2 -()+Афа,

где фд. - измеряемый фазовый сдвиг.

Из напряжений огибающих в формирователях 14 и 15 (например, триггер Шмитта и дифференцирующие цепочки) образуются импульсы в моменты перехода напряжений через нуль. Короткие импульсы через переключатели 7 и 5, которые работают синхронно с переключателями 5 и 6, поступают на измерительный триггер 17, между анодами (коллекторами) которого включен стрелочный прибор 18 постоянного тока.

При 180°-ном сдвиге между входными импульсами постоянный ток через прибор равен нулю. Поэтому при одном положении переключателей постоянный ток через -прибор равен

27127

пр - /т - /ш (.г + )

где Т - иериод повторения импульсов на входе триггера; /щ-амплитудное значение импульсов тока, формируемых триггером. Во втором положении переключателей короткие 5 импульсы поступают на противоположные входы измерительного триггера. В результате ток через прибор будет равен

/по- /™(360°-,).(..

пр При непрерывной работе переключателей выходной прибор 18 -покажет среднее значение тока при двух положениях переключателей, 15 т. е.

4+/i

2я

Пр

пр Таким образом, показания стрелочного прибора, отградуированного в значениях фазового сдвига, не зависят от величины фазо-амплитудной погрешности, а следовательно, и от соотношения амплитуд сравниваемых по

фазе напряжений.

Предмет изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз между синусоидальными напряжениями с изменяющимися амплитудами, содержащее входные балансные м-одуляторы, гетеродины фиксированных частот, сумматоры, фильтр, квадратичные детекторы, формирователи импульсов делитель частоты, измерительный триггер и стрелоч-ный инди1катор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения фазо-амплитудных погрешностей, устройство снабжено четырьмя

автоматическими переключателями, цепи управления которых соединены через триггерный делитель частоты с выходом одного из формирователей Импульсов, коммутирующие цепи первых двух переключателей включены

меж-ду выходами гетеродинов и управляющими входами балансных модуляторов, а коммутирующие цепи двух других - между выходами формирователей импульсов и входами измерительного триггера, причем вход каждого из четырех переключателей соединяется с обеими -выходами переключателя -поочередно с частотой выходного напряжения делителя частоты.

О,