Устройство для измерения фазы Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к уст-: ройствам- для измерения фазовых сдвигов быстГропротекаю цих процессов, и может быть использовано Б экспериментальной физике и биологии.

Функционирование ряда биологических структур (мышц, нервных тканей и т.д.) связано с быстрыми изменениями их механических свойств. Эти свойства обычно исследуются методами периодического нагружения, где информация о механическом состоянии системы заключена в сдвиге фазы периодической силой.и смещением. Поскольку исследуемые в биологических объектахпроцессы имеют характерные времена, сравниваемые с периоде колебаний, возникает необходимость быстро в заданном интервале времени регистрировать фазовременную зависимость, соответствующую выбранному участку процесса.

Известно устройство для исследования быстроизменяющихся фазовых соотношений, состоящее из трех сопротивлений, двух диодов и конденсатора 1.

Это устройство позволяет производить измерение фазы в конце каждого периода колебаний исследуемых сигналов. Амплитуда выходного напряжения данного устройства пропорциональна сдвигу фаз исследуемых сигналов.

Недостатками известного устройства являются неоднозначность фазовой характеристики, т.е. они позволяют различить положительный и отрицательный сдвиг фаз, и низкая точность измерений при сдвиге фаз, равном 1180, за счет существования определенного напряжения отпирания диодов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения фазы, содержащее генераторы импульсов, развертки качающейся частоты

и пилообразного напряжения с периодом, равньм периоду исследуемого сигнала, причем сигнал с генератора развертки подается на пластины горизонтального отклонения электроннолучевой трубки (ЭЛТ), сигнал с . генератора пилообразного напряжения подается на пластины вертикешьного отклонения ЭЛТ, на модулятор яркости луча подается точечная импульсная отметка с выхода генератора.

арактеризукщая сдвиг фаз в исследуеой цепи 2.

Недостатком указанного устройства является то, что при исследовании фазовременной характеристики быстропротекающих процессов, к нему необходимо подключить дополнитель-ное регистрирующее устройство, однако выделение определенных заданных частков фазовременной характгеристики требует большого времени и связано с большой ошибкой измерения.

Цель изобретения - уменьшение времени измерения при исследовании фазовременных характеристик быстропротекающих процессов.

Указанная цель достигается тем, то в устройство, содержащее задаюий генератор, подключенный к исслеуемому объекту, первый генератор инейно изменяющегося напряжения, оединенный с горизонтально отклоняюими пластинами электроннолучевой рубки, второй генератор линейно изеняющегося напряжения,, соединенный с вертикально отклоняющимися пластинами электроннолучевой трубки, ввеены блок запуска, два усилителя-ограничителя, один из которых подключен к выходу задающего генератора, другой - к выходу исследуемого объекта, выходы усилителей соединены со входами блока сложения, выход которого подсоединен к входу модулятора яркости электроннолучевой трубки и ко второму генератору линейно изменяющегося напряжения через первь1й блок задерх ки, блок запуска подключен к исследуемому объекту и через второй блок задержки - к первому генератору линейно изменяющегося напряжения.

На фиг. 1, изображена блок-схема устройства; на фиг,2 - эпюры, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 исследуемых сигналов, состоящий из задающего генератора 2 и исследуемого объекта 3, два усилителя-ограничителя 4 и 5, блок 6 сложения, осциллограф 7, содержащий усилитель 8, блок 9 задержкиj ждущий генератор 10 линейно изменяющегося напряжения с соданной длительностью импульса, электроннолучевую трубку 11, осциллограф 12, содержащий блок 13 задержки, ждущий генератор 14 линейно изменяющегося напряжения заданной длительности, электроннолучевую трубку 15 и блок 16 запуска.

Устройство работает следующим образом.

в начале измерения с блока 16 запуска подают сигнал,запуская процесс в исследуемом объекте 3 (фиг.2а),сопровождающийся изменением фазового сдвига. Сигналы с генератора 2 поступают на вход исследуемого объекта 3, а также в усилительограничитель 5 (фиг.26), который

формирует прямоугольные импульсы (фиг.2г), поступающие на первый вход блока 6 сложения. Сигнал, прошедший через исследуемый объект 3 (фиг.2в) проходит через усилитель-ограничитель 4 (фиг.2д) и поступает на второй вход блока 6 сложения. Блок 6 сложения формирует импульсы (фиг.2е) длительность которых пропорциональна сдвигу фаз в исследуемом объекте 3. Сигнал с блока б сложения через усилитель 8 поступает на вертикально .отклоняющие пластины электроннолучевой трубки и осциллографа 7 и на вход модуляции яркости луча ЭЛТ 1 осциллографа 12. Сигнал с блока б сложения поступает также на блок 9 задержки. Длительность задержки устанавливается равной t ij, у где 4 - выбранное начало шкалы фазы период исследуемого сигнала. Сигнал с выхода линии згщержки (фиг.2ж) передним фронтом запускает ждущий генератор 10 линейно изменяющегося напряжения, длительность импульса которого (фиг.2з) устанавливается равной Та- ЬорТ, где 2 значение сдвига фаз на KOHeit шкалы фазы С выхода генератора 10 пилообразные импульсы поступают на горизонтальноотклоняющие пластины ЭЛТ 11 и вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ 1 (на фиг. 2з жирной линией показана, подсвеченная часть импульсов на экране ЭЛТ 15) . Установка величин t и ITs контролируется по изображению на ЭЛТ 11

Сигнал запуска (фиг.2а) блока 16 запуска через блок 13 задержки (фиг.2и) поступает на вход ждущего генератора 14 линейно изменяющегося напряжения (фиг.2к) заданной длительности, с выхода которого -подается на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 15. Длительность времени задержки t на блоке 13 задает начало шкалы времени, длительность импульса генератора 14 определяет t - конец шкалы времени (фиг.2к).

Формула изобретения

«

Устройство Для измерения фазы, содержащее задающий генератор, подключенный к исследуемому Объекту, первый генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки второй генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный с вертикально отклоняющимися пластинами электроннолучевой трубки, отличающееся тем,что,с целью уменьшения времени измерения при исследовании фазовременных характеристик быстропротекающих процессов, оно снабжено блоком запуска, двумя усилителями-ограничителями, один из которых подключен к выходу задающего генератора, другой - к выходу исследуемого объекта, выходы усилителей соединены с входами блока сложения, выход которого подсоединен к входу модулятора яркости электроннолучевой трубки и ко второму генератору линейно изменяющегося напряжения через первый блок задержки, блок запуска

подключен к исследуемому объекту и через втсэрой блок задержки - к первому генератору линейно изменяющегося напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 172375, кл. G 01 R 25/00, 1У63.

2.Измерения в электронике. Справочник. Под ред. Б.А. Доброхотова, М.-Л., Энергия, 1У65, т.2, с.17.