ФАЗОМЕТР КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА Советский патент 1972 года по МПК G01R25/00 

Фазометр компенсаЦИО.ниот.о типа исиользуют в элект1ротех«И1ке, радиотехнике и технике шрреодной овязи в -качестве прибора для из1Мере,ния ycTaiHOiBHiBraeroiCH з-начания сдвига фаз или сдвига фаз имеющегося колебания в течение времени.

Эти фазометры, реализующие 1метод кюмп-енсацин нли оравнания сдвига -фаз, характеризуются (ручным упраеланием образцовым (|калИб|р01ва1Н1Ным) фазовращателем. Это т.ребует бюлыших затрат времени на поиски момента совпадения начальной фазы исследуемого сигнала с начальной фазой опорного колебания при установившемся (стационарном) значении сдвига фаз и, кроме того, практически невозможно осуществить измерения при флюктуациях (изменениях во вреМШи) разности фаз.

Цель нзобретения - автоМатиза.ция ироцесса измерения сдвига фаз, а также индикация показаний при флюктуацкях И31меряемой азноСти фаз.

Это достигается тем, что в предложенном фазоМетре образцовый фазовращатель снабжен механическим при|вадо1М от двигателя и одно(ВИбратором, соединенным с двигателем, ВХОДЫ одновибратора соединены с выходами двухканалъного логического устройства «И, подключенного к выходам импульсных каскадов (Находящихся в цепях опорного и исследуемого сигналов, а к (Выходам логического устройства «И подключены каскады световой индикации.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемог о фавОМетр а.

Схема содержит образцовый фазовращатель 1, прокалиб|р01ванный во всем фазовом цикле от 0° до 360° и имеющий две щкалы со сдвигом на 180°, каскад 2 формирования коротких импульсов, соответствующих начальным фазам опорного напряжения, проходящего через образцовый фазовращатель, фазоинвертор 3 в цепи исследуемого по фазе сигнала, двухканалыный узел 4 формирования импульсных последовательностей, (соответствующих начальным фазам основного и фазои1нвер|тированного исследуемого по фазе силнала, двигатель 5 для механического вращения ротора образцового фазовращателя,

редуктор 6 для обеспечения наиболее оптимальной скорости вращения ротора фазовращателя, электронный ключ 7 (одновибратор), обеспечивающий пуск, рабочий ход и остановку двигателя, источник 8 электрического

питания двигателя, двухканальИое логическое устройство 9 «И, сипналы с выхода которого управляют работой одновибратора, каскады 10, 11 световой индикации, обеспечивающие прочтение измеренной разности

Работа успройства может быть пояонеяа с помощью элюр Напряжений, изображенных на фиг. 2 на входах и выходах отделыных каскадов и узлов фазометра компансациояного тииа. Раосмотрены два; случая: когда oinoipiHHe колебания опережают исследуемый сигиал ,на 90° и случай, соответствующий отставанию оиориото колебания также на 9,0° или, что то же самое, коада опорное настряжанне опережает исследуемый сигнал на 270°.

На эпюрах Ai и Л2 неирерывной линией (показано олорноб напряжение, И1Ме1Ю,щееся еа входе образцового фазоиращателя / и лередаваемое в той же фазе на вход кашада 2 фор-м-ирования коротких импульсов. Это исходное састояние фазометра, коадаг фазовращатель СТОИТ 1в--нул-евом положении и опорное юоле1байиё-,на бГо выходе «е пре(тер1пева.е/т фазовь1х-й&Мй ёнйй. -случае на выходе каскад-а 2 создают-ся отрицательные «мпульсы (эпюры Bi и 52), (передйИЙ. фронт которых coiQTBeTCTByeT началам Периодов опорно го налряжеиия. Одновременио с подключением опориото колебания на вход .фазометра подан и исследуемый по (фазе сипнал. Этот сигнал изображен в виде эпюр Bi и В г. Исследуемый по фазе сипнал в соо,тветств1ии с бло(К-|Схемой фазометра .подключен к (фазоинвертору 3, на выходе которото имеются два нагаряж&ния, сдвинутые одно отно1сительдо друголо на 180°.

Для краткости будем считать, что, исследуемый сигаал, яе им©юЩ|ИЙ фазового сдвига йа выходе каскада 2, таиже соответствует эпЮрам BI и fig- Дри эггом фазо1И1НвертирО ванН.ЫЙ СБГнал (сдвииутый на 180°) иредставлен элюрамн А и А.

УказаННые наиряжения (эпюры В и Г) лоданы на входы двухкалального узла 4 форми1рова1Ния импульсных последовательностей. На выходах узла 4 получаем две последовательяости отрицательных и,м1пульсов, пе1редний фронт которых соответствует началам периодов ocHOBiHOPo исследуемо.го сишала (эПюры Ml и Mz) и после погвората его на 180° (зшора Ei и EZ). Импульсы с выходов каскада 2 и узла 4 поступают иа двухканальное логическое устройство 9 «И, где происходит их сравнение на од нотременность наступления, т. е. проверка на совпадение .опорных импульсов с имлульсами исследуемоло сигнала.

Импульсы, указанные на эпюрах 5i и BZ неп рарывиой линией, не совпадают по времени ПОСТуПЛеНИЯ ни с одним из И1МПуЛЬ1С10(В ,

показанных на апюрах Л и Дг, а также EI и EZ. Это означает, что на выходах устройства 9 сигналы соип-адения отсутствуют и следовательно их нет на входах одиовибратора

7н на входах каскадов 10 и // световой индикации. Индикаторные лампы каскадов 10, 11 погашены, так как двигатель б через одновйб|раггор 7 подключен к источнику етитаиия

образ1цошого фазовращателя /. В результате этого опорное напряжение приобретает фазовый сдвиг, что и отмечено на эпюрах AI и AZ пунктириой линией. Импульсы на выходе каскада 2 также приобретают перемещения, стррго следя за перемещением начальной фазы опорного колебания. Импульсы, показанные на эпюрах 5i и EZ пунктиром, соответствуют началам периодов синусоидальных напряжений, также изображенных пунктирОМ на эпюрах AI и AZ. Работа двигателя 5, следовательно и изменение начальной файы оПОрнОГО напряжения, происходит до тех пор, пока хотя бы один из опорных им1пульсов не

совпадет с каким-либо импульсом из имеющихся двух последовательностей исследуемопо сигнала.

В первом случае имПульс (эпюра EI) быстрее подойдет и будет совпадать с имиульсами, показанными на эпюрах Дь а, шю втором случае импульс (зпюра BZ)-с импульсами (эпюра EZ) . Импульсы совпадения (эотюры Ж) и Mz), поя1вивщи еся на выходах устройства 9, воздействуют на одновибратор .7, который 10Т|реа1гирует на это мгновенным размыканием цети питания довигателя 5 (эпюры ffi и HZ). Работа фаз овращателя лриостановлена, остается только произвести отсчег измеренного угла сдвига фаз. Для этото амеютС1Я Д1ва каскада 10, 11 световой индикации, подключенные к соот1ветству.ющим выхода1М устройства 9.

iB нервом случае произойдет срабатывание каскада 10, во втором - зажжется тиратрон

каскада 11. Импульсы, ПОстулающие иа входы этих каСкадов, представлены на фиг. 2 также в виде эпюр Mi и Жг- Высвечивание цифр продолжается до тех пор, пока не изменится СД1ВИГ фаз или не выключится одно из

сравниваемых напряжений. Последний случай рассмотрению не подлежит, так как это элементарная неисправность в измерениях. Бели же изменится сдвиг фаз, то иа это прежде всего отз,овет1ся один из ранее работаВШИх каскадов индикации - тиратрон погаснет, а спустя некоторое время включится двигатель фазоме,. Время поташением тиратрона и включением двигателя оцределяется постоянной времени одновибратора 7 и может быть вьпбрано заранее. Выще уже указывалось, что IB случае измерения флюктуации разности фаз каскады световой индикации долЖ|Ны быть выполнены по cxeiMe одн0(виб(ратора.

Это позволит обеспечить одновременность гашения тиратрона и включения двигателя фазометра, а время срабатывания одновибраторов также может быть о.трегулир|01вано заранее.

Диапазон частот сравниваемых по фазе колебаний .или диалазон частот работы фазометра в Предлагаемом устройстве определяется диапазонностью работы образцового фазовращателя. Диапазон от нескольких денен некоторыми изменениями сх&мы фазовращателя, а для дальиейшйго -расширения диапазона потребуется )преоб|разо1вание сравниваемых по фазе частот с помощ.ью общего гетеродина и приведение их к одной ра бочей частоте фазовращателя.

Предлагаемый фазоматр компансационного типа .наряду t воз.можмюстью точиого дифроBomo обсчета измеренного сдвига фаз (имеется fl виду, что цифры на шкалах будут нанесены фотаметричес(ки,м способом и будет использована оптика) позволяет легео осуществлять и регистрацию результатов фазовых измереяий в течение времени.

Для этаго могут быть использованы изве|СТ1ны€ лрбобразоВатели ти1па «угол-напряжение или «угол поворота-код, устанавливаемые на pOTOipe образцового фазовращаггеля.

Предмет изобретения

Фазометр комленсационного типа, сощержащий в цепи опорного напряжения обрааЦ01ВЫЙ фазовращатель, прокалиброванный во всем фазовом цикле О-360°, соединенный с каскадом формирования импульсов, а в цепи

исследуемого то фазе сигнала - последовательно соединенные фазо,инвертор и Двухканал.ьный узел формирования импульсных последовательностей, отличающемся , что, с целью автоматизации процесса измерения сдвига фаз, а также для индикации показаний при флюктуациях иамеряемой разности фаз, образцовый фазовращатель снабжен механическим приводом от двигателя и одновибратором, соединенным с двигателем, exoiцы одновибратора соед;инены с выхода ми двухканального логического устройства «И, подаслюченного к выходам имлулысных

каскадов, находящих)ся в Цепяк опорноло и наследуемого сигналов, а к выходам логического устройства «И под(ключены каскады световой индикации.

fpuz. 1

Jj V V

Г

р

L

Vuz.2

Л, Е,