Фазоизмерительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

Изобретение югибсагтся к иамеритепьной гехнике и предвааначено дпя иэмере- ния сдвига фазы между двума эпектрическими сигналами в широком диапазоне фазовых сдвигов.

Известно фазоизмерагепьное устройст во, содержащее фазосдвигающую цепь, два фазоанааоговых преобразоватепй и погомегр lj .

Ошако такое устройство непригодноф дпя измерения сдвига фазы, превышающего 36О°.

Известнбуфаэойзмврительное усгройство, оенованйое на реверсивном счете цикпов, содержащее фазосдвкгающую цепь и два фазо-анапаговых преобразователя в оптическом диапазоне частот, два триггера Шмидта и устройство реверсивного счета 2 .

Однако измерение фаэы при помоши такого- устройства возмещено топько с точ- ностью± HJZИзвестны фазоиамеритепьиые устройст. ва, содержащие фазосдвигающую цепь, два фазо-анапоговых преобразоватепн, включен

ные поспедоватепьно с триггерами Шмиф та, устройство реверсивного счета с трипгером знайа и вопьтмегр, подключенный к выходу одного из фаэо-анапоговыхпрвобразоватепей. Фазосдвигакяцая цеяь feknioчена поспедоватвньно с одним и-з входов другого фазоанапоговогопреобразоватвяя, а выходы тригг ов Шмидта связаны с устройством реверсивного счета Sj .

Это устройство позволяет проиавоаигь реверсивный счет циклов изменения фазы и измерение при помощи вопьтметра допей

ЦЙКПОВ.Однако дпа получения результата измерения фазы иеобкодймо прсизводить допотьнительные вычисления, при которых допжны быть учтены знаки показаний устройсг; ва реверсивного счета и вольтметра, а также четность ипи нечетность показания устройства реверсивного счета. Это затрудняет эксплуатацию фазоизмеригельного устройства.

Цепью предлагаемого изобретения явлаегся сокращение времени, повышение надежносги и точности обработки реаупьтЕн га и ерения.

;Поставпеанаа.цепь дрсщгаегся тем, что в фааоизмвригепьное устройство, содержащее фазосявигающую цепь, два фазО) анапоговых преобразоватепя, два триггерг

Шмидгад усгройсгво реверсивного счета с триггером знака и вопымегр, оба входа одного из фаэо анапоговых преобразси ватепей и один вход второго фазоанапо-;. гового преобразоватепя соединены со входами устройства непосредственно, а другой вход - черезфазосдвигающую цепь, выходами фазоанапоговые преобразоватепи соединены с триггерами Шмидта, выходы которых соединены с устройством реверсйвногосчета, введенытрехвходовыйаналоговый сумматс и двухпопупериодный выпрямитепь, соединенные послед оватепьно с вольтмером, логический блок и два анапоговых ключа, вь1ходы котфых соединены с входами анапогового сумматора, третий вход аналогового сумматс а соединен с выходом первого фазо-анапогового преобразователя, а входы логического блока связаны с выходами триггера знака и триггеров Шмидта, а E&Iходы - с входами управления аналоговых ключей.

Логический блок содержит четыре трех- входовых элемента И, соединенные попар- йрсдвумя элементами И Л И, подключенными. к выходам логического блока, причем Ъервые влоды первого и третьего, второго и четвертого элементов И подключены к выходам триггера знака, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого элементов И - к выходам одного триггера Шмидта, а третьи входы первого и четвертого, второго и третьего элементов И подключены к выходам другого триггера Шмидта.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого фазоизмерительного уст ройства; на фиг. 2 - графики напряжений .узлов схемы в функции фазы..

Фазоизмерительное уствойство содержит фазосдвигающую цепь 1, два фазоаналоговых преобразователя 2 и .3, два, триггера 4 и 5 Шмидта, устройство 6 реверсивного счета с триггером 7 знака, логический блок 8, два аналоговых ключа 9 и 1О, трехвходовый аналоговый сумматор 11, двухполупериодный; .выпрямитель 12 и вольтметр 13,

Входы фазо-аналогового преобразовате1Ш 2 соединены со входами фазоизмери- теньногр устройства, а один из входов фазо-аналоговогонреофазователя 3 подключен через фазосдвигакицую цепь 1.

. Л о паиапптГчаиу ппйПЙПйЯОааТвЛеЙ

подключены к триггерам 4 и 5 Шмидта, а выходы последних - к устройству 6 реверсивного счета. Трехвходовый аналоговый сумматор 11 и двухполупериодный выпрямитель 12,соединены последовател но с вольтметром 13. Входы аналоговых ключей 9 и 1О соединены соответственно с источниками положлтельного и от рицательного напряжений, а выходы - с входами 14 и 15 аналогового сумматора 11. Третий вход 16 аналогового сумматора 11 соединен с выходом фазо-аналогового преобразователя 2. Кроме тогOi входы логического блока 8 связаны с выходами триггера 7 знака и триггеров 4 и 5 Шмидта, а выходы - с входами 17 и 18 управления аналоговых ключей 9 и 1О..

Логическая схема 8 содержит четыре трехвходовых элемента И 19-22, соединенные попарно с двумя элементами ИЛИ 23 и 24, подключенными к выходам логического блока, причем первые входЫ элементов И 19 и 21, 2О и 22 подключены к выходам триггера 71 знака, вторые входы элементов И 19 и 2О, 21 и 22 - к выходам триггера 4 Шмидта, третьи входы элементов И 19 к 22, 2О и 21 подключены к выходам триггера 5 Шмидта.

Фазоизмерительное устройство работае следукшим образом.

На входы фазо-аналоговых преобразователей 2 и 3 поступают непрерывные гармонические сигналы, между которыми и.меряется сдвиг фазы, причем на один из 1 входов преобразователя 3 сигнал поступает сдвинутым фазосдвигающей цепью 1 на . Напряжения на выходах фазо-аналоговых преобразователей 2 и 3 в пределах каждых 18О сдвига фа пропорциональнь этому сдвигу, графики выходных напряжений преобразователей 2 и 3 в функциифазы имеют вид пилообразных периодических кривых (фиг.З), сдвинутых одна относительно другой на четверть периода. Триггерами 4 и 5 Шмидта эти напряжения преобразуются в прямоугольные импульсы. В устройстве реверсивного счета 6 происходит подсчет импульсов образованных из фронтов выходных импуль сов триггеров Шмидта, через каждые четверть периода изменения фазы, при этом триггером знака учитывается знак фазового сдвига.

Выходное напряжение фазо-аналогового преобразователя 2 поступает также на вход 11 аналогового сумматора 11, в нем в зависимости от взаимного состояния тоиггеоов 4 и 5 Шмидта в триггере

7 знака может происходить апгебраическое спожение этого напряжения с попожительным или отрицательным напряжениями, которые могут быть поданы на входы 14 или 15 через анапоговыв ключи 9 я 1О, управляемые логическим блоком 8. Величины постоянных попечительных и

отрицательного напряжений выбираются -максимуму выходногонапряжения) фаэо-анапогового преобразователя 2. (Коэффициенты передачи по всем входам сумма- тсра при этом равны).

Работа логического блока происходит в соответствии с таблицей :

h 0,1,2 ... Еспи, например, фазовый сдвиг, находится в пределах от О до 0,5 ВТ , то оба ключа 9 и Ю выключены, а выходные напряжения сумматора 11 и двухпопупериодного выпрямителя 12 равны напряжени U на выходе преобразователя 2. Если фа зовый сдвиг находится в пределах отО.Й до ЯГ , то включается налоговый ключ Ю который подает «а сумматор 11 .оТрица тельное напряжение, равное -Ujy, Р зультате на выходе сумматора появлает ся отрицательное напряжение, равное , выходе выпрямителя 12 .попомситепьное напргсжение . пропорциональное приращению; фазы после О,51Г. Величина О,5ffзафиксирована при этом в виде единицы устройством 6 реверсивного счета. Еспи фазовый сдвиг находится а пределах от tt до 1,51Г, то ключи 9 и 1О выключены, выходное напряжение сумматора 11 равно - и, а выпрямителя 12 - 4- U-, а если фазовый сдвиг находится в пределах от 1,5.Кдо 2, то включае-пся аналоговый ключ 9, последний подает на сумматор 11 положительное напряжение, равноеи оторое складывается с отрицательным напряжением- 1/4 преобразователя 2, а на выходе сумматора 11 и на выходе выпрямителя 12 напряжение paBHoUm-U , го есть пропорционально, приращению фазы после 1,5 С. При дальнейшем увеличении фазы работа фазоизмеритепьного устройства повторяется в той же последовательности. При отрицательном знаке фазового сдвига работа устройства происходит аналогично. Таким образом, результат измерения фазового сдвига Между двумя входными сигналами получается в виде целого чиола четвертей периода, зафиксированного с указанием знака устройством 6 рев сивного счета и дробной части четверти периода, которая пропорциональна nont житепьному напряжению на выходе двухпояупериодного выпрямителя 12, измеренному вольтмегром 13. Результат измерения фазы представлен в виде простой суммы целого числа - показания устройства реверсивного счета, и дробного показания вольтметра, что улучшает . эксплуатационные характеристики фазоиэмерительного устройства. Для удобства отсчета может быть выб1)ано 0 1 В, а цифровой индикатор вопьгметра кэисгрукгивно может быть размещен рядом с цифровым индикатором устройства реперснЕУного счета и отделен от него запятой. Применение предпагаемого устройства эко номит время проведения намерений и обработки резупьтатов и искпючаег ошибки расшифровки. Формула изобретения 1. Фазоизмеригепьное усгройство, содержащее фазосдвигакщую цепь, два фазоанапогоБЫх преобразоватепя, . два триггера Шмидта, усгройство реверсивного снега с триггер ом знаки и вопьтметр, оба входа одного из фазо-аналоговых преоОра- зовагепей иод-инвход второго фазо-анапо гового преобразовагепя соединены со входами устройства непрсредсгвенио, а друго вхоа - через фазосдвигакяиую цепь выходами фазоанапоговые преобразователи соединены с триггерак и Шмидга, выходы которых соединены .с устройством реверсивного c4eVa, о тпй чающееся тем, что, с цепью сокращения времени, повышенна надежности и точности обрабо ки результата измерения, в него введены трехвходовой аналоговый сумматор и двух попупериодный, шапрямитель, соеояненные последовательно с вольтметром, логический блок и два аналоговых ключа, выходы которых соединены,со входами аналогового сумматоря, третий вход анапогового сумматора соединен с выходом первофазо-аналогового . преобразователя, а входы погического блока связаны с выходами триггера знака и триггеров Шмидта, а выходы - со входами управления анапоговь х ключей. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логический блок выполнен в виде четырех трехвходовых элементов И, соединенные попарно с двумя элементами ИЛИ, подключенными к выходам Логического блока, причем, первые входы первого и третьего, второго и чет вертого, элементов И подключены к вы ходам триггера знака, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого элементов И - к выходам одного триггера Шмидта, а третьи входы первого и четьвертого, второго и третьего элементов И подключены к выходам другого триггера Шмидта, Источники информации, принятые ви внимание при экспертизе: 1, Беловин О,В. :новы радионавигации, М,, Сов. радио, 1967, с,ЗОО, 2, Коронкевич В. П, и др. Лазерный интерферометр дпя измерения длины, Автометрия, 1971, № 1. 3.Кирьянов В. П. и др. Электронное усгройство счета и регистрации дпя лазерного измерителя перемещений, AiiToметрия, 1971, № 1,

7/Г -SW -f -SJ -Zf - 8 IT iJT JF T &T 7

-Urn

-%

ttf.