Устройство для измерения сдвигафАз B чЕТыРЕХпОлюСНиКАХ Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ В ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАХ вносимого исследуемым четырехполюсником. Цель изобретения - повы1чение точности. Для достижения поставленной цели устройство для измерения сдвига фаз в четырехполюсник ах, содержаидее фазонесдвигающий аттенюатор,входы которого подсоединены к выходам автоматического переключателя,генератор гармонических колебаний,усилитель, блок отсчета и счетчик,снабжено круговым Лазовращателем,, блоком согласования ,нуль-индикатором,Лаэовращателем,цифровой вычислительной машиной, арифметическим блоком,измерителем временных интервалов,первым,вторым и третьим дополнительньчми усилителими,токосьемником, первой, .второй и третьей магнитными головками,первым и вторым двигателями,первым и . вторым магнитными барабанами,причем выход генератора гармонических колебаний соединен со входом автоматического переключателя и входом кругового фазовращателя,выход исследуемого четырехполюсника через блок согласования соединен с первым входом нуль-индикатора,второй вход которого через последовательно соединенные фазовращатель и усилитель под соединен к выходу кругового фазовращателя,который механически связан с первым двигателем и первым магнитным барабаном,один из входов цифровой вычислительной маишны соединен с выходом нуль-индикатора,а второй вход и первый,второй и третий выходы - со ответственно с выходом арифметического блока и входами первого двигате ля и автоматического переключателя, первый и второй входы ариЛгиетическо го блока подсоединены к выходам сче чика и измерителя временных интерва лов, выход пе:5вой магнитной голОвки соединен через первый дополнительны усилитель с первыми выходами измери теля временных интервалов и счетчика,выход второй магнитной головки через второй дополнительный усилитель с вторым входом счетчика, третья магнитная головка через последовательно соединенные токосьемни и третий дополнительный усилитель соединена с третьим входом счетчика и:вторым входом измерителя временны интервалов,второй двигатель механич ки связан со вторым магнит.ным бараб ном и с третьей магнитной головкой, На фиг.1 изображена блок-схема устройства для измерения угла сдвиг фаз; на фиг.2 - временные диаграммы Устройство содержит исследуемый четырехполюсник 1 и фазонесдвигаю1чий аттенюатор 2.,автоматический переключатель 3,генератор 4 гармонических колебаний,усилитель 3,блок 6 отсчета,счетчик 7,круговой фаяовращатель 8,блок 9 согласования,нульндикатор 10,фазовращатель Jl, цифовую вычислительную машину 12, рифметический блок 13,измеритель 14 ременных интервалов,первый,второй третий дополнительные усилители 15,16 и 17,токосъемник 18,первую, вторую и третью магнитные головки 19/ 0 и 21, пер вый и второй двигатели 2 23,первый и второй магнитные барааны 24 и 25. Устройство работает следующим образом. Исследуемый четырехполюсник 1 подключается между первым выходом автоматического переключателя 3 и входом блока 9 согласования,устанавливается необходимая рабочая частота генератора 4. По команде от ЦВМ 12 автоматический переключатель 3 устанавливается в первое положение, при этом выход генератора 4 соединен со входом фазонезависимого аттенюатора 2,коэффициент передачи которого устанавливается равным коэффициенту передачи исследуемого четырехполюсника 1. Второй двигатель 2 , находярдийся в режиме непрерывного вращения, механически связан с вторым магнитным барабаном.25,3 непосредственной близости от которого находятся первая и вторая магнитные головки 19 и 20. На втором магнитном барабане 25 имеются две дорожки магнитной записи,на одной из.которых, воспроизводимой первой, головкой 19,равномерно записаны магнитные метки (всего 36000 меток), угловое расстояние между которыми равно 0,01° (фиг.2А), на другой дорожке,воспроизводимой второй головкой 20,записана одна магнитная метка {,фиг.2В) . Магнитный барабан 24 механически соединен с третьей магнитной гсгловкой 21 ,находящей ся в непосредственной близости от барабана 24,механически связанного с круговым фазовращателем 8. На барабане 24 имеется одна довожка магнитной записи, на которой записана одна магнитная метка (фиг.2С). Импульс, считываемый головкой 20,является импульсом старт,при поступлении которого на счетчик 7 начинается счет импульсов, считываемых головкой 19, а импульс, поступающий с выхода голозки 21 - импульсом стопдля счетчик а 7. Количестйо импульсов N,зафиксированное счетчиком 7 между импульсами старт и стоп..соответствует углу поворота ротора кругового фазовращателя 8. Одн-: ; погрешность измерения угла поворота сосгавляет в этом случае 0,01. Для снижения погрешности измерения.угла поворота до 0,001° импульс стоп с головхи 21 доступа-, ет на вход измерителя 14 временных интервалов и запускает его. Влижайший импульс,считываемый головкой 19,; является импульсом стоп для измеритеИзмеренный временный интер вал обозначим С , измеритель 14 измеряет временный интервал Т между N и N + 1 импульсами,считываемыми головкой 19. Коды измеренных временных интервалов Т и Сл и числа - 1 поступают на входы арифметического блока 13,вычисляющего угол по: ворота ротора КФВ по формуле ,а..01°.(Ь) . Код угла поворота Х вводится и хранится ЦВМ 12. Фазовра1иателем 11 устанавливается нулевое показание нуль-индикатора 10,по команде ЦВМ 12 переключатель 3 соединяет выход генератора 4 со входом исследуемого четырехполюс ника 1,а двигатель. 22,вращая ротор КФ 8,устанавливает нулевое показани 11ндикатора 10,счетчик 7 заЛиксирует . импульсов между импульсами старт и стоп,считываемыми головками 19 и 21,а измеритель 14 определит в менные интервалы с и 1Г ,ариЛме тический блок 13 вычисляет и вводит код угла поворота ротора фазовращателя 8 в память ЦВМ 12, вычисляемый по формуле ,cH°.(%i) . Аналогичные операции повторяются k раз,выбирая различные начальные значения х. ,в зависимости от необходимой точности измерения угла сдвига фаз исследуемого четьрехполюсника 1,при этом в памяти 1ЩМ 12 накапливается k значений разностей х - X.. Зависимость угла сдвига фаз Ч от угла поворота ротора выражается фор мулой. . (х) где f (х) - мультипликативная погреш ность фазовращателя 8. Для определён 1язначёния угла сдв га фаз д /вносимого исследуемьм чет1й)ехполюсником 1,ЦВМ 12 решает .систему из k линейных уравнений с k неизвестными: К/2. ,дЧ Р {A.(cosjx-cosjX)l+ Е (Bj- injXт 1 I -Sinj-X J) .-(CQSX;-c(Kjx.)nfB.(stn3X-s nj)(iJt х;-х.. j--f ti ч i I - t III I II1 .,(cosjX;-cosi;()),-(sinJ ;-iKnjX где A . и В . - амплитуды косинусной и синусной составляющей 1 -ой гармоники кривой/(х) Точность определения угла сдвига фаз дЧ составляет 0,ООВ°при , диапазон рабочих часто устройства 1-10000 кГц. .Лормула изобретения Устройство для измерения сдвига фаз в четырехполюсниках,содержащее фазонесдвигающий аттенюатор,входы которого подсоединены к выходам автоматического переключателя,генератор гармонических колебаний,усилитель, блок отсчета и счетчик, отличающееся тем,что, с целью повышения точности,оно,снабжено круговым фазовращателем,блоком согласования, нуль-индикатором, фазовращателем, цифровой вычислительной машиной, арифметическим блоком,измерителем временных интервалов,первым,вторым и третьим дополнительными усилителями, токосьемником, первой, второй и третьей магнитными головками,первым и вторым двигателями,первым и вторым магнитными барабанами,причем выход генератора гармонических колебаний соединен со входом автоматического переключателя и входом кругового фазовращателя,выход исследуемого четырехполюсника через блок согласования соединен с первым входом нульиндикатора, второй вход которого через последовательно соединенные усилитель и фазовращатель подсоединен к выходу кругового фазовращателя, который механически связан с первым двигателем и первым магнитным барабаном, один из входов цифровой вычислительной машины соединен с выходом нуль-индикатора,а второй вход и первый, второй и третий выходы соединены соответственно с выходом арифметического блока и входами первого двигателя и автоматического переключателя, первый и второй входы арифметического блока подсоединены к выходам счетчика и измерителя временных интервалов,выход первой магнитной головки соединен через первый допол-о нительный усилитель с первыми выходами измерителя временных интервалов и счетчика,выход второй магнитной головки через второй дополнительный усилитель соединен с вторым входом счетчика,третья магнитная головка через последовательно соединенные токосьемник и третий дополнительный усилитель соединена с третьим входом счетчика и вторым входом измерителя временных интервалов,второй двигатель механически связан со вторым магнитным барабаном и с третьей магнитной головкой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 444129,кл. G 01 R 25/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 316029,кл. G 01 R 25/00, 1970.