Фазометр Советский патент 1979 года по МПК G01R25/00 

. - .Изобретение относится к области эл« Троралиоизмерительной техники, в частности к измерителям разности фаз и предназначено для измерения фазовых сдвигов между двумя когерентиьЛми сигНалш«и с изменяющимися амплитудой и частотой. Устройство может найти также применение в системах автсматическогЬ управления, в которых регулируемым параметрк является фазовое рассогласование между сигналами. Известен фазометр с суммир5П(ндей схемой, содержащий усилители-ограничители и суммирующий каскад, предназначенный для измерения фазового сдвига между двумя синусоидальными сигналами в широком диапазоне частот l . Недостатком фазсметра является снижение точности измерения при наличии во входных сигналах.иркажений и помех, свойственное фазометрам, измеряющим разность фаз по мсмлентам перехода исследуемых напр жений через нулевые значения. Известен фазометр с автоматиче ско стабилизацией амплитуд входных напря жений, уменьшающей амплитудно-фазовы погрешности (2. Недостатке такого фазометра являются его сложность и необходимость высокой точности стабилизации напряжения гетеродина, обус- . ловленная пропорциональностью даэзультата измерений амплитуде напряжения гетеродина;. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фазометр, содеражщий упр авляемые аттенюаторы, амплитудные детекто ял, фортДйрователи суммы и разности входных, сигналов, дифференциальньй усилитель, детекто жг суммарного и разностного сигналов и решающее устройство 3. Недостатком фазометра является наличие составляклдей погрешности измерений, обусловленной неточностью обеспечения равенства амплитуд напряжений на выходах формирователей суммы и разности колебаний из-за неидентичности крзффициентрв. передачи детекторов в цепи обратной связи, обеспечивающей управление аттенюаторами напряжений, из-за конечного значения коэффициента чувствительности управляемых аттенюаторов напряжений. Целью изобретения является повышение точности измерения малых фазовых углов. Поставленная цель достигается тем, 4LTb в фазометр, содержащий два аттенюатора, выход первого из которых соединен с первыми входами формирователей суммы и разности колебаний, выход второго входного аттенюатора под ключен непосредственно ко второму вх ду формирователя разности колебаний и через последовательно соединенные фо мирователь суммы колебаний и первый амплитудный детектор к одному из входов блока деления, другой вход которого соединен с.выходом второго амплитудного детектора, и дифференциалъный усилитель, введены фазовый детектор и аттенюатор суммарного сиг нала. Выход формирователя суммы и ко лебаний г одключен через фазовый детектор к управляющему входу первого входного аттенюатора и непосредственно ко входу аттенюатора суммарного сигнала, выход которого соединен с управляющим входом дифференциального усилителя. Выход формирователя разности колебаний подключен через дифференциальный усилитель ко входу вто рого амплитудного детектора и непосредственно к одному из входов фазового детектора. На чертеже представлена структурная схема устройства. Фазометр содержит входные аттенюа торы 1, 2, фоЕялирователь разности ко лебаний 3, формирователь суммы колебаний 4, фазовый детектор 5, дифференциальный усилитель 6, аттенюатор суммарного сигнала 7, амплитудные де текторы 8, 9 и блок деления 10, выход которого является выходом фазометра. Фазометр работает следующим образом. ; На входы аттенюаторов 1, 2 поступают сигналы )«Vj cos{«tiCf), (l) .YjCoslut), (2.) где V. и V2 - амплитудные значения; . ш - круговая частота; CJJ - относительный сдвиг фа На выходе формирователя разности колебаний 3 образуется сигнал U,(cot±q)-K Y2Cos(ool4:q) }((-(y}cQ5U)i-eos(f t 4(K V -t-X Y2lsincx3t-s n(p,(31 а на выходе форидарователя суммы коле баний 4 образуется сигнал U4t rKjYiCos(wt±4)l4.K,{Y2Cos() ( K4Y2) + (KiVi- xsiniot-sinqJ,(4 где KI - коэффициент передачи аттеню тора 1; К2. - коэффициент передачи аттенюатора 2. Сигналы (3) и (4) поступают на входы фазового детектора 5, и на е.го . выходе образуется напряжение ()clt Ka(,,Y)cos(p+ (K Vj-K|Y).5incp, С5) где Kg - коэффициент передачи фазового детектора 5. Для малых значений ф можно записать,l(( 6) Напряжение Vy поступает на управляющий вход аттенюатора 2 и изменяет его коэффициент передачи таким образом, что ЛГ,К, , (7) где V - амплитуда напряжений на выходах аттенюаторов; . AV KiV -K2V2 - погрешность обеспечения равенства напряжений на выходах аттенюаторов; Kg Ко - KK( - (KjVa) коэффициент передачи аттенюатора 2;,, KO - коэффициент передачи аттеню,атора 2 при KjVi V ; при У Vg имеем К К - коэффициент чувствительности аттенюатора, зависящий от К, Kg и от входных напряжений; если пренебречь инерционностью, получим : iliiliE .При К KjVj Vj Kg 1 имеем. К з После установления на выходах аттенюаторов 1, 2 напряжений в соответ-. ствии с формулой (7) выражения (3) и (4), можно записать .U(t) H 2Y5in9sinwt-t-AYcos { coswt, (ю) 2Ycosфco5Cot дYs l1Cots4nф. (И) При малых значениях ср имеем /U ltl aYcoscpcosoat.(12.) ЕСЛИ коэффициент передачи К атте нюатора суммарного сигнала 7 выбрать таким, что на его выходе 2YK4 uY,(13) то на выходе дифференциального усили.-теля 6 получим Ulit + 2Ysin(. (14) На выходе блока деления двух напряжений 10 с учетом предварительного детектирования напряжений (II) и

(14) амплитудньоми детекторами 8, 9 имеем

(15) где К5 - коэффициент передачи блока деления двух напряжений.

. Точность измерения предлагаемого фазометра, по сравнению с прототипом повышена, за счет того, что в нем уменьшены составляющие погрешности, обусловленные неидентичностью коэффициентов передачи детекторов в цепи обратной связи и конечным значением коэффициента чувствительности аттенюатора. .

Фазометр может быть выполнен на интегральных микросхемах на основе операционных усилителей, управляемый аттенюатор - на полевых транзисторах в режиме переменного сопротивления.

Формула изобретения

Фазсялетр, содержащий два аттенюа-г тора, выход первого из которых соединен с первыми входами формировател:ей суммы и разности колебаний, выход второго аттенюатора подключен непосредственно ко второму входу формирователя разности колебаний и через последовательно соединенные формирователь суммы колебаний и первый амплитудный детектор к одному из входов блока деления, другой вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, и дифференциальный усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых фазовых углов, в него введены фазовый детектор и аттенюатор суммарного сигнала, причемвыход формирователя суммы колебаний подключен через фазовый детектор к управляющему входу первого аттенюатора и непосредственно ко входу аттенюатора сулшарного сигнала, выход кототэого соединен с управляющим входом дифференциального усилителя, выход формирователя разности колебаний подключен через дифференциальный усилитель ко входу второго ш 1плитудного Детектора и непосредственно к одному из входов фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Полулях К. С. Электронные измерительные приборы. Школа-, 1966.

2.Скрипник Ю, Модуляционные измерения параметров сигналов и цепей.

Соз.радио , 1975.

3, Заявка 2339075/18-21, МКИ Q 01 Тг 25/00, 29.03.76, по кото-, рой принято--рш1ение о выдаче а торского свидетельства.

10