СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА Советский патент 1972 года по МПК G01R25/00 

Известный способ измерения фазового сдвига компенсационным методом между двумя перемещенными напряжениями синусоидальной формы основан на применении градуированного фазовращателя. При применении мостовых фазовращателей этот метод не обеспечивает высокой точности измерения и не может быть использован в диапазоне частот, так как фазовый сдвиг зависит от частоты подводимого к фазовращателю напряжения. Кроме того, велика погрешность, с которой проградупрована шкала фазовращателя.

Предлагаемый способ позволяет с помощью неградуированного мостового / С-фазовращателя и электронного цифрового частотомера измерить фазовый сдвиг в плавном диапазоне частот 20 гц-200 кгц и повысить точность измерения благодаря тому, что после уравновешивания цепи включают частотозависимую ветвь фазовращателя в схему С-генератора и измеряют отношение частоты измеряемого напряжения к частоте / С-генератора.

На фиг. 1 показана одна из цепей измерения фазового сдвига; на фиг. 2 - ее векторная диаграмма напряжений.

пряжением, фазовый сдвиг которого необходимо измерить по отношению к УАБ. В цепи выбирают

5Ci Cj : С; /(i : /Cj : А4 -

Регулирование фазы производят ступенчатым изменением величин сопротивлений RiR2 и плавным изменением емкости сдвоенных кон10 денсаторов CiCj.

Фазовый сдвиг выходного напряжения Угд фазовращателя по отношению к входному

КАБ равен: cp 2arctg.

х отношение частоты измеряемого напряжения к частоте квазирезонанса частотозависимой ветви фазовращателя; / - частота измеряемого напряжения;

- частота квазирезонанса ча2KRC

стотозависимой ветви фазовращателя.

лений частотозависимой ветви фазовращателя вектор выходного напряжения Угд изменяет фазу от О до 360°, оставаясь по модулю постоянным (фиг. 2).

Измерение фазового сдвига производят следующим образом. Сначала в положении I переключателя Я уравновешивают измеряемое напряжение УГЕ компенсирующим напряжением УГД, снимаемым с потенциаометра Rs, включенного в выходную диагональ фазовращателя. Разностное напряжение

КдЕ - УГД - УГЕ

поступает на указатель равновесия /. Цепь приводят к равновесному состоянию переменными сопротивлениями частотозависимой ветви фазовращателя и потенциометром R5. При равновесии цепи компенсирующее напряжение УГД находится в противофазе с измеряемым УГЕ, и частотозависимая ветвь фазовращателя настроена на квазирезонансную частоту /0. Затем установкой переключателя Я в положение II подключают частотозависимую ветвь к зажимам AiBiBi. При этом частотозависимая ветвь включается в схему / С-генератора 2, который самовозбуждается на квазирезонансной частоте /о- Напряжение С-генератора 2 частотой fo и измеряемое напряжение частотой fn подают на электронный цифровой частотомер (на чертеже не показан), измеряют им величину

л: /о

и находят угол сдвига по фазе ф по формуле. Измеряемый фазовый сдвиг равен 180°--ф.

Диапазон измеряемых углов определяется диапазоном частот фазовращателя 20 гц-

200 кгц. На самой низкой частоте и диапазон регулируемых углов фн 0-т-180°. На самой высокой частоте л:в 1-н10 и фв 180ч-360°. На средней частоте диапазона fcp VJ7T 2 кгц, д:cp 10-2--10 .б- 356,5°. Для того, чтобы измерить угол сдвига по фазе в пределах ф 0-360° во всем диапазоне частот изменяют на 180° фазу измеряемого напряжения в случаях, когда не удается уравновесить цепь на краях регулируемых сопротивлений частотозависимой ветви.

Наибольщая погрещность измерения фазового сдвига, обусловленная погрешностью измерения величины х, равна:

А Рмакс J Т

Дл;

где у относительная погрешность измерения величины X.

При нестабильности частоты С-генератора и измеряемого напряжения порядка 10

Афмакс 0,1°.

Предмет изобретения

Способ измерения фазового сдвига компенсационным методом между двумя переменными напряжениями .синусоидальной формы с помощью мостового АС-фазовращателя, отличающийся тем, что, с целью измерения фазового сдвига в плавном диапазоне частот и повышения точности измерения, после уравновешивания цепи включают частотозависимую ветвь фазовращателя в схему C-гeнeратора и измеряют отношение частоты измеряемого напряжения к частоте / С-генератора.

f

AI

б

В,

-о I

Риг./

Риг.2

A-J.J