Импульсный вектормер Советский патент 1980 года по МПК G01R19/06 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВЕКТОРМЕР

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть-использойано для расширения диапазона рабочих частот и повышения точности измерения вектормерных устройств. 5

Известны прямоугольно-координатные вектормерные устройства, используемые в электроизмерительной технике, содержащие два канала каждой ортогональной координаты, последовательно соеди-10 ненные источник измеряемого сигнала, ключи, сумматор и измерительный прибор, и в цепи опорного источника сигнала усилители ограничители, инвертоpiji и триггеры 1 .

Однако такие устройства сложны, «так как содержат по несколько кдючей, инверторов и триггеров в каждом канале .20

Наиболее близким техническим реше- . нием к предложенному является вектормерное устройство, содержащее компараторы, триггер, ключевые синхронные детекторы синфазного и квадратурного 25 к:аналов, индикаторные устройстйа и источник опорного напряжения, выход которого через компараторы и триггер подключен ко входам ключевых синхронных детекторов, выходы последних под- ЗО

S;44E5U -.ft...4, --« , .-v,,.«

ключены ко входам индикаторных устройств соответственно 2 .

Данное вектормерное устройство обладает без перестройки и переключений узким диапазоном рабочих. ч астот, за пределами которого рейко возрастает погрешность измерения, связанная со смешением опорной системы координат вследствие временного запаздывания фронтов Управляющих импульсов в компараторах и триггерах.

Цель изобретения - устранение влияния запаздывания управляющих импульсов, т.е. расширение диапазона рабочих частот и повышение точности измерения..

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный вектормер содержащий компараторы, триггер, ключевые синхронные детекторы синфазного и квадратурного каналов, индикаторные устройства и источник опорного напряжения, выход которого через компараторы и триггер подключен ко входам ключевых синхронных детекторов, выходы последних подключены ко входам индикаторных устройств соответственно, введены дополнительный канал из- мерёния фазового смещения фронтов опорных импульсов, состоящий из допрлнительного синхронного детектора и интегрирующего усилителя, и управляющего фазосдвигающего устройства, включающего операционный усилитель, конденсаторы, резисторы, полевой транзистор и источник питания, при этом вход устройства подключен к инвертирующему входу операционного усилителя через один из упомянутых резисторов, а к неинвертирующему через два последовательносоединенных упоминаемых конденсатора, между которыми подключен сток полевого транзистора и другой резистор, второй выход которого подсоединен к источнику питания, выход операционного усилителя соединен с измерительнымивходами ключевых синхронных детекторов синфазного и квадратурного каналов, опорный вход., ключевого синхронного детектора квадратурного канала,и источник опорного .напряжения соединены соответственно с опорны1У1 и измеряемым входами дополнительного синхронного детектора, выход которого через интегрирующий усилитель соединен с затвором полевого транзистора, исток которого подключен к общей шине.

На чертеже представлена функциональная Схема йзмерй тельного уст1ройства.

Импульсный вектормер содержит компараторы 1, 2,триггер 3, синхронные детекторы 4, 5, 6, - интегрирунлдий усилител.ь 7, полевой транзистор 8, конденсаторы 9, 10, операционный усилитель 11, резисторы 12, 13, 14 и индикаторные устройства 15, 16,

Устройство работает следующим образом.

Опорное напряжение от источника 17 опорного напряжения поступает, на входы двух компараторов 1 и 2, формирующих прямоугольные импульсй напряжёния. Компараторы 1, 2 формируют фронты выходных импульсов в моменты равенства переменного выходного напряжения и постоянного напряжения. Причем величина напряжения зависит от амплитуды входного на:пряжения и формирует внутри компаратора таким образом, что длительность входного импульса(например компаратора 1) Ту i Utj, - W t «const для любого значения частоты и амплитуды выходйОго напряжения в пределам; рабочих диапазонов этих величин.

Выходные импульсы.компараторов 1 2 управляют работой триггера 3 с раздельными входами, который формирует,нмпульсЬ1, смещенные относительно импульсов компаратора на четверть периода. .:; . выходные импульсы компараторов . 1, 2 и триггера 3 управляют работой ключевых синхронных детекторов 4, 5 синфазногои квадратурного кансшов. Эти синхронные детекторы формируют напряжения, постоянные сОставлякяцие

748260

которых соответствуют действительной и мнимой составляющим измеряемого напряжения, поступающего от источника 18 измеряемого напряжения.на вход устройства. Величины этих напряжений (постоянных составляющих) измеряются индикаторными устройствами 15, 16.Дополнительный синхронный детектор б формирует напряжение, постоянная составляющая которого зависит от величины запаздывания фронтов управляющих импульсов квадратурно.го канала. Оно равно нулю, если запаздывание отсутствует и увеличивается,если запаздывание нарастает. .Постоянная составляющая этого напряжения усиливается интегрирующим усилителем 7 и управляет работой фазосдвигающего устройства, состоящего из операционного усилителя 11, конденсаторов 9, 10, резисторов 12, 13, 14 и полевОго транзистора 8, который работает в качестве управляемого резистора. С увеличением положительного напряжения на его затворе уменьшается величина сопротивления между истоком и стоком Вследствие действия цепи, образованной конденсатором 9 и сопротивлением исток-сток полевого транзистора 8, напряжение на выходе операционного усилителя 11 отстает по фазе от напряжения на его входе, причем величина отставания определяется напряжением на выходе интегрирующего усилителя 7 (поворот фазы операционным усилителем на во внимание не принимается, так как он постоянен и мОжет быть учтен). Конденсатор 10 разделительный, имеет ёмкость значительно большую, чем конденсатор 9 и на величину фазового сдвига практически влияния не оказывает. Резистор 12 является нагрузкой полевого транзистора по постоянному току.

С увеличением запаздывания фрон-тов управляющих импульсов в опорном канале вектЬрмера увеличивается и запаздывание измеряемого напряжения на измерительных входах синхронных детекторов 4, 5. При этом погрешность измерения, определяемая Запаздыванием фронтов управляющих работой синхронных детекторов, импульсов от частоты, в значительной степени уменьшается.

Кроме того, вследствие индентичности синхронных детекторов 4, 5 и 6 изобретение устраняет влияние не только запа гдывания управляющих импульсов в компараторах и триггере вектормера. Но и запаздывание, опреДеля емое ключами 4, 5 вследствие их насыщения.

Изобретение позволяет расширить диалазон рабочих частот вектормера при сохранении той же погрешности измерения в 10-15 раз. В диапазоне частот известного вектормера изобрете