КОМПАРАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ Советский патент 1971 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предназначено для измерения малых фазовых отклонений относительно начального угла, например, при измерении нелинейности фазовых характеристик электрических четырехполюсников (фазовращателей, усилителей, фильтров и т. п.).

Известные компенсационные фазометры, содержащие автоматические переключатели, формирователи импульсов, соответствующих моментам перехода сравниваемых по фазе напряжений через нулевой уровень, усилители частоты коммутации, синхронные детекторы, коммутационные генераторы и измерительные приборы, в которых измеряемое напряжение компенсируется известным напряжением, регулируемым по фазе, в качестве элемента, регулирующего фазу, как правило, содержат щирокодиапазонные фазовращатели.

Однако построить высокоточный калиброванный фазовращатель для работы в диапазоне частот в настоящее время не представляется возможным. Выполнить же компенсационный фазометр с преобразованием частоты в диапазоне низких (звуковых) частот трудно. Поэтому все преимущества компенсационного метода при работе в диапазоне частот сводятся на нет.

га относительно начального угла в плавном диапазоне частот.

Отличие предлагаемого компарационного измерителя фазовых отклонений, выполненного на основе коммутационной триггерной схемы, заключается в том, что он снабжен форми-рователем прямоугольных колебаний стабильной амплитуды, вход которого подключен к коммутационному генератору, а выход через делитель напряжения, градуированный в единицах измерения фазо вого сдвига, соединен со входом сумматора. Другой вход сумматора соединен с выходом фильтра нил4них частот, а выход - с усилителем частоты коммутации.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого компарационного измерителя фазовых отклонений.

Измеритель содержит автоматический переключатель 7, управляемый импульсами коммутационного генератора 2, формирователи импульсов , соответствующих моментам перехода сравниваемых по фазе напряжений через нулевой уровень, симметричный триггер 5 с раздельным запуском, фильтр нижних частот 6, сумматор напряжений 7, усилитель частоты коммутации 8, синхронный детектор Я измерительный прибор 10.

генератору.2..П. колебаний на выходе формир а дя 11 равен периоду коммутации. ВыходтртЭрй рователя // через делитель напряжен Д, пцог|)адуированный в единицах измерения фанзового сдвига, связан со входом сумматора напряж ний 7.

Описанное.устройство работает следующим образом.

Измеряемое Ux .и опорное t/on напряжения через автоматический переключатель 1 поочередно воздействуют на вход формирователя 4. Частота коммутации переключателя / выбрана значительно меньшей частоты измеряемого напряжения для уменьшения влияния переходных процессов в момент коммутации на результат измерения. На выходе формирователя 4 действует последовательность импульсов, соответствующих моментам перехода через нуль напряжений Ux и f/on

Длительность пачек импульсов равна половине периода коммутации. Кроме того, /опнепрерывно подается на формирователь 3, аналогичный формирователю 4. Выходные импульсы формирователей 3 и 4 управляют триггером 5, преобразующим фазовый сдвиг в скважность импульсов- На выходе триггера включен фильтр нижних частот 6 для выделения среднего значения выходного напряжения триггера. В один полупериод коммутации, когда ,на входы формирователей подается t/on , сигнал на выходе фильтра нижних частот 6 пропорционален фазовому сдвигу между каналами из-за неидентичности фазовых характеристик каналов. В другой полупериод коммутации, когда на вход формирователя 4 подается и:, выходное напряжение фильтра нижних частот пропорционально сумме измеряемого фазового сдвига и сдвига от неидентичности каналов. Переменная составляющая напряжения частоты коммутации на выходе фильтра нижних частот пропорциональна фазовому сдвигу между 1/ н Uon и не зависит от от фазовой неидентич1ности каналов.

Для исключения влияния начального фазового сдвига на .результат измерения переменная составляющая на выходе фильтра нижних частот 6 соответствующая этому сдвигу, компенсируется. Для этого напряжение частоты коммутации с выхода формирователя // прямоугольных колебаний стабильной амплитуды, запускаемого от коммутационного генератора 2, через фазовой делитель напряжения 12 подается на вход сумматора напряжений 7. Фаза переменной составляющей напряжения на выходе формирователя // противоположна

фазе переменной составляющей на выходе фильтра нижних частот 6. Переменная составляющая с выхода сумматора 7 усиливается усилителем частоты коммутации 8, детектируется синхронным детектором 9 и индицируется

измерительным прибором 10. Регулируя коэффициент деления делителя /2, добиваются нулевого показания прибора 10. В дальнейщем отсчет фазового сдвига от начального производят по щкале прибора 10, а самого начального

сдвига - по щкале делителя 12.

Благодаря тому, что измеряется только нескомпеНСированная часть фазового угла, чувствительность измерительного прибора W весьма высока и измерения производятся с высокой точностью.

Поскольку калиброванный делитель работает в цепи напряжения фиксированной частоты коммутации, то показания компарационного фазометра не зависят от частоты сравниваемых по фазе напряжений.

Предмет изобретения

Компарационный измеритель фазовых отклонений, содержащий автоматический переключатель, формирователи импульсов, соответствующ,их моментам перехода сравниваемых по фазе напряжений через нулевой уровень, триггер с раздельными входами, фильтр нижних частот, усилитель частоты коммутации, синхронный детектор, измерительный прибор и коммутационный генератор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности

измерения отклонений фазового сдвига относительно начального угла в плавном диапазоне частот, он снабжен сумматором и делителем напряжения, градуированным в значениях фазового сдвига, и формирователем прямоугольных колебаний стабильной амплитуды, вход которого подключен к коммутационному генератору, Быход его через делитель напряжения соединен со входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, а выход - с усилителем частоты коммутации.