Фазометрическое устройство Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

Такое соединение введенных блоков позволяет одновременно ироизводить изм-ервкие фазового сдвига на высокой (рабочей) частоте без учета Целого числа периодов фазового сдвига и яа низкой (модуляционлой), где весь фазовый сдвиг заведомо «е превышает 2л. Путем сопоставления указанных фазовых сдвигов блока обработки выявляется целое число периодов фазового сдвига на высокой частоте, сум.ма которого с измеренным сдвигом на высокой частоте является полным фазовым одв|И;ло1М. При этом, сохраняя точность измерений, воз.мож,но измерение фазовьих сдвигов, Много выше 2л,. На чертеже дано предлагаемое устройство. О(НО состоит из .модулятора /, делителя Частоты 2 и фазового детектора 5, второго фазового детектора 4, демодз лятора 5, сумматора 6 с входными рез1истора1ми 7 и 5, блока обработки 9, второго суММатора /(. Работа фазометрического устройства заклЕОчается в том, что О|Сно1Вной сигнал перед задержкой модулируется 1модулятором / (например, амплитудная модуляция). Частота модуляци1И F определяется основалием делителя 2 частоты, выбираемым таиим образом, чтобы период частоты модуляции превышал максимально возможиое время задержки (раопростра«ения волны). Тогда задержанный си-лнал, подаваемый на входы демодулятора 5 и фазового детектора 3, та.кже модулирован. Фазовый детектор 3 вырабатывает напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу ф1 сигнала высокой частоты /, который Не содержит сведений о целом числе периодов сдвига. Второй фазовый детектор 4 сравнивает фазы сигнало в модуляциопной частоты Г-Цт, где т - коэффициент деления делителя. При этом задержанный сигпал предварительно демодулируется демодуляторОгМ 5. Выходное напряжение второго фазового детектора пропорпиодально фазовому сдвигу ф2 низкочастотных сигналов. Сумматор 6 находит разность напряжений, пропорциональных pi и ф2, при этом резисторы 7 и § выбирают так, чтобы сумма указанных напряжений была пропорциональна (тф2-1Ф1). Блок обработки 9 производит деление указанной разности на величину 2я и округление результата до ближайшего целого числа. Напряжение, прбпорциональное 1полученно1му целому чист р9 - лу я - -ч , суммируется вторым сум/1 матором 10 с напряжением первого фазового детектора 3 и вьгходное напряжение устроЙ1Ства пропор|ционально этой сумме. Общее время задержки сигнала (время раапрастрапения акустической волны) может быть выражено через полный фазовый сдвиг для высокой и низкой частот t- + Зтгср /Лср. Пр фавняв выражения 1 п 2, получаем л-Ьф1/2я тф2/2я, откуда целое число периодов Однако величины ф и особенно фз определены с некоторой погрешностью, к тому же погрешностью обладают сумматор 6, проиавадяп1,ий суммирование ф и ф2, а также блок обработки 9, производящий деление этой суммы на 2л. В результате число п, .вычИ.слевное по формуле (3) может оказаться не целым. Зная же, что п целое число по своей природе, мы вправе округлить результат до ближайшего целого числа, что и производит блок обработки 9. Выходное напряжение блока обработки 9 может быть эталонированным и, практически, не содержать погрещиость сум.марного фазового сдвига равна погрешности бф измерения сдвига высокочастотного сигнала, а диапазон измерения раощздряется на 2я, то есть в (1+«) раз, чем и достигается поставленная цель. Предложенное устройство позволяет существенно расширить пределы измерения фазового сдвига при сохранении точности измерений. Если же пределы измерения нет необходимости расширять, то увеличением частоты высокочастотного сигнала возможно повышение точности измерений IB т раз. Предельный выигрыш в расширении диапазона измерений завиоит от яогрешности бф используемых средств. Это обусловлено накоплением погрешностей бф1 и бф2 при увеличении пг в выражении (3). Следовательно для безошибочнопо округления реультата до п, а не до (/г 4-1) необходимо, ЧТОбы г(2 + Уз) - 0,5 (4) 2г. Для реальных фазометров класса I (бф1.бф2 0,01) -l%::i ОД т. е. ;п 313 Практически максималыный выигрыш достигается при более силыном выражении неравенства (4) и сО1Ставляет 80-100.

Формула изобретения

Фазометрическое устройство, содержащее два фазовых детектора и блок обработки, отличающееся тем, что, € целью расщярения 1а|Иа1пазона измерения фазовых ОДВ1ИГОВ, оно дополнительно снабжено делителем частоты, модулятором, демодулятюром, лервы.м cyiMiMaTOipOM с входными рез|И|Сторами и вторым (сумматором, иричем вход делителя частоты, модулятора и первого фазового детекггора соедин ен с зажимом для подключения оановного сигнала, выход делителя частоты ,соеди,нен с управляющим входом модулятора и вторым фазовым детектором, выходной зажим источника задержанного сигнала подключен

к входу первого фазового детектора непосредственно и второго фазового детектора-через демодулятор, а выходы фазовых детекторов соединены через входные р.еаисгоры с первым сумматорам, соединекным че,рез блок обработки с одним из входов .второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, а выход его является выходом устройства.

Источни-ки 1Ияформап;И1и, принятые во внимание при экспертнзе:

1.AsTOipcKoe свидетельтво СССР № 496508, жл. G 01 R 25/04, 1975.

2.Заявка ФРГ № 1766366, кл. 21 е 25/00, 1975.