Фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

- I .

Изобретение относится к фазоизме рительной технике и может быть использовано для контроля фазовых характеристик-четырехполюсников, в выходном сигнале которых содержится постоянная составляющая.

Известен фазометр, содержащий усилители-ограничители, дифференцирукядие цепи,блок усреднения, отсчетный блок фазы и индикатор знака .

Однако известный фазометр имеет низкое быстродействие по знаковому каналу и низкую точность измерения фазы, когда в контролируемом сигнале содержится постоянная составляющая .

Известен также фазометр, содер- ; жащий усилители-ограничители в опорном и измерительном каналах, соединенные с формирователем импульсов, и отсчётный блок фазы 2.

Известный фазсметр также имеет низкую точность измерения фазы, когда во входном сигнале содержится постоянная составляющая.

Цель изобретения ,- повышение точности измерения фазометра за счет исключения ё1мплитудно-фазовых погрешностей.

Для достижения поставленной це-. ли в фазометр, содержащий отсчетный .блок фазы, усилители-ограничители в измерительном и опорном каналах, соединенные с формирователем импуль-. сов, введены второй формирователь импульсоё, ждущий мультивибратор, дифференцирующая цепь, аналоговая запоминающая ячейка и интегрирующий блок, выход которого через аналоговую запоминакицую ячейку соединен qo входе отсчетного блока фазы, пердый управляющий ВХОД-,интегрирующего блока соединен с выходсм второго формирователи импульсов, а второй. - с выходом первого формирователя импульсов и со входом дифференцирукицей цепи, выход которой через ждущий мультивибратор соединен с управляющим нхо0 дом аналоговой запомингирыейячейки и с третьим управляющим входом интегрирукяцего блока, при этом входы второго формирователя импульсов соединены с выходами усилителей-ограничи5 телей. .

На фйг.1 приведена функциональная схема фазометраJ на фиг.2.- диаграммы напряжений, поясняющие работу 0 фазометра.. Фазометр содержит усилители-ограничители 1 и 2 в измерительном и опорном каналах, первый формировател 3 импульсов содержащий дифференцирующие цепи 4 ,- 7 из элементов, тран зисторные ключи 8 и 9, бистабильный мультивибратор 10,диоды 11 и 12.Вхо ды формирователя. 3 подключены к выходам усилителей-ограничителей 1 и и входам второго формирователя 13 импульсов, который включает в себя дифференцирующие цепи 14 - 17 из элементов, инверторы 18 и 19, ключи 20 и 21, бистабильный мультивибратор 22, который в отличие от бистабильного мультивибратора 10 первого формирователя 3 импульсов соединен с выходами ключей 20 и 21 своим положительным входом. Выходы формирователей 3 и 13 импульсов подключены к управляющим входам интегрирующего блока 23, содержащего операционный усилитель 24, конденсатор 25, резистор 26 и ключи 27 и 2Ь. Кроме того, в состав интегрирующего блока 23 входит источник 29 эталонного напряжения и уст. ройство обнуления интегрирующего блока 23, состоящее из ключа 30, бистабилБного мультивибратора 31, соединенного с. элементом 32 запуска мультивибратора 31. К выходу интегрирующего блока подключена аналоговая запоминающая ячейка, образованная ключом 33, конденсатором 34, бу ферным усидителем 35. К выходу аналоговой запоминающей ячейки подключен- отсчетный блок 36 фазы. Управля ющий вход аналоговой запоминающей ячейки черездифференцирующую . цепь 37 и ждущий мультивибратор 38 соединен с выходом формирователя 3. Фазометр работает следующим образом. При подключении входных зажимов фазометра к источйикам измеряемого и опорного напряжений на выходах усилителей-ограничителей 1 и 2 формируются прямоугольные импульсы. Фронты которых соответствуют моментам перехода входных синусоидальных сигналов через нулевые значения (фиг.2а и 26 соответственно). На участке 39-40 приведены диаграммы, когда постоянная составляющая во входном сигнале отсутствует, а диаг раммы участка 40-41 соответствуют т кому же фазовому сдвигу, но в изме. ряемом сигнале присутствует постоян ная составляющая . На выходах дифференцирующих цепей 4 -d и 14 - 17 формируются короткие остроконечные импульсы (фиг.2в и 2г соответственно). Т эанзисторные ключи 8 и 9 фазо метра отпираются короткими отрицате ными импульсами, поступающими н затворы, в результате этого на выходах ключей Ь и 9 фондируются короткие двухполярные импульсы (фиг. д), управляющие состоянием бистаильного мультивибратора 10-, формиующего отрицательные импульсы (фиг. е) . В составе формирователя 13 меются инверторы 18 и 19 и вследстие этого, ключи 20 и 21 отпираются моменты появления положительных мпульсов на выходах дифференцирующих епей 14-17. Импульсы, выделенные на выходах ключей 20 и 21 (фиг.2ж) управляют состоянием бистабильного мультивибратора 22, который формирует отрицательные импульсы (фиг.2з). При отсутствии постоянной составляющей импульсы на выходах бистабильных мультивибраторов 10 и 22 имеют одинаковую длительность, а при наличии постоянной составляющейразную. Однако суммарная длительность импульсов за один период входного сигнала одинаковая. Задним фронтом импульса муль- тивибратора 10 запускается ждущий мультивибратор 38, который формирует короткие отрицательные импульсы записи (фиг.2и), открывающие на время ключ 33. Элемент 32 запуска выделяет задний фронт импульса записи, которым опрокидывается бистабильный мультивибратор 31 (фиг.2к). В исходное состояние мультивибратор 31 возвращается передним фронтом импульса формирователя 13 (фиг.2к). Выходные импульсы мультивибратора 31 управляют работой ключа 30, который периодически обнуляет интегрирующий блок. С появлением первого импульса на выходе формирователя 13 (фиг.2з) открывается ключ 27 и вход интегрирующего блока подключается к эталонному источнику 29. В результате чего напряжение на выходе интегрирующего блока за время действия импульса нарастает по линейному закону (фиг.2л) После окончания импульса это напряжение сохраняется неизменным. С появлением импульса на выходе формирователя 3 (фиг.2а) открывается ключ 2В и напряжение на выходе-интегрирующего блока внОвь нарастает. По окончании этого импульсаформируется («мпульс записи (фиг.2и) и напряжение с выхода интегрирующего блока переписывается в аналоговую запоминающую ячейку (фиг.2м) . После этого интегрирующий блок обнуляется, а во время следующего периода процесс повторяется (фиг.2л). Величина фазового сдвига определяется отсчетным блоком 36 фазы путем измерения напряжения на выходе буферного усилителя 35.. Из диаграмм видно, что напряжение на выходе запоминающей ячейки (фиг.2м) одинаковое для участков 39-40 и 40-41. Таким образом устранено влияние постоянной составляющей на точность измерения фазы.

При необходимости юпределять знак фазового сдвига фазометр снабжают знаковым каналом, состоящим из последовательно соединенных ключа, бистабильного мультивибратора и индикатора знака фазы.

Технико-экономический эффект заключается в повышении точности оаботы фазометра за счет исключения погрешности, обусловленной постоянной составляющей входного сигнала.

Формула изобретения

Фазометр, содержащий отсчетный блок фазы, усилители-ограничители в измерительном и опорном ...каналах, соединенные с формирователем импульсов , отличающийся уем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены второй формирователь импульсов, ждущий

мультивибратор, дифференцирующая цепь, аналоговая запоминающая ячейка и интегрирующий блок, выход которого через аналоговую запоминающую ячейку соединен со входом отсчетноJ го блока фазы, первы ; управляющий вход интегрирующего блока соединен с выходом второго формирователя импульсов, а второй - с выходом первого формирователя импульсов и со Q входом дифференцирующей цепи, выход которой.через ждущий мультивибратор соединен с управляющим входом аналоговой запоминающей ячейки и с третьим управляющим входом интегрирую.щего блока, при этом входы второго 5 формирователя импульсов, соединены с выходами усилителей-01-раничителей.

; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 1 Авторское свидетельство СССР № 481854, кл..G 01 R 25/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР 631842, .кл. .G 01 R 25/00, 26.05.77.

П

ff 6

s г д e

)К 3 и

к