ФАЗОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к фазоизмерительной технике.

Известны фазометры ио авт. св. N° 266065 с три1-герными схемами па туннельных диодах, которые имеют более широкий частотный диапазон и меньшую погрешность измерения.

Однако для обеспечения малой ногрешности измерения моменты срабатывания туннельных диодов должны отстоять от момента перехода через нуль синусоиды входного напряжения на 5-10°. Указанная величина определяет зону нечувствительности фазометра к изменению фазовых сдвигов между входными напряжениями («мертвую зону фазометра). Для уменьшения указанной величины «мертвой зоны необходимо сближать моменты срабатывания дискриминаторов, что приводит к уменьшению усиления в петле автоматической регулировки режима туннельпых диодов и увеличению погрешлостп измерения.

Кроме того, при сближении моментов срабатывания дискриминаторов ухудшаются условия работы схемы стробирования. Это проявляется в проникновении части стробов па выход схемы, что вызывает увеличение погрешности 1 змере1 ия. Вследствие указанного фазометр но авт. св. № 266065 характеризуется наличием значительной (5-15°) зопы нечувствительности фазометра.

Цель изобретения - значительное уменьшение величины зоны нечувствительности фазометра и повышение точности измерения.

Зто достигается введением включенных параллельно дискриминаторам в схеме по авт. св. № 266065 дополнительных дискриминаторов, количество которых гг 2,3,4... определяется требуемой величиной зоны нечувствительности фазометра и точности измерения, а также введением соответствуюшего количества схем формирователей стробов, схем стробирования, усилителей постоянного тока, которые соединены с парами дискриминаторов аналогично схеме по авт. св. № 266065, входы последуюших схем стробирования соединены с выходами нредыдуш,их через широкополосные усилители, а выходы усилителей постоянного тока последуюши.х пар дискриминаторов соединены с входами сумматоров, другие входы которых подключены к выходам усилителей постоянного тока предыдуших пар дискриминаторов. Выходные триггеры соединены только (при четном п) с последней парой дискриминаторов, поэтому моменты срабатывания дискриминаторов первой пары могут быть значительно разнесены (до величины ±45-60°), что приводит к увеличению усиления в схеме автоматической регулировки режлма дискриминаторов и, соответственно, к уменьшению погрешности измерения.

Более эффективное уменьшение зоны нечувств/гтельности фазометра нолучается при введенни нечетного количества дискриминаторов, когда выходные триггеры уиравляются от одиого иоследнсго дискриминатора с нулевым иорогом срабатываиия, одиако нри этом умеиьшается точиость измерения нри изменении температуры окружающей среды, из-за старения элементов схемы и воздействия других дестабилизирующих факторов, нескольку данный дискриминатор и иоследняя нара дискриминаторов не охвачены цепью обратной связи.

Для устранения указанного в каждый канал фазометра введены два формирователя прямоугольных импульсов, сумматор и уснлитель постоянного тока, причем одни из входов формирователей прямоугольиых импульсов подключены к выходам поеледней па-ры дискриминаторов, а другие - к выходам последнего дискриминатора, а выходы формирователей прямоугольных импульсов подключены к входам сумматора, выход которого через усилитель постоянного тока нодключен к последнему дискриминатору.

На фиг. 1 представлена блок-схема нредлагаемого фазометра; на фиг. 2 - осциллограммы напряжения на элементах схемы.

В схему (фиг. 1) входят при четном включении п дискриминаторов: Входные каскады 1, 2; ограничители 3, 4; дискриминаторы 5- 12 уровней; формирователи 13-16 стробов; сумматоры 17, 18; схемы 19-22 стробирования; усилители 23-26 иостояпного тока; щироконолосные усилители 27, 28; выходные триггеры 29, 30; индикатор 5/.

Схема работает следующим образом.

Входные напряжения через входные каскады /, 2 подаются на ограничители 3, 4. С выходов ограничителей напряжения поступают на дискриминаторы 5-12 уровней. Имнульсы с выходов дискриминаторов поступают па запуск формирователей 13-16 стробов. Вторые входы дискриминаторов подключены к сумматорам 17, 18. Прямоугольные импульсы - стробы с выходов, формирователей подаются на схемы 19-22, на входы которых подаются нанряжения с выходов входных каскадов.

Постоянные составляющие выходных напряжений схем стробирова 1ия подаются на усилители 23-26 постоянного тока, выходы которых подключены к дискриминаторам 5, в и 9, 10 уровней. Причем выходы схем 19 и 21 стробирования подключены через щирокополоспые усилители 27, 28 ко входам схем 20 и 22 стробирования. Импульсы с выходов дискриминаторов поступают перекрестно па выходные триггеры 29, 30, выходы которых подключены к индикатору 31.

Зона нечувствительности предлагаемого фазометра значительно меньще, поскольку даже при четном п моменты срабатывания дискриминаторов, управляющих выходными триггерами, могут быть значител;-,но более

близкими, чем в фазометре но авт. св. 266065, а при нечетном п зона нечувствительности уменьшается еще больше, поскольку выходные триггеры управляются па5 рлми одповременно приходящих импульсов, однако нри этом увеличиваются .погрешности измерс111;к, особенно при изменении температуры окружающей среды, из-за старення элементов схемы и воздействии других дестаби0 л;:зирующих факторов. Для устранения указанных недостатков (нрн нечетном п) предлагаемый фазометр снабжен в каждом канале двумя формирователями ирямоугольных импульсов дополнительными сумматорами и

5 усилнтелем постоянного тока.

Прн нечетном включении п дискриминаторов в блок-схему фазометра (фиг. 1) введены донолнительно следующие элементы: дискриминаторы 32, 33 уровня; схемы 34-37

0 стробирования; сумматоры 38, 39; усилители 40, 41 иостоянного тока.

Дополнительно введенные элементы являются схемами автоматической регулировки режима дискриминаторов 32, 33, которые

5 обеснечивают среднее положение моментов срабатывания этих дискримииаторов относительно моментов срабатывания дискримииаторов в иарах 7 и 8, 1} и 12, т. е. автоматически поддерживают иулевой уровень сраба0 тывания дискриминаторов 32 и 33.

Работа даииых схем автоматической регулировки режимов дискрил1инаторов 32 и 33 будет понятна из рассмотрения осц ллограмм напряжепия на элементах схемы

5 (фиг. 2). Па осциллограмме а показано входное нанряжен1 е одного из каналов фазометра. Симметрично расиоложеиные относительно моментов нулевого нерехода во входном напряжении импульсы с выходов дискриминаторов 7, 8 или //, 12 (осциллограммы б, в) и импульсы с выходов дискриминатора 32 или 33 (осциллограмма г) поступают на формирователи 34, 35 или 36, 37 прямоугольных нмнульсов, выходное нанряжение которых

5 показано на осциллограммах д, е. Эти импульсы (равной амнлнтуды) поступают далее на сум матор 38 или 39, выходное напряже1 ие которого показано на осциллограмме ж. Если уровеиь срабатывания дискриминатора 32 или 33 точио равеи нулю, то напряжение на выходе сумматора 38 или 39 не содержит ностоянной составляющей.

Если из-за каких-либо дестабилизирующих факторов нроисходит изменение уровня

5 срабатывания днскриминатора 32 или //, то появляется постоянная составляющая напряжеиия на выходе сумматора 38 или 39, которая уснливается усилителем 40 или 41 постоянного тока и его выходное напряжение

0 подается на дискриминатор 32 или 33, приводя уровень срабатывания данного дискриминатора к нулю.

Прн достаточном усилеиии в цеии обратной связи, которое определяется амплитудой

5 выходных имнульсов формирователей прямоугольных им пульсов н усилением усилителя постоянного тока, отличие от пуля уровня срабатывания дискриминатора 32 или 35 может быть получено сколь угодно малым. Соответственно и погрешности измерения предлагаемого фазометра могут быть уменьшены до требуемой величины.

Таким образом, введение двух формирователей нрямоугольных иМПульсоБ, сумматора и усилителя постоянного тока в каждый канал позволяет значительно уменьшить погрешности измерения предлагаемого фазометра пр.и нечетном количестве дополнительно введенных дискриминаторов. При этом зона нечувствительности фазометра минимальна и может быть доведена до долей градуса в широком диапазоне частот вследствие того, что туннельные диоды способны нырабатывать фронты импульсов длительностью менее 1 н/сек, что соответствует достижимой вел.ичине зоны нечувствителыюсти фг.зометра менее 0,5° на частоте 1 мгц.

Предлагаемый фазометр позволяет существенно уменьшить зону нечувствительностн и погрешность измерения фазометра.

Предмет изобретения

1. Фазометр по авт. св. № 266065, отличающийся тем, что, с целью уменьшения величины зоны нечувствителыгости и погрешности измерения, в каждый канал фазометра введены подключенные параллельно имеюн 1.имся п дополнительных дискриминаторов (п 2,3,4...) со схемами формирователей стробов, схемами стробирования и усилителями постоянного тока, а также широкополосные усилители и сумматоры, прпчем при четном п дискриминаторы соединены по два с остальными элементами аналогично их соединению по авт. св. ЛЬ 266065, входы каждой последующей схемы стробирования соединены с выходами предыдущих через широкополосные усилители, а выходы последующих усилителей постоянного тока и выходы последних дискриминаторов подключены как к формирователям стробов, так и к выходным триггерам, при нечетном колнчестве п допол ; тельных днскримнпаторэв выходы последней пары дискриминаторов подключены только к формирователям стробов, а выходы оставшегося дискриминатора, подключенного параллельно последней паре дискриминаторов, подсоединены к выходным триггерам.

2. Фазометр по п. 1, отличающийся тем, что при нечетном колнчестве дискриминаторов, последннй дискриминатор в каждом канале фазометра снабжен двумя формирователями прямоугольных импульсов, сумматоро.м и усилителем постоянного тока, причем одни из входов формирователей прямоугольных нмпульсов подключепы к выходам дискриминаторов последней пары, а другпе к выходам последнего днскриминатора, выход сумматора через усилитель постоянного тока подключен к последнему дискриминатору.