Преобразователь отношения двух переменных напряжений в сдвиг фаз Советский патент 1979 года по МПК G01R19/10 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно, к устройствам, предназначеннным для измерения отношения двух переменных напряжений.

Известен измеритель отношения двух переменных напряжений, представляющий собой делитель, составленный из двух сопротивлений - линейного и нелинейного 1 .

Однако этот измеритель обладает недостаточной точностью измерения. Частотный диапазон измерителя небольшой (20-100 кГц), а погрешность измерения составляет 2,5%.

Известно также устройство, преобразующее отношение амплитуд напряжений в сдвиг фаз, обеспечивающее высокую точность и более широкий динамический диапазон измерений. Это устройство содержит блок преобразования отношения амплитуд в сдвиг фаз. Этот блок подключен к фазоиндикатору. Он имеет два входа, на которые поступают сравниваемые напряжения. Первый вход блока преобразования через делитель напряжения подключен к фильтру, который выполняет фильтрацию, сдёиг фаз на - к К, а также сложение. Второй

вход через усилители соединен с упомянутыми фильтрами, последние соединены с фазоиндикатором 2.

Недостатком устройства является то, что сравниваемые напряжения должны совпадать по фазе, а это трудно выполнимо. Недостатком также является недостаточная точность (погрешность в пределах +2%) устройства, обусловленная наличием фильтров, приводящих к нежелательной частотно-амплитудной характеристике, а также фазоиндикатора, который является источником ошибок.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя и расширение частотного диапазона.

Это достигается тем, что устройство, содержание последовательно

O соединенные сумматор и фильтр, два дискретных аттенюатора и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, дополнительно снабжено амплитудным

5 детектором, вход которого подсоединен к одному из входных зажимов преобразователя, а выход через первый дискретный аттенюатор подключен к сумматору. Устройство снабженоотакже опорным и подстраиваемым генератора) ми переменного напряжения, управляющим элементом, фазовым детектором и сравнивающим устройством. Входы срав нивс1ющего устройства подключены соот ветственно к второму входному зажиму преобразователя и выходу второго дискретного аттенюатора, а выход к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, сигнальный вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход - с входом второго дискретного аттедюатора и первым входом фазового детектора.Второй вход фазового детек тора подключен к выходу подстраиваем го генератора,а выход - к одному из входов сумматора.Выход фильтра через управляющий элемент подключен к управляющему входу подстраиваемого ген ратора, а выход последнего и выход опорного генератора соединены с выходными клеммами устройства. На чертеже представлена структурная схема преобразователя отношения двух переменных напряжений, в сдвиг фаз,содержащая опорный генератор 1, усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, сравнивающее устройство 3, первый дискретный аттенюатор 4, фазовый детектор 5, подстраи ваемый генератор 6, сумматор 7, фильтр 8, управляющий элемент 9, вто рой дискретный аттенюатор 10, амплитудный детектор 11. Выход опорного генератора 1 подключен к одному из входов усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Другой вход усилителя 2 подклю чен к выходу сравнивающего устройства 3. Выход усилителя 2 соединен с входом первого дискретного аттеню тора 4 и с одним из входов фазового детектора 5. Выход первого дискретн го аттенюатора 4 подключен к одному из входов сравнивающего устройства 3, другой вход которого соединен с входной клеммой преобразователя, на которую поступает напряжение Ц . Дру гой вход фазового детектора 5 подключен к выходу подстраиваемого генератора 6, который подключен к выходной клемме преобразователя. Выход фазового детектора 5 подсоединен к первому входу сумматора 7, выход ко торого через последовательно соединенные фильтр 8 и управляювшй элемент 9 подключен к входу генератора Второй вход сумматора 7 через второ дискретный аттенюатор 10 соединен с выходом амплитудного детектора 11, вход которого подсоединен к входной клемме, на которую поступает напряжение Uj. Устройство работает следующим об разом. Одно из сравниваемых напряжений и4 поступает на вход устройства 3, которое сравнивает амплитуды напряжений и и Uor(напряжение опорного енератора 1). Выходной сигнал устойства 3 регулирует коэффициент усиения усилителя 2, обеспечивая равентво напряжений на входах устройства 3. Дискретный аттенюатор 4 позволяет величивать выходное напряжение регуируемого усилителя 2. ,, где Кдд - коэффициент деления дискретного аттенюатора 4. Входное напряжение Ug подается на амплитудный детектор 11, на выходЪ которого образуется постоянное напряжение, равное амплитуде сигнала Uj .Постоянное напряжение с выхода детектора 11 через дискретный аттенюатор 10 подается на сумматор 7, на второй вход которого поступает сигнал управления с вьохода фазового детектора 5. Напряжение с выхода сумматора 7 через фильтр нижних частот 8 и управляющий элемент 9 управляет частотой подстраиваемого генератора 6. При отсутствии напряжений U и 1 на входах преобразователя, частоты опорного генератора 1 ) и подстраиваемого генератора 6 (Шр,-) поддерживаются равными за счет действия кольца автоподстройки. При :поступлении. на вход амплитудного детектора 11 сигнала Uj, частота подстраиваемого генератора 6 смещается на величину , где Ssjg - крутизна характеристики управляющего элемента, Амплитуда напряжения на выходе фазового детектора (ифд) определяется произведением ФА где . - сигнал на выходе генератора 6. как амититуда U... неизменна Так то, принимая ее равной единице, можно считать 4A P В режиме, когда переходные процессы в системе автоматического регулирования закончились для разности фаз cигнaлjDB и. и Uf,p справедливо выражение пг-- ог ,) где Sil,- начальная расстройка; полоса удержания; функция, обратная характеристике фазового детектора F(f. Причем, 5гу-3,,э фд-5.эЦ Обычно характе ристика фазового детектора периодическая, принимая F()sin4, получим „-V-o-cein .arcsin .arcs-in . . з,. . 0 kf f f f л лл М -аз п1 ж. Притмалых отношениях пг ог Jm Таким образом, для достаточно малых отношений разность фаз 5 (f - РОГ) определяет величину отно шения двух напряжений, а при больших величинах разность Фаз и от ношение амплитуд сигналов связаны ч рез функцию арксинуса, но с помощью аттенюаторов 6 и 11 можно свести пр образование к линейному с заданной степенью точности V -Ч -otrceih 2 2 лг ог ., у Формула изобретения Преобразователь отношения двух пе ременных напряжений в сдвиг фаз, содержащий последовательно соединенные сумматор и фильтр, а также два дискретных аттенюатора и усилитель с ре гулируемым коэффициентом передачи, отличающийся тем, что, с целью повьгшения точности преобразования и расширения частотного диапазона, он снабжен амплитудным детектором, вход которого подсоединен к одному из входных заикимов преобразователя, а выход через первый дискретный аттенюатор подключен к сумматору, а также опорным и подстраи0ваемым генераторами переменного напряжения, управляющим элементом, фа30BUM детектором и сравнивающим устройством, причем входы сравнивающего устройства подключены соответственно к второму входному зажиму преобразователя и выходу второго дискретного аттенюатора, а выход - к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, сигнальный вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход - с входом второго дискретного аттенюатора и первым входом фазового, детектора, второй вход которого подключен к выходу подстраиваемого генератора, а выход - к одному из входов сумматора, при этом выход фильтра через управляюйшй элемент подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора, выход последнего и выход опорного генератора соединены с выходными клеммами преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский Г,Я, Радиоэлектронные измерения, Госэнергоиздат, М-Л, , с.483-486. 2.Вопросы радисяокационноА техники, 4 (28, 1955, с.173-178,