Устройство сравнения фаз Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство может быть использовано для повышения точности сравнения фаз без предвари тельного выравнивания их амплитуд. Известно одноканальное устройство сравнения начальных фаз переменных напряжений, фазоизмерительный канал которого состоит из периодиче кого переключателя, избирательного усилителя, настроенного на частоту сравниваемых напряжений, двустороннего ограничителя, фазового детекто ра, управляемого одним из сравнивае мых напряжений, избирательного усилителя, настроенного на частоту коммутации входных напряжений, и де текторного вольтметра 1} . Недостатком известного устройств является низкая точность сравиения. Целью изобретения является повышение точности сравнения фаэ. Цель достигается тем, что в устройство сравнения фаз, содержащее периодический переключатель, соединенный с входными клеммами устройст ва, выход которого соединен с после довательно включенными сумматором, избирательным удилителем, фазовьм детектором, синхронным детектором и измерительным прибором, а также ком-; мутационный генератор, выход которого подключён к управляющим входам периодического переключателя и синхронного детектора, и фазовращатель со сдвигом фаз на 90°, вход которого соединен с одним из входов устройства, а выход подключен к управляющему входу фазового детектора, введены второй и третий сумматоры, инвертор, управляемый делитель напряжения, два амплитудных детектора. Причем входы второго сумматора соединены с входами устройства, выход второго сумматора подключен через инвертор к входу управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выход управляемого делителя .напряжения соединен с одним из амплитудных детекторов и с входом первого сумматора, вход другого амплитудного детектора соединен с выходом периодического переключателя, а ,выходы амплитудных детекторов подключены к входу третьего сумматора. На фиг. 1 показана структурная блок-схема устройства сравнения фаз{. на фиг. 2 - представлены временные Диаграммы его работы. Устройство coflepKHt периодический переключатель 1, сумматоры 2, 3,4 и инвертор 5, фазовращатель б с фиксированным фазовым сдвигом, равным 90, коммутационный генератор 7, избирательный усилитель 8, управляемый делитель напряжения 9, фазовый детек тор 10/ амплитудные детекторы 11, 12, йинхроннЕлЙ детектор 13, измерительный прибор 14. Устройство работает следующим образом. Сравниваемые напряжения U и U подаются на входные клеммы пе иодического переключателя 1. С его выхода пакеты напряжений iц и и2(фиг.2о следующие с частотой коммутации, одновременно воздействуют на один из входов сумматора 2 и на вход амплитудного детектора 11, выходной сигнал (фиг.2д) которого поступает на один из входов сумматора 4. CpaiBниваемые напряжения U и Uц также подаются на сумматор 3 и далее на .; инвертор 5, управляемый делитель напряжения 9, амплитудный детектор 12 и другой вход сумматора 4. Управляемый делитель напряжения производит амплитудную модуляцию инвертированного суммарного напряжения ( - такт амплитудной модуляции напряжения на выходе переключателя 1. Диоды амплитудных детекторов И и 12 включены в противоположных направлениях поэтому выходные напряжения детекторов 11 и 12 отличаются по знаку. Есл выходной сигнал амплитудного детектора 11 равен по абсолютному значению выходному сигналу детектора 12, то на выходе сумматора 4 напряжение равно нулю. Если выходные напряжения детекторов 11 и 12 не равны друг другу по абсолютномУ знЖЧёВШз тб выходной сигнал сумматора 4, воздейст вует на делитель 9 так, чтобы выходное напряжение сумматора 4 свести к нулю, а это будет тогда, когда про TSiarone oSHye по 3наку напряжён ия на выходе детекторов 11 и 12 одинако вы по абсотпотному значению. При эт,ом выходной сигнал управляемого делителя напряжения 9 оказывается промодулированным по г№1плйтуде так же, как и напряжение на выходе периодического переключателя 1. В напрЯ5кении на выходе управляемо го делителя 9 фазовая модуляция отсутствует (фиг. 2Ь), в то время как на выходе периодического переклю чателя (фиг.2а) йии различных началь ных фазах сравниваемых напряжений и и иJнаряду с амплитудной модуляцией будет и фазовая модуляция, начадьная фаза напряжения На выходе управляемого делителя 9 противополож на иача льной суммарного напряжения и 0,,; выходной сигнал дели

748277 теля напряжения (фиг. 2Ь) подается на вход сумматора 2, на второй вход которого пос1;упает сигнал периодического переключателя 1. Таким образом, в сумматоре 2 происходит подавление амплитудной модуляции напряжения несущей частоты. Напряжение на выходе сумматора 2 (фиг. 2i) содержит только боковые частоты, вызванные фазовой модуляцией , то есть только информативную часть сигнала. Оно оказывается промодулированным только по фазе и индексомфазовой модуляции, равным 180. Его амплитуда тем меньше, чем меньше разница между начальньми фазами сравниваемых напряжений. Для сравнения напряжений с малоотличающимися начальными фазами выходное напряжение сумматора 2 усиливается избирательным усилителем 8 в необходимое число раз. Напряжение с выхода избирательного уси литедя подается на сигнальный вход фазочувствительного детектора 10, управляиадий вход которого подключен к выходу фазовращателя 6, сдвигакадего фазу на фиксированный угол, равный 90°. На выходе фазочувствительного детектора 10 веделяётся огибающая частота коммутации (фиг. 2). При полном подавлении амплитудной модуляции и несущей напряжение на выходе фазочувствительного детектора не имеет постоянной составлякядей. Переменная составляющая частоты коммутации напряжения на выходе фазочувствительного детектора пропорциональна только разности фаз сравниваемых напряжений. Напряжё{;иё огйбакяцёй с выхода фазочувствительного детектора 10 подается на сигнальный вход синхронного детектора 13, управляемого от коммутационного генератора 7. Постоянная составлякжцая напряжения на В1аходе синхронного детектора 13 (фиг. 2в) пропорциональна разности фаз сравниваемых напряжений, что регистрируется выходным прибором 14. Благодаря введению дополнительных звеньев и указанным связям автоматически подавляется амплитудная модуляция и колебания несущей частоты в модулированном сигнале, и поэтому избирательный усилитель используется для усиления только информативной части сигнала - боковых частот, вызванных фазовой модуляцией. Это позволяет значительно расширить динамический диапазон устройства и существенно повысить чувствительность и точность сравнения начальных фаз двух напряжений независимо от их амплитудных соотношений Формула изобретения Устройство сравнения фаз, содержаидее периодический переключатель

соединенный с входными клеммами устройства, выход которого соединен с последовательно включенными сумматором, избирательным усилителем, фазовым детектором, синхронным детектором и измерительным прибором, а так же коммутационный генератор, выход которого подключен к управляющим вхоДсш периодического переключателя и синхронного детектора, и фазовращатель со сдвигом фаз на 90, вход которого соединен с одним из входод устройства, а выход подключен к управляющему входу фазового детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности с5равнеиия фаз, в него введены второй и третий сумматоры, инвертор, управляемый делитель напряжения, два амплитудных детектора, причем входы второго сумматора соединены с входами устройства, выход второго сумматора подключен через инвертор к входу управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выход управляемого делителя напряжения соединен с одним из амплитудных детекторов и с входом первого сумматора, вход другого амплитудного детектора соединен с выходом периодического пере0ключателя, а выходы амплитудных детекторов подключены к входу третьего сумматора.

Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе

5

1. Скрипник Ю.А. Измерительные устройства с коммутационно-модуляционными преобразователями. Вища школа, 1975.

.«..-.,™w™.:v:,:;Asi-,,,s.

s «eSav«fe; :)«t4i3t«:t4M v-ii 4;ii ;ii

...)#ti.,.v,i,,,- --r-i- ):--4i.r--rf- 4-,-.,.-:-:iiS ; Ti

-i iMiab VWto,Jiiih; W:-i. ;/.-i

748277

0)