Фазометр Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

. , . Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дпя преобразования фазовых сдвигов между двумя напряжениями в постоянное напряжение. Известен цифровой фазометр мгновенного значения, позволяющий преобразовать фазовый сдбиг в цифровой код. Такойфазометр основан на кодировании временных интервапов, пропорциональных временным фазовым сдвигам и периодам входных сигналов, с последующим вычислением отношения этих кодов и содержит преобразователи временных интервалов и периодов исследуемых сигналов в коды, арифметическое устройство, вычисля ющее отношение полученных кодовой блок уп равлёния jlj. Основным недостатком такого фазометра является его сложность. Известен фазометр гпе преобразование фазового сигнала в постоянное напряжени су щественно упрощается, при этом выходное постоянное напряжение получают путем форм рования импульсного напряжения, длительнос импульсов которого пропорциональна временному фазовому сдвигу, а период повторения периоду исследуемых сигналов. Попученное импульсное напряжение нормируется по ампаитуде и осредняется. Выходное напряже.ние пропорциональное постоянное сост&впякяией рассматриваемого импульсного напряжения, будет пропорционально фадовому сдвигу исспедуемых сигналов. 2д. Недостатком данного преобразоватйпя у ъпяется малое быстродействие, что связано с наличием в таких фазометрах инерционности в виде сглаживающего (обычно ЯС)фипьтра. Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя. Указаннаяцель достигается тем, что в фазометр, содержащий устройство управления, два KOToptwo соединены с выходами входного устройства, а один иа выходов со входом осредняющего устройства, выход которого является выходом всего устройства, введены запоминающие устройства напряжений, пропорциональных временному фазовому сдвигу и периоду вхойиых сигналов, перекидной ключ, схема сравнения, время - импуиьсный преобразователь и два раз;вертывающих устройства, предегваяающие собой разрядны

каючн и последовательные RC-цепочки с разными постоянными времени, общие точки которых через разрядные ключи объединены с общей шиной фазометра, при этом общая точка 1 С-цепочки с большей постоянной времени через запоминающие устройства и перекидной ключ, управляемые входы которых соединены с соответствующими выходами устройства управлений, соединена с первым входом схемы сравнения, а общая точка RC-цепоч-. ки с меньщей постоянной времени подключена ко второму входу схемы сравнения, выход которой соединен с третьим входом уст-« ройства управпения. один иэ выходов которого соединен с управляемым входом разрядного ключа RC-цепочки с большей постоянной времени непосредственно, а с разрядным ключем RC-цепрчки с меньшей посточнной . времени - через время - импульсный преоб разователь, потенциальный вход которого

соединен с выходом запоминающего устройст напряжения, пропорционального периоду входных сигналов, а выход подсоединен к четвертому входу устройства управления, при этом выводы резисторов 1 О-цепочек объединены с шиной источника постоянного напояжения.

На фиг. Г приведена функциональная схема устройства.

Она содержит устройство управления .1, разрядный ключ 2, конденсатор 3 и резистор 4 RC-цепочки 5 с большей постоянной времени, запоминающие устройства б и 7 напряжений, пропорциональных временному фазовому сдвигу и периоду входных сигна- лов, перекидной ключ 8, схему сравнения. 9, конденсатор 10 и резистор 11 RC-цепочки 12 с меньшей постоянной времени, разрядный ключ 13, время-импульсн)ый преобразователь 14 и осредняющее устройство 15.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы.

Входной сигиап в виде двух напряж&нйй, 480 тота следования которых f х Фазовый сдвиг Ч поступает на устройствоД.ксзторое формирует из этих напряжений ингервапы, равньй соответственно периоду временному фазовому сдвигу.Д-Ь исследуемых сигналов (фиг. 2, а и б).

В течение времени Т. ключ 2 раамыка ется и напряжение на конденсаторе 3 нарастает. С окончанием пер и ода к л юн 2 за- мыкается и разряжает ковденсатор 3 и . Напряжение на конденсаторе 3 в мометаы времени ДНЬ и Tgjt равные соответственно 0 и U2 запоминаются устройствами 6 и 7, Для указанных напряжений с учетом временных диаграмм, приведенных на фиг. 2, можно записать

.)(1)

и.,-- Е(),(ц

где Uj - постоянная времени цепочки, выполненной на кондеасатс е 3 и резисторе 4;

Е - постоянное напряжение, питающее схему.

С выходов устройство 6 и 7 напряжения Uj и и поступают через ключ 8 на первый вход схемы сравнения 9, второй вход которой соединен с общей точкой конденсатора 1О и резистора 11. Работой ключа 8 управляет устройство управления 1.

В исходном состоянии ключ 8 устанавливается в положение, указанное на фиг. 1. Ключ 13 разомкнут. Налряжение на конденсаторе Ю нарастает до тех пор, пока не сработает схема сравнения 9, что приведет к гюребросу ключа В сигналом с выхода устройства .1 в нижнее положение. В момент, 01ред&ляемый равенством на,пряжений на конденсаторе Ю и устройства 7. происходит повторное срабатывание схемы 9. После этого запускается преобразователь 14 и с помощью ключа 13 производит быстрый разряд конденсатора 10.

Выходные сигналы схемы 9 поступают на устройство 1 и используются им для формирования импульсов, частота следования кскторых равна jE длительность - tgijix (фиг. 2, и).

Это напряжение поступает на вход устройства 15, выход которого является выходом фазометра..I

Для моментов времени, равных в,|ДИо ijjv.j,, можно записать следующие выражения:

E(-e )-E(,) (3) E(f-e« E(-e- ), С4)

где IT.. - постоянная времени цепочки, выполненной на конденсаторе 1О и резисторе 11.

Из вьфажени (3) и (4) для указанных выше временных интервалов получим

т... к.-т.

БЫХ -с вх

ах I b,.

где коэффициент пропорциональности. Полный период повторения импупьсного напряжения . , поступающего на вход устройства 15, определяется выражением Bbix Bbix HЕсли выпопнить условие t К Т дпя Т,,. .ч.мажно записать )т,«к,-т. Так какК«К,аК,| { - о и, следовательно f JX В Х Устройство 15 нормирует по амппитуде поступающие на .его вход импульсы папряж ния и вьщеляет из этого напряжения посто янную составляющую. Следовательно, выход ной сигнал устройства 15 будет пропорционален отношению t f... V и Ta.. фаз вылВЫХ вому сдвигу tf исследуемых сигналов Полученное на выходе устройства15 на пряжение пропорционально фазовому сдвигу входных сигналов, Q частота осредняёмого нагфяжения в 1/К раз выше частоты вхо ных сигналов. Последнее повышает быстро- действие предлагаемого фазометра. Замена интеграторов RC-цепочками упрощает схему устройства. Кроме того, введение в схе му фазометра преобразователя 14, для которого выполняется условие fesK-Tgjf, ис- кпючает погрешность преобразования, обусловленную конечным време1дам разряда конденсатора 1О. Формула изобретения Фазомезр, содержащий устройство управления, два входа соединены с выходами входного устройства, а один из вых дов - со входом осредняющего устройства, выход которого является выходом всего усгт ройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены запоминающие устройства напряже.ний, пропорциональных ременному фазовому сдвигу и периоду входных сигналов, перекидной ключ, схема сравнения, время-импульсный преобразователь и два развертЬшающих устройства, представляющих собой разрядные ключи и последовательные 1 С-цепочки с разными постоянными времени, общие точки которых через разрядные ключи объединены с общей шиной фазометра, при этом общая точка RC-цепочки с большей постоянной времени чероз запоминающие устройства и пере- кидЕЮй ключ, управляемые входь которых соединены с соответствующими выхода п1 устройства управления, соединена с первым входом схемы сравнения,, а общая точка ЦС-цепочки с меньшей постоянной времени подключена ко второму входу схемы сравнения, выход которой соединен с третьим входом устройства управления один из выходов которого динон с управляемым входом разрядного кпюча RC-цепочки с большей постоянной времени непосредственно, а с разрядным ключом РС-цепочки U меньшей постоянной времени через время - импульсный преобразователь, потенциальный вход которого соединен с выходом запоминающего устройства цапряжения, пропорционального периоду входных сигналов, а выход подсоединен к четвертому входу устройства управления, при этом выводы резисторов F C-ueпочек объединены с .шиной источника постоянного напряжения. Источники информации, принятые во вни-. мание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 373647, кл. (ч 01 S 25/О4, 12.ОЗ.73. 2.Лейтман М. Б. и др.Транзисторная фазометрическая приставка с цифровым измерительным прибором. Сб. труд., вып. 1, Электромеханика и автоматика, М-С., 197О, с. 41-47.

I I I I 1 II I t I 1