Инфранизкочастотный фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

(54) ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к информационноизмерительной технике и может быть использовано в фазометрической, акустической, гидролокационной, астрономической, медицинской и т. д. аппаратуре.

Известно устройство, состоящее из генератора кварцованной частоты, перестраиваемого декадного генератора частоты, смесителя, фильтра нижних частот, формирователя, исследуемого четырехполюсника, делителя напряжения, автоматического переключателя, полосового фильтра, фазочувствительного выпрямителя, фильтра постоянного тока, преобразователя постоянного напряжения в код, цифрового отсчетного устройства 1. Этому устройству свойственна недостаточная точность измерения.

Известно также устройство для измерения фазовых сдвигов инфранизкочастотных напряжений, содержащее генератор кварцованной частоты, -перестраиваемый генератор, смеситель, делитель напряжения, фазоинвертор, дискретный фазовращатель, фильтры, исследуемый 4-х полюсник, блок переключателей, формирователь, управляющее устройство и цифровое отсчетное устройство 2.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения.

Это достигается тем, что в известное устройство, содержащее генератор кварцованной частоты, блок автоматических переключателей, соединенный по управляющим входам с генератором кварцованной

частоты, а по выходам - с последовательно соединенными полосовыми фильтрами и усилителями-ограничителями, которые своими выходами подключены к первому и второму

10 входам релейного синхронного детектора, подсоединенного выходом к цифровому отсчетному устройству, состоящему из интегратора, преобразователя постоянного напряжения в код и счетчика импульсов, введены j первый и второй ключи, заторможенный мультивибратор, триггер, первый и второй одновибраторы и дискриминатор, вход которого подключен к выходу полосового фильтра , выход - к установленному входу триггера и к входу первого одновибратора, соеди20ненного со счетчиком импульсов и с одним из входов триггера, второй вход которого подсоединен через заторможенный мультивибратор к выходу преобразователя постоянного напряжения в код, соединенного со счетным входом счетчика импульсов, при этом нулевой выход триггера подключен через второй одновибратор к цепи управления первого ключа, а единичный выход - к цепи управления второго ключа, выход которого соединен с входом преобразователя постояннего напряжения в код, вход второго ключа подключен к выходам параллельно соединенных интегратора и первого ключа, включенных на выходе релейного синхронного детектора. На чертеже приведена функциональная схема инфранизкочастотного фазометра. Он состоит из блока автоматических переключателей 1, генератора 2 кварцованной частоты, полосовых фильтров 3, 4, усилителей-ограничителей 5, 6, дискриминатора 7, первого одновибратора 8, релейного синхронного детектора 9, триггера 10, интегратора 11, первого ключа 12, второго одновибратора 13, преобразователя постоянного напряжения в код 14, второго ключа 15, заторможенного мультивибратора 16, счетчика импульсов 17. Работа фазометра заключается в следующем. Блок автоматических переключателей 1 совместно с генератором 2 кварцованной частоты формирует из ИНЧ сигналов U,(t)UMSm(t+ifOH U2(-t) UMSm(- lt-ffi) напряжения Uup,(t) Si. ..K(n-Oc.gt. + Л±+ (2 ;-fJшgt-Лt- II U r4. - 2Urn, v L |cos(2r7-i}wgtии гН)-Пт-Д, -гТГ:7 - - fi)- cos(2nH)a i+Jlt-Htf,}, которые поступают соответственно, в измерительный и опорный каналы фазометра. На релейный синхронный детектор 9 с выходов усилителей-ограничителей 5 и 6 поступают напряжения -.М ,г, sm{(2n-i)togt+(2.M-)- -ttO5(Pi+ya) гМ-Г)(2п-(К2,.и-1) Sin{(aMH)aJet-(aN-i)Jlt-0,S(), (31 (.aN-o-ca -O и UoraCt) 2 I л- f и . COs{(a«-)wgt-C2 J-):Лt+y } )-fan-Y) COS(2,.N-0(-t+4,) (4, (a,N-otan-i)/ в результате перемножения на выходе етектора 9 формируется напряжение UGD ((:) Uor,(t)-Uora.C-t)-Stip Sufa „,(2к-1Я2«-1) {-2sm(2N-l)o,5A p+asmaC(aN-) Л-t+(aN-)f,-t-o,a5(aN-Oд fJ+ 4-2iSin2r.C2n-i)cogt-i-o,a5(aNM) sin г с (г. и-) wgt+ 0,2.5 (, ) д Ф -ь -i-sinaC(2.n-J)6((2,Nf-i)-t-(2,V-i)J-0,2.5 (2VH)AIf - (.2.n-1)U)gt+HrUW-f)t-v(g,N-l)f,+ 0,2.5(2,),(5) где Su; - крутизна преобразования детектора, 2 постоянная составляющая которого выделяется путем интегрирования напряжения (5) за время 0,5 Т: u |rucDWdt 4l %M (in-1)2. .i.j 3inC2.lV-1)0,5ap N (a.-)a Су.мма (6) при и HN (в замкнутом виде) описывается выражением UMHT Uoi Uaa Sup &in 0,Saf UoSirt o,5df при 0 0,5Д ф л. Выражение (7) характеризует собой синусоидальную зависимость выходного напряжения интегратора 11 от измеряемого фазового сдвига. Формирование интервала времени интегрирования, равного половине периода ИНЧ сигналов, осуществляется следующим образом. К выхо.ау полосового фильтра 3 из.ерительного канала подключается дискриминатор 7, который формирует остроконечные импульсы, характеризующие моменты перехода через нуль огибающей первого гармоники преобразованного напряжения (1). Импульсы с выхода дискриминатора 7 поступают на триггер 10 и переводят его в состояние, соответствующее «единице на входе одновибратора 13. При это.м одновибратор 13 переводит ключ 12 в разомкнутое состояние, при котором интегратор 11 работает в режиме интегрирования напряжения (5). Одновременно импульсы с дискриминатора 7 поступают на одновибратор 8, который формирует импульс сброса счетчика 17. Через половину периода (0,5 Т) задний фронт импульса сброса переводит триггер 10 в состояние, соответствующее «единице на входе пепи управления ключа 15. Происходит замыкание контактов ключа 15 на время, соответствующее этому

состоянию триггера 10. Так как в исходном состоянии первый ключ 12 разомкнут, с интегратора 11 через ключ 15 напряжение поступает на преобразователь постоянного напряжения в код 14. Осуществляется заполнение счетчика 17 импульсами с выхода преобразователя 14. Импульсы с выхода преобразователя 14 поступают также на вход заторможенного мультивибратора 16. Время задержки его больше одного, но меньше двух периодов напряжения частоты следования импульсов заполнения счетчика 17. По окончании следования и.мпульсов заполнения счетчика 17 срабатывает заторможенный мультивибратор 16 и переводит триггер 10 в исходное состояние. Ключ 15 размыкается. Таким образо.м, формируется интервал времени преобразования постоянного напряжения в код. Задний фронт импульсов с триггера 10 запускает одновибратор 13, который вырабатывает импульс перевода интегратора 11 в исходное состояние. Это осуществляется за.мыканием контактов ключа 12 на время, достаточное для полного разряда емкости интеграторра 11. Формирование интервала интегрирования по моментам перехода через ноль огибающей преобразованного напряжения (1) позволило исключить влияние второй гармоники инфранизкой частоты (см. второе слагаемое в выражении (5), на результат измерения,

т. е. повысить точность измерения. В предложенном устройстве, в отличие от прототипа, использован метод интегрирования выходного напряжения синхронного детектора. Принципиальным отличием метода интегрирования от фильтрации является то, что интегратор подключается к выходу СД на фиксированное время, кратное половине периода ИНЧ-сигналов. Это позволяет сократить длительность процесса измерения до половины периода входных ИНЧ сигналов. Формирование блоком автоматических переключателей 1 напряжений вида (1) и (2) сделало предложенное устройство работоспособным от внещних сигналов.

Формула изобретения

Инфранизкочастотный фазометр, содержащий генератор кварцованной частоты, блок авто.матических переключателей, соединенный по управляющим входам с генератором кварцованной частоты, в по выходам с последовательно соединенными полосовыми фильтрами и усилителям и-ограничителями, которые своими выходами подключены к первому и второму входам релейного синхронного детектора, подсоединенного выходом к цифровому отсчетному устройству, состоящему из интегратора, преобразователя постоянного напряжения в код и счетчика импульсов, отличающийся те.м, что. с целью повышения быстродействия и точности изS мерения. в него ввведены первый и второй ключи. заторможенный мультивибратор, триггер, первый и второй одновибраторы и дискриминатор, вход которо1о подключен к выходу полосового фильтра, выход -

к установленному входу триггера и к входу первого одновибратора, соединенного со счетчиком импульсов п с одним из входов триггера, второй вход которого соединен через заторможенный мультив1 братор к выходу преобразователя постоянного напряжения в код, соединенного со счетным входом счетчика импульсов, при этом нулевой выход триггера подключен через второй одновибратор к цепи управления первого ключа, а единичный.выход - к цепи управления второго ключа, выход которого соединен со входом преобразователя постоянного напряжения в код. вход Второго ключа подключен к выходам параллельно соединенных интегратора li первого ключа, включенных на выходе релейного синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Л 467232, кл.СО R 25/00. 1975.

2.Авторское свидетельство СССР „NC 469096, кл. G 01 R 25/00, 1973.