Компенсационный фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств и систем измерения разности фаз. Известен компенсационный фазомет использующий преобразование частоты информационных сигналов и содержащи согласующие устройства, последовательно соединенные с ними однопалос ные модуляторы, опорный генератор, фазовый детектор, управляемый фазовращатель и подавитель амплитудной модуляции l3 . Недостатками фазометра являются .ручная настройка управляемого фазовращателя и снижение точности измер ний вследствие неустранимого дрейфа нуля применяемых фазовых детек торов и схем последующего усиления информационного сигнала. Кроме того к недостаткам относится снижение точности измерений, связанное с наличием некоторой зоны нечувствитель ности, определяемой наличием шумов, ограниченной чувствительностью реальных измерителей уровня постоянной составляющей и не позволяющей регистрировать фазовые сдвиги,меньше некоторой пороговой величины. Цель изобретения - повышение точности измерения разности фаз и автоматизации процесса измерений. Для достижения цели в компенсационном фазометре, содержащем опорный генератор, фазовый детектор, управляемый фазовращатель, согласующие блоки в канале опорного и информационного сигнала, последовательно соединенные с ними однополосные модуляторы, выход одного из которых соединен со вторым входом второго, а выход второго - со входом подавителя амплитудной модуляции, а также резонансный усилитель, вход резонансного усилителя соединен с выходом подавителя амплитудной модуляции, а выход резонансного усилителя связан с фазовым детектором и через управляемый фазовращатель, со вторым входом первого однополосногр модулятора, выход опорного генератора связан со вторым входом фазового детектора,вход которого соединен со вторым входом управляемого фазовращателя:. На чертеже представлена блок-схема устройства. Фазометр содержит согласующие блоки 1 и 2 в канале опорного и информационного сигнала. Выходы согласующих блоков 1 и 2 соединены с первыми входами однополосных модуляторов 3 и 4.Выход однополосного модулятора 3 соединен со вторым входом однополосного модулятора 4, выход которого через подаватель 5 амплитудной модуляции, резонансный усилитель 6 и управляемый фазовращатель 7 соединен со вторым входом однополосного модулятора 3. С выхода резонансного усилителя 6 сигнал подается на вход фазового детектора 8, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 9 и выход которого соединен с управляющим входом фазовращателя 7 для осуществления его перестройки.

Данное устройство работает следующим образом.

При подаче на входы согласующих , блоков 1 и 2 опорног о и информационного сигнала и достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 6 в кольце, образованном блоками из модуляторов 3 и 4, подавителя 5, усилителя 6, фазовращателя 7, возбуждаются автоколебания некоторой частоты tO-tOg Я, где Wo частота настройки опорного генератора 9 и резонансного усилителя 6. Значение частоты автоколебаЧ1ий uj определяется при этом из условия баланса фаз и, таким образом определяется фазо-частотный характеристикой резонансного усилителя Ф(и)), фазовым сдвигом, вводимым управляемым фазовращателем 7 (Ф) и фазовь1м сдвигом сигнала при прохождении им однополюсных модуляторов 3 и 4.

Пусть сигнал на выходе управляемого фазовращателя 7 определяется соотношением

и

а опорный и информационный сигналы между которыми необходимо определить фазовый сдвиг, соотношениями

);

U -U orv топ

имнф-- ти«ф Кп %).

тииф

причем, интересующая нас разность фаз равна

(р

МЦ1 on;

в однополосном модуляторе 3 осуществляется перемножение сигналов Ug и и с выделением их разностной гармоники. В результате на выходе однополосного модулятора 3 имеем сигнал.

))-«.

А в результате вторичного преобразовния сигнёша в однополюсном модуляторе 4 на его выходе, имеем сигнал да

)

KHij onJ

)Таким образом, при прохождении однополосных модуляторов 3 и 4 сигн.ал и получает фазовый сдвиг,равный измеряемому фазов.ому сдвигу р.

Поскольку частота настройки резонансного усилителя 6 совпадает с частотой настройки опорного г-енератора 9, то при нулевом измеряемом фазовом сдвиге частота возбудившихся в кольце автоколебаний будет равна LOo. При этом, система ФАП,образованная фазовым детектором 8, опорным генератором 9 и схемой упраления управляемого фазовращателя 7, не будет вызывать изменения фазового сдвига, вносимого управляемы фазовращателем 7, поскольку фазовые соотношения между сигналом U и сигналом опорного генератора 9 сохраняются постоянными. Любое изменение ,измеряемого фазового сдвига Ч приводит к изменению равновесия в кольце с точки зрения сохранения услови баланса фаз. Изменение Ф приведет к тому, что условие баланса фаз выполняется уже на другой частоте, вследствие чего частота автоколебаний U) изменится.

Изменение U) относительно Шд точас приведет к появлению все возрастающего фазового сдвига между сигналом и и сигналом опорного генератора 9. Как бы ни было мало изменение частоты U) относительно U) возрастающий фазовый сдвиг обнаружится системой ФАП, выработается управляющее воздействие и фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 7, начнет тоже изменяться. Очевидно, восстановление частоты автоколебаний в кольце до значения tU-(jJo возможно лишь при выполнении равенства ,r-xp и,таким образом,по по сдвигу, вносимому фазовращателем можно судить об измеряемом фазовом сдвиге.

Формула изобретения

Компенсационный фазометр, содержщий опорный генератор, фазовый детектор, управляемый фазовращатель, согласующие блоки в канале опорного и информационного сигнала, последовательно соединенные с ним однополосные модуляторы, выход одного из которых соединен со вторым входом второго, а выход второго - со входом подавителя амплитудной модуляции, а также резонансный усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерени разности фаз и автоматизации процесса измерений, вход резонансного усилителя соединен с выходом подавителя амплитудной модуляции, а выход резонансного усилителя связан с фазовым детектором и, через управляемый фазовращатель, со вторым входом первого однополосного модулятора, выход опорного генератора связан со

вторым входом фазового детектора, выход которого соединен со вторым входом управляемого фазовращателя.

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 329481/ кл. G 01 R 25/04, 1970.