Измеритель разности фаз Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к радиоизмерителБной технике и может быть использовано в фазометрии.

По основному авт. св. № 516000 известен измеритель разности фаз, содержащий последовательно соединенные коммутатор, линейный фазовый детектор, избирательный усилитель частоты коммутации, синхронный детектор, регистрирующее устройство, а также управляющий триггер, дискриминатор, два последовательно соединенных одновибратора, один из которых соединен своим входом с управляющим триггером, и логический трехвходовый элемент И, который по двум входам связан с выходами одновибраторов, а по третьему - с дискриминатором, при этом фазовый детектор соединен с источником входных сигналов непосредственно и через коммутатор, который, в свою очередь, подключен к управляющему триггеру и синхронному детектору 1.

Недостатком известного измерителя разности фаз является снижение точности измерения при воздействии дестабилизирующих факторов

(старение элементов, флюктуация температуры, напряжения питания, влажности).

Воздействие указанных факторов вызьтает изменение параметров блоков, входящих в измерительный тракт и определяющих его метро гогические характеристики. Так, изменение параметров избирательного усилителя частоты коммутации, которое обуславливает расстройку резонансной частоты усилителя относительно частоты коммутации управляющего триггера, вы10зьшает не только прямой эффект - уменьшение коэффициента уошения резонансного усилителя, но и влияет на коэффициент передачи. (жнхро1шого детектора, который является функцией от косинуса угла фазового сдвига меж15ду входным напряжением детектора и опорным напряжением. Следствием этого является низкая точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз.

20

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель разности фаз, содержащий коммутатор, линейный фазовый детектор, избирательный усилитель частоты коммутации, синхронга ш детектор; регйстпируюгдее устройство, управляющий триггер, дискриминатор, два поспедовательно coeAiiiieunbix одновибратора, логический трехвходовый элемент И, причем фазовый детектор соединен с источниками входных сигналов непосредственно и через коммутатор, который по двум входам подключен к управляющему 1риг.геру и сиихро пюму детектору, связанному с избирательньгм усилителем час.тоть5 коммутации и регистрирующим устройством, один 13 одновибраторов соединен двумя зходами с синхронш 1м детектором коммутатором и управляющим триггером, лопргеский треквходовый элемент И по двум входам связан с выходами одновибраторов, а по третглму - с дискриминатором, введен фазовый дискриминатор, выход которого подключен к управляющему входу оддовибратора, соединенного другим своим входом с синхронным детектором, коммутатором и jotpaBЛЯЮ1ДИМ триггером, а входы дискриминатора подклюжкы к выходу избирательного усилителя 15 управляющего триггера. На чертеже гфедставлена фуикииональная схема предлагаемого измерителя разности фаз. Устройство содержгг комрлухатор 1, линейный фазсвъш j vOTeKTop 2, i-i:36HpaienbHbrii усилитель 3 частоты коммутации, синхро1шый детектбр 4, регмстриругошкй прибор 5, управляющий триггер 6, /шскригуЕттиггор 7, логичееKHti тре шходовый энемеггт И 8. одаовибратор 9, упрглляемьтй одковибратор 10 и фазовый дискриминатор И. Устройство работает сзт.едущидим. образом. Исследуемые сигналы поочередно с частотой кoм 5yтaции подключаются к линейноь у фаBOBOivry детектору 2. При этом в сдан такт коммутации к фазовому детектору 2 поддслючаются сигналы Uj и Ui, в другой такт на входь детектора подается сигнал U. В резул тате коммутат.НП-; па выходе фазового детекто ра 2 образуется прямоугольное напряжение с частотой коммутации и аг11Ш1Итудой, пропорщюналыюй измеряемой разности фаз. Избирательш 1Й усилитель 3 выделяет и усиливает первую гармонику этого напряжешш. С выхода избирательного усилителя 3 сигнал поступа ет на синхронньш детектор 4, постоянная составляющая выходного напряжения которого пропорциональна разности фаз сравниваемых сигналов. Генерация импульсов для }Т1равления комм татором 1 и синхро шым детектором 4 осуществляется следующим образом. Импульсы с выхода дискриминатора 7 поступают на логический трехвходовьш элемент И 8, открыты в начальный момент времени по двум другим входам. Это позво-ляет первому из импульсов пройти через открытый логический элемент И 8 и опрокинуть триггер 6 в противоположное состояние. Перепад напряжения с одного из плеч триггера 6 опрокинет в неустойчивое состояние на время Т управляемый одновибратор 10, носле чего дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 8 прекращается. Через время т управляемый одновибратор 10 возвращается в исходное состояние и опроки- дьгвает при этом в неустойчивое состояние на время одновибратор 9. После возврата од1товибратора 9 через время Г2 в исходное состояние к входам элемента И 8 снова приложено открывающее напряжение. Очередной импульс с дискриминатора 7 поступает на счетиый вход триггера 6 и опрокидьшает его в исходное состояние. Управляемый одновибратор 10 снова перебрасьгвается в неустойчивое состояние, и весь процесс повторяется сначала. Поскольку запуск триггера 6 происходит импульсами, соответствующими моменту перехода одного из входщ)1х сигналов через нуль, то период следования выходных импульсов кратен частоте исследуемых сигналов. При этом частота коммутации определяется временем задержки Т и г одновибраторов и постояина во всем диапазоне исследуемых сигналов, в случае равенства нулю напряжения на регулирующем входе управляемого одновибратора 10. При номинальных значениях параметров блоков измерителя имеет место равенство резонансной частоты соо избирательного усилителя 3 частоте коммутации О вырабатьшаемой управляемым триггером 6, выходное напряжение фазового дискриминатора И при этом равно нулю и не оказьшает влияния на время TI задержки управляемого одновибратора 10. Однако если в результате изменения параметров избирательного усилителя 3 или любого из одновибраторов 9 или 10 произошло рассогласование резонансной частоты w о усилителя 3 и частоты коммутации J2, задаваемой результирующей задержкой т TI +12 одновибраторов 9 и 10, то на выходе фазового дискриминатора 11 появляется напряжение. Величина этого напряжения определяется абсолютной величиной расстройки (WQ - fi ), а знак - направлением расстройки (вверх или вниз относительно со о). Выходное напряжение фазового дискриминатора 11, воздействуя через регулирующий вход управляемого одновибратора 10, изменяет длительность задержки TI, таким образом, что результирующая задержка т TI + Тз становится равной величине, обратно пропорциональной истинному значению резонансной частоты tjQ усилителя 3. Таким образом, в результате действия цепи автоподстр.ойки, образованной вновь введенным фазовым дискриминатором, влияние дестабилизирующих факторов существенно ослабляется. 58 тем самым осуществляется стаби;шзация результирующей чувствительности измерителя разности фаз, чтов конечном счете приводит к повышению точности измерения при сохранении всех преимуществ известного -устройства. Формула изобретения Изме{жтель разности фаз по авторскому свидетельству N 516000, отличающийс. я тем, что, с целью повыщения точности. в него введен фазовый дискриминатор, выход которого подключен к управзмющему входу одновибратора, соедииеиного другим своим входом с синхронным детектором, коммутатором и управляющим триггером, а входы дискриминатора подключены к выходу изби рательного усилителя и управляющего триггера. Источники информации, принятые во внимание прм экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 516000, кл. G 01 Я 25/00, 1974.