Фазометр с малым временем обращения к сигналам Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

(54) йАЗОМЕТР С МАЛЫМ ВРЕМЕНЕМ ОБРАЩЕНИЯ К СИГНАЛАМ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении фазового сдвига и амплитуд двух высокочастотных нап ряжений (в том числе и радиоимпульс ных) при малом (один период) времени обращения к ним. Известен радиоимпульсный фазометр обладающий малым временем обращения к сигналам, содержащий блоки ключей и запоминающих элементов, генераторы и низкочастотный фазометр l J. Однако этот фазометр имеет большу фазо-амшгатудную погрешность и не обеспечивает измерение амплитуд вхо ных сигналов. Известен преобразователь амплитуд сигнала (непрерывньго в пропорциональнь1й угол сдвига фаз, в котором с помощью фазовращателя и стабилизатора уровня формируют опорное напряжение, которое суммируют с измеряемым напряжением, а сдвиг фаз опорного И суммарного напряжений измеряют с : помощью фазометра 2. Условие обеспечения малых динамических погрещностей преобразова-г ния ограничивает применение преобр зо вателя для преобразования амплитуды радиоимпульсов в случае, когда дли тельность последних меньше времени установления преобразователя. Это является недостатком преобразователя, так как исключает его применение в радиоимпульсных фазометрах для определения поправки при коррекции фазоамплитудной погрешности. По технической сущности наиболее близким является фазометр радиоимпульсных- сигналов, содержащий низкочастотный фазоизмеритель, ко входам которого подключен двухканальный трансформатор спектра, содержащий генераторы стробирующих и считывамяцих импульсов и два измерительных каналаГз . Этот прибор имеет большую фазоамплитудную погрешность и не измеряет уровни входных радиоимпульсов, чт исключает возможность повьшения точности измерения фазового сдвига, путем внесения поправки в показания фазометра, которая равна фазо-амплитудной погрешности. Цель изобретения - повышение точности измерения.. Поставленная цель достигается тем что в фазометр с малым временем обращения к сигналам , содержащий фазоизмеритель и трансформатор спект ра, включающий в себя первый и второй измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блока ключей стробирования, блока зацоминающих элементов, блока ключей считывания и фильтра нижних частот, причем трансформатор спектра содержит также первый генера тор, выход которого соединен со стро бирующими входами блока ключей стро бирования обоих измерительных каналов, и второй генератор, выход которого подключен к управляющему входу блока ключей считывания первого измерительного канала, дополнительно введены сумматор , стабилйза тор уровня , фазовращатель и три коммутатора , причем первый вход сумматора соединен с выходом первого измерительного канала, а второйВХОД через третий коммутатор с первым входом фазоизмерителя и вы ходом стабилизатора уровня одновременно, а вход последнего подключен к выходу второго измерительного кан ла, при этом выход сумматора подсоединен ко второму входу фазоизмер теля, кроме того, выход второго генератора через фазовращатель подсое динен к первому входу первого комму татора, второй вход которого соединен с выходом второго генератора, выход первого коммутатора подключен к -управляющему входу блока ключей считывания второго измерительного канала, причем вход первого измерительного канала через второй коммутатар соединен со входом второго из мерительного канала. На чертеже представлена функциональная схема фазометра. Фазометр состоит из фазоизмерите ля 1, ко входам которого через сумматор 2 и стабилизатор 3 уровня под ключен трансформатор Д спектра, образованный первым 5 и вторым 6 измерительными канапами, первым 7 и вторым 8 генераторами, фазовращателем 9 и первым коммутатором 10. Каждый канал, например 5, содержит последовательно соединенные блок 11 ключей стробирования, блок 12 запоминающих элементов, блок 13 ключей считывания и фильтр 14 нижних частот. Кроме того, фазометр содержит второй коммутатор 15, соединенный со входами фазометра и входом второго измерительного канала 6, и третий коммутор 16, подключенный ко второму входу сумматора 2 и выходу стабилизатора 3 уровня, а выход фазоизмерителя f подключен к выходу фазометра. Блоки 11-13 содержат одинаковое число, например т, узлов. Каждый узел блока 11 ключей стробирования соединен измерительным входом со входом трансформатора спектра А, управляющим входом - с соответствующим, выходом первого генератора 7, а выходом - со входом одноименного запоминающего элемента блока 12 запоминающих элементов. Каждый узел блока 13 ключей считывания соединен измерительным входом с выходом, соответствующего запоминающего элемента блока 12 запоминающих элементов, упр вляющим входом - с соответствующим выхо-дом второго генератора 8, а выходомсо входом фильтра 14 нижних частот. В каждом измерительном канале вход- ной высокочастотный сигнал (радиоимпульс) преобразуется в низкочастотный квазинепрерьганьй сигнал следующим образом. После запуска ждущего первого генератора 7 на m его выходах формируются m коротких импульсов, сдвинутых во времени друг относительно друга на время ( период входного сигнала) и пространствен- . но разнесенных по выходам генератора 7. Под действием коротких импульсов, поступающих на управляющие входы ключей стробирования блока 11 ключей стробирования, осуществляется дискретизация входного сигнала, т.е. из входного сигнала выделяются m мгновенных значений равномерно распределенных в течение одного его периода. Мгновенные значения входного сигнала запоминаются в элементах блока 12 запоминающих элементов в виде постоянных уровней напряжения. Второй генератор 8 вырабатывает m периодических (период Т, который

больше Lj последовательностей импульсов. Импульсы каждой, например г-той, последовательности сдвинуты по фазе относительно предьщущей (}-1) последовательности на 2Т11/т и имеют скважность, равную т. Под действием выходных импульсов второго гнератора 8, поступающих на ключи считывания блока 3 ключей считывания, запомненные значения входного сигнала периодически и поочередн подаются на вход фильтра 14 нижних частот, с помощью которого ий сформированного описанным вьше образом ступенчато аппроксимированного сигнала выделяется первая гармоника. Амплитуда и фаза напряжения первой гармоники (выходного сигнала трансформатора 4 спектра) аналогичны соответствующим параметрам входного сигнала трансформатора 4 спектра, частота отличается в Т/Т раз, а д,г7ительность - более, чем в T/tj, раз где t и ТГ соответственно постоянная запоминания запоминающего элемента блока 12 запоминающих элементов и длительность входного радиоимпульса трансформатора 4 спектра.

Выходной сигнал второго измерителного канала 6 формируется аналогичным образом.

В такте измерения фазового сдвига (первый такт) коммутаторы находятся в положениях, обратных указанным на чертеже. Исследуемые высокочатотные короткие радиоимпульсы, поступающие на входы фазометра, преобразуются в трансформаторе 4 спектра в низкочастотные квазинепрерывные напряжения, фазрвый сдвиг которых измеряется с помощью фазоизмерителя 1. Поскольку набеги фаз в сумматоре 2 и стабилизаторе 3 уровня одинаковы, то измеренное значение 1 фазового сдвига равно искомому V с точностью, определяемой фазо-амплитудной погрешностью фазометра, т..е

4;, ду.

Для исключения фазо-амплитудной погрешности в фазометре предусмотрен режим,ее коррек1щи путем измерения уровней входных сигналов и внесения по результатам измерения уровней соответствующей поправки в результат измерения фазового сдвига. Если уровень опорного сигнала фазометра фиксирован, то для определения поправки достаточно измерить уровень другого входного сигнала.

В такте коррекции положения переключателей соответствуют указанным на чертеже. Входной сигнал в измерительных каналах 5 и 6 преобразуется в низкочастотные напряжения на их выходах. Если коэффициенты передачи каналов равны единице, то амплитуды низкочастотных напряжений будут равны амплитуде входного сигнала.

Фазы выходных низкочастотных напряжений трансформатора 4 спектра отличаются на угол oL , который задается близким к 90°с помощью фазовращателя 9. С помощью стабилизатора 3

уровня выходное напряженна второго измерительного канала 6 стабилизируется по амплитуде, например на уровне UQ,после чего поступает на первый вход фазоизмерителя 1 и

сумматора 2, где суммируется с выходным напряжением первого измерительного канала 5. Суммарное напряжение с выхода сумматора 2 поступает на второй вход фазоизмерителя

UxlUos4M(

(a,/uo)cosoeo- ; О)

Зависимость (1) линейна в достаточно щироком динамическом диапазоне и при градуировке в вольтах (мВ) может быть использована для оценки уровня входного радиоимпульса.

По значению V в фёзонзмерителе 1 определяют поправку и корректируют результат первого такта измерения в соответствии с к 4 - uf. Так ; как дЧ), ,(f. Корректированный результат измерения Фк фазового сдвнга входных сигналов фазометра подают на выход фазометра.

Таким образом, при незначительном усложнении повьш1ена точность фазометра за счет исключения фазо-амплитудной погрешности и расширены его функциональные возможности за счет обеспечения измерения амплитуды короткого радиоимпульса.

55

Формула изобретения

Фазометр с малым временем обращения к сигналам, содержащий фазоизмеритель и трансформатор спектра, включающий в себя первый и второй измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блока ключей стробирования, блока запоминающих элементов, блока ключей считывания и фильтра нижних частот, причем трансформатор спектра содержит также первый генера тор, выход которого соединен со стро бирующими входами блока ключей стробирования обо.их измерительных каналов, и второй генератор , выход которого подключен к управляющему вход блока ключей считывания первого измерительного канала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены сумматор,стабилизатор уровня, фазовращатель и три коммутатора, причем первый вход сумматора соединен с выходом первого измерительного каналЯ, а второй вход через третий коммутатор - с пер вым входом фазоизмерителя и выходом стабилизатора уровня одновременно, а вход последнего подключен к выходу второго измерительного канала, при этом выход сумматора подсоединен ко второму входу фазоизмерителя, кроме того, выход второго генератора через фазовращатель подсоединен к первому входу первого коммутатора, второй вход которого соединен с выпо.дом второго генератора, а выход первого коммутатора подключен к управляющему входу блока ключей считывания второго измерительного канала, причем вход первого измерительного канала через второй коммутатор соединен со входом второго измерительного канала. Источники информации, принятые во внк1яание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 488164, кл. G 01 R 25/08, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 178180, кл. G 01 R 25/00, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР ff 534700, кл. G 01 R 25/08, 1976.