Одноканальное устройство сравнения амплитуд и фаз двух переменных напряжений Советский патент 1980 года по МПК H03K5/22 G05B1/01 

них боковых частот, на которую он ;илсгроон. Для т1одавле1шя несущей частоты перед избирательным усилиЧ-елем включен заграждающий, фильтр, настроенный на несущую частоту спектра. Амплитуда напряжения боковой частоты пропорционалБна разностей амплитуд и начальных фаз сравниваемы напряжений. В этом устройстве избирательный усилитель даже при большом коэффициенте усиления не насыщается неинформативной частью сигнала, которой являются колебания несущей частоты модулированного напряжения. Использование для усиления лишь информативной части модулированного напряжения (одной из боковых частот спектра позволяет сущесгвенно повысить чувствительность устройства. Полоса пропускания избирательного усилителя, настроенного на боковую частоту, незаивисимо от частоты переключений автоматического переключателя может быть очень узкой, поэтому такое устройство обладает высокой помехозащищенностью и малой, инерционностью (57.

Основным недостатком устройства является отсутствие раздельной индикации равенства амплитуд и начальных фаз сравниваемых напряжений, так как амплитуда напряжения боковой частоты определяется как разностью амплитуд, так и разностью фаз сравниваемых напряжений. Отсутствие раздельной индикации амплитудных и фазовых соотношений в сравниваемых напряжениях резко увеличивает время и погрешность уравновешивания измерительных схем сравнения и затрудняет автоматизацию таких устройств.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности сравнения.

Для достижения -указанной цели в одноканальноеустройство сравнения амплитуд и фаз двух переменных жений, содержащее автоматический переключатель, входами подключенный к клеммам устройства, выход его через посЛедоват.ельно соединенные заграждающий фильтр и избирательный усилитель подключен к входам двух синхронных детекторов, выходы которых соединены с отсчетными приборами, введены формирователь квадратурных напряжений, делитель частоты, избирательный усилитель, причем управляющие входы синхронных детекторов соединены с выходами формирователя квадратурных напряжений, вход которого через последовательно соедо1ненные делитель частоты и избирательный усилитель, подключен к выходу автоматического переключа. теля, управляющий вход которого подключен к одному из выходов формирователя квадратурных напряжений.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Автоматический переключатель 1 своими входами подключен к клеммам устройства. Выход автоматического переключателя 1 через последовательно соединенные заграждающий фильтр 2 и избирательный усилитель 3, настроенный на одну из нижних боковых частот модулированного напряженйя, подключен к входам синхронных

0 детекторов 4 и 5. к выходам детекторов подключены отсчетные приборы б и 7. Управлякщие входы синхронных детекторов 4 и 5 .соединены с выходами, формирователя 8, квадратурных

5 напряжений, вход которого через делитель 9 частоты избирательный усилитель 10, настроенный на несущую частоту модулированного напряжения, подключен к выходу автоматического

0 переключателя 1. Управляющий вход

автоматического переключателя 1 сое-. динен с одним из выходов формирователя 8 квадратурных напряжений.

Устройство работает следующим образом.

На входные клеммы поданы сравниваемые напряжения

in (ш1 t SP)

Z &у (iOt

В начальный момент одно из них, например Л , через замкнутый контакт переключателя 1 и избирательны усилитель 10 воздействует на делитель 9 частоты. Выходное напряжение делителя 9 частоты с частотой

ш W

Ргде 0} частота входных напряжений) / - коэффициент деления частоты

делителем 9;

расщепляется по фазе на два квадратурных напряжения формирователем 8. Одно из них воздействует на цепь управления переключателя 1, что и обеспечивает коммутацию сравниваемых напряжений с частотой Q , При непрердан6й работе автоматического переключателя 1 на его выходе формируется модулированное напряжение и ,. состоящее из последовательности пакетов входных напряжений U. и и2 , следующих друг за другом с частотой Я,. Спектр такого напряжения определяется выражением

его

S )t 1

Wt)-V,r,{cot) Zn-f

-

.E7,) ,

где n - номер гармоник прямоугольного (управляющего напряжения частоты коммутации i После тригонометрических преобра зований имеем U3(t)-.,:i(a}t ,„ i((t- } .:Lfu Т ao Hujt-fs - }Я1 - , Srl rrilL5 3 f - f TT (. J - frr r (&n-f)4,l ( f).t+ ygg 7 2 -при неравенстве амплитуд (U rnz и начальных фазУ ; У в спектре напряжения УЗ(t) появляются гармониче кие составляющие с боковыми (частота ми, равными сумме и разности частот входных напряжений и гармоник коммутирующего напряжения. Из спектра напряжения U (t) , с помощью избирательного усилителя 10 настроенного на несущую частоту :.спектра, выделяется напряжение с частотой о; , обеспечивающее непрерывную работу автоматического переключателя 1 с частотой JL . Спектр модулированного напряжения после прохождении через заграждающий филь 2, который настраивается на несущую частоту и) , содержит только состав ляющие с боковыми частотами (x)i(2n-1 Л .Избирательным усилителем 3 усиливается напряжение одной из нижних частот спектра, частота которой рав на частоте коммутации а)-(2п-1) Sc / Выходное напряжение избирательного усилителя 3 равно 71 - /С if Ггт ( - 2 4 27Гу- cod( - J номер гармоники модулированного напряжения, уси-г ливаемая избирательным усилителем 3/ ffg - коэффициент передачи заграждающего фильтра 2, - коэффициент передачи изби рательного усилители 3. После тригонометрических преобразований это напряжение представляем в виде ( ° « J «тг-г/ -/; ксо j / Поскольку сравнению подлежат напрят женин с близкими по значению амплиту дами (Uffii тц начальные фазы контролируемых (входных) напряжений малы ( sinf -Ч ; COS ) , то Z4:.fi.-Z7.)xtf//;5 Из полученного выражения видно, что квадратурные составляющие выходного напряжения i/ избирательного усилителя 3 взаимно независимы. Одна из них пропорциональна неравенству амплитуд, другая - разности фаз сравниваемых напряжений. Для раздельной индикации равенства амплитуд и фаз . выходное напряжение усилителя 3 Uj подают на синхронные детекторы 4 и 5. С формирователя квадратурных напряжений 8 на управляющие входы синхронных детекторов 4 и 5 поступают напргнжения, также находящиеся в квадратуре. Выходное напряжение синхронного детектора 4, измеряемое прибором 6, пропорционально разности фаз, а выходное напряжение синхронного детекторе, 5,измеряемое прибором 7 - разности амплитуд сравниваемых напряжений. В сравнении с известными устройст-. вами предлагаемое устройство позволяет производить раздельную индикацию равенства амплитуд и фаз двух переменных напряжений с повышенной точностью и высоким быстродействием. Формула изобретения Одноканальное устройство сравнения амплитуд и фаз двух переменных напряжений, содержащее автоматический переключатель, входами подключенный к клеммам устройства, выход его через последовательно соединенные заграждающий фильтр и избирательный усилитель подключен к входам двух синхронных детекторов, выходы которых соединены с отсчетньгми приборами , отличающееея тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности сравнения в устройство введены формирователь квадратурных напряжений, делитель частоты, избирательный усилитель, причем управ74яюИе входы синхронных детекторов соеинены с выходами формирователя вадратурных напряжений,вход котоого через последовательно соедиенные делитель частоты и избираельный усилитель, подключен к выходу втоматического переключателя, правляющий вход которого подключен

к одному из выходов формирователя квадратурных напряжений.

, . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 130115, кл, G 01 R 19/10, 1960.

2,Авторское свидетельство СССР № 121864 кл. G 01 R 17/10, 1959 прототип .