Амплитудно-фазовый детектор Советский патент 1978 года по МПК G01R17/00 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован в мостах и компенсаторах переменного тока. Известен амплитудно-фазовый детек тор, содержащий генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к диодному мосту l . Недостатком данного детектора явл ется его низкая чувствительность и отсутствие возможности автоматическо го уравновешивания мостовой цепи. Более близким по технической сущности является детектор, содержащий два согласующих устройства на входе, разностную схему,фазосдвигающую цепь усилители ограничители и элемент запрет на выходе 2 . Недостатком этого детектора является невысокая чувствительность. Цель изобретения - повьшение чувст вительности детектора. Для этого в амплитудно-фазовый детектор, содержащий два согласующих устройства на входах и элемент запрет на выходе, введены формирователь экстремума, вход которого подклю чен к выходу первого согласующего устройства/ а выход- к первому входу запрет и подключенные элемента последовательно амплитудный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого согласующего устройства, и пороговое устройство, выход которого подк.шочен ко второму входу элемента запрет, а второй вход к выходу второго согласующего устройства . На фиг. дана структу)ная электрическая схема амплитудно-фазового детектора; на фиг.2 приведены временные диаграммы его работы. При этом фиг.2а, б соответствует расположению сигналов в случае недоуравновешивания по одной из составляющих измеряемого комплекса сопротивления, причем на фиг.2а , на фкг, 26 , фиг.2в соответствует состоянию квазиравновесия. Детектор содержит согласукхцие устройства 1 и 2, амплитудный преобразователь 3, пороговое устройство 4, формирователь 5 экстремума, элемент 6 запрет. Предлагаемый амплитудно-фазовый детектор работает следующим образом. Напряжения 0 и t/ (фнг.2а,б,в) поступают на входы согласующих устройств 1 и 2. Напряжение 0 с выхода согласующего устройства 1 поступает параллельно на входы амплитудного преобразователя 3 и формирователя 5 экстремума. Ах шлитудный преобразователь 3 формирует уровень напряжения, равный амплитудному значению напряжения U, который подается на один из входов порогового устройства 4. На другой его вход поступает напряжение U с выхода согласуккцего устройства 2. Пороговое устройство 4 вырабатывает импульс, представляющий собой, например, усиленную и ограниченную положительную полуволну синусоиды напряжения (Jg г уменьшенную по ампл туде на величину-порогового уровня, т.е. на величинуU rn(строка 2,фиг.2а Этот импульс поступает на инверсный вход элемента б запрет. В формирователе 5 экстрему7 -1а осуществляется в.ьщеление импульса, соот ветствующего экстре1«1уму входного сиг нала { строка 3, фиг.2), Импульс, выработанный формировате лем 5 экстремума, подается на информ ционный вход элемента б запрет, который вырабатывает сигнал (строка фиг.2) в случае несовпадения импульсов на ее входах. Из фиг.2 б видно, что при соотношении амплитуд напряже ний I I Ц , что возможно только вслучае работы с резонансной мостовой цепью,детектор также выдает инфо мацию о, состоянии мостовой цепи. Наличие выходного сигнала указывает на такое направление изманенмя уравновешивающего элемента мостовой цепи, которое приводило бы к уменьшению напряжения U. Известно, что момент квазиравнове сия мостовой измерительной цепи по одной из составляющих измеряемого ко плексного сопротивления между напряжениями в диагоналях мостовой цепи должно выполняться следующее равенс во 4-c(fccos -- О где - фазовый угол между напряжен ми Ц и U2 . prccos - -фазовый угол, определяемый из соотношения амплитуд сравниваемы напряжений, причем U является хорд окружности уравновешивания и снимае ся с измерительной диагонали моста, а и2 - диаметр этой же окружности и одновременно - напряжение диагона питания моста. Как видно из временных диагра1.1м, устройстве определяется совпадение двух моментов времени:момента дости жения напряжения Ц экстремального значения (точка т, фиг.2) и момен пересечения си усокды напряжения U с пороговым уровнем, равным амплитуд ному значению напряжения Ь (точка фиг. 2). Тогда сигналов, показанных на фиг.2 а (неравновесие). , где Ч - фазовый угол между напряженияи U и . Величину ij находим из соотношение U- cosV, (3) max max откуда cos V J i V-.arccos .(4) max тал Подставив выражение (4) в (2) получим km P-arccos Правая часть равенства (5) идентична, левой части равенства (I), akm -интервал времени, пропорциональный разности фазовых углов, один из которых представляет собой реальный сдвиг по фазе сравниваемых напряжений ( f ) , а другой получен из условия, что экстремум напряжения Ц. (точка hi ) лежит на синусоиде напряжения 1/2 (т.е. совпадает с точкой 1с ). Дня расположения сигналов, показанных на фиг.2в (момент квазиравновесия по одной из составляющих комплексного сопротивления) можно записать откуда V q-rccos , V-cfrccos Выражение (8) характеризует состояние квазиравновесия и полностью соответствует выражению (I). Таким образом, детектор позволяет выявить момент выполнения равенства (8), что необходимо при уравновешивании мостовой схемы. . Из анализа временных диарамм видно, что в настоящем детекторе сравниваемые моменты времени гораздо больше разнесены во времени, чем в известных устройствах, T.e.ltw nm/ где п - момент равенства мгновенных значений напряжений U и U. Замена момента равенства мгновенных значений исследуемых напряжений определяемого известными устройствами на момент пересечения синусоиды напряжения 1/2 с пороговым уровнем Ц в предлагаемом детекторе позволяет при одном и том же расположении сигналов получить импульс большей длительности,следовательно, Б нем достигнут эффект повышения разрешающей способности устройства. При уравновешивании, т.е. уменьшении этогс импульса до порогового уровня (допустим идентичного с

известным) сравнение сигналов произойдет с большей точностью, чем в известных детекторах.

Формула изобретения

Амплитудно-фазовый детектор, содержащий два согласующих устройства на входах и элемент запрет на выходе, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены формирователь экстремума, 0ХОД которого подключен к выходу перSoro согласующего устройства, а выходк первому входу элемента запрет/

и подключенный; последовательно амплитудный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого согласующего устройства, и пороговое устройство, выход которого подключен ко второму входу элемента запрет, а второй вход - к выходу второго согласующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Мееррвич Л.А. и др. Импульсная техника , М., 1953, с.773, рис.20,32.

2.Авторское свидетельство СССР W 438981, кл. Q01 Т 17/00, 1974.