Способ передачи размера единицы угла сдвига фаз и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

фаз на основной эталонной и калибро ванной частотах. Устройство, реализ ющее способ для передачи размера ед ницы угла сдвига фаз, содержит этал ный фазовращатель, образцовый измер тельный генератор, синхронизированные между собой основной и дополнительный синтезаторы частот, сдвоен 1Ый двухпоэиционный переключатель, три формирователя импульсов, две фиксирующие схемы совпадений, триггер, схему совпадений фаза, схемусовпадений период, одинарный двухпозиционный переключатель и счетчик импульсов 2. Недостатком известного способа и устройства его реализующего является наличие значительных погрешностей, обусловленных нелинейностью значений угла фазового сдвига от показаний шкал эталонного фазовращателя и образцового двухфазного измерительного генератора, как нелинейнортью показаний шкалы устройства для передачи размера единицы угла сдвига .фаз, а также ограниченным частотным диапазоном. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона. Указанная цель достигается тем, что способ передачи размера единицы угла сдвига фаз, основанный на синхронизации рабочих частот образцовой меры первого разряда и образцовой меры второго разряда, рабочую частоту выходных сигналов образцовой меры второго разряда приводят к рабочей частоте выходных сигналов образцовой меры первого разряда и выводят на не стабильное приращение угла сдвига фаз,.которое после этого уравновешивают. углом сдвига фаз, вносимым образцовой мерой второго разряда, повторяют операции, вводя стабильное приращение угла сдвига фаз на рабочей частоте и сигналов образцовой меры второго разряда, определяя таким образом зависимость угла сдвига фаз на выходе образцовой меры второго разряда от угла сдвига фаз на выходе образцовой меры первого разря- да и градуируют шкалу меры второго разряда в значениях единицы угла сдвига фаз меры первого разряда. Устройство, реализующее способ, содержащее образцовую низкочастотную меру первого разряда со шкалой, -высокочастотную меру второго разряда со шкалой, основной и дополнительный синтезаторы частот, входы которых соединены, снабжено преобразователем частоты, высокочастотным и низкочастотным фазовращателями, фазЬиндикатором, стандартом частоты, электронной вычислительной машиной, дисплеем и делителем частоты, причем входы обоих синтезаторов частот соединены с первым выходом стандарта частоты, второй выход которого через делитель частоты подсоединен к одному из входов образцовой низкочастотной меры первого разряда, выход основного синтезатора частот соединен с входом высокочастотной образцовой меры второго разряда, а дополнительного синтезатора - с третьим входом преобразователя частоты, первый вход которого через высокочастотный фазовращатель, а второй - непосредственно подсоединены собственн 6 к первому и второму .выходами вы сокочастотной образцовой меры второ го разряда, первый выход преобразователя частоты через низкочастотный фазовращатель соединен с вторым.входом образцовой низкочастотной мерой, первого разряда, выход, которой и второй выход преобразователя частоты подсоединены соответственно к первому и второму входам фазоиндикатора, выходьа шкал высокочастотной образцовой меры второго разряда и об разцовой низкочастотной меры первого разряда соединены соответственно с первым и вторым входами электронной вычислительной машины, соединенной с дисплеем. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит низкочастотную образцовую меру 1 первого разряда со шкалой 2, высокочастотную образцовую меру 3 второго разряда со шкалой 4, основной 5 и дополнительный 6 синтезаторы частот, преобразователь 7 частоты, высокочастотный и низкочастотный фазовращатель 8 и 9, фазоиндикатор 10, стандарт 11 частоты, электронную вычислительн то машину 12, дисплей 13 и делитель 14 частоты. Устройство, реализующее заявляемый способ, работает следующим образом. Шкала 4 высокочастотной меры 3 второго разряда устанавливается в положение jui . С помощью низкочастотной меры 1 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10. Низкочастотным фазовращателем 9 вводится приращение угла сдвига фаз AJ , основное требование к которому - высокая стабильность значения во времени. С помощью шкалы 4 высокочастотной меры 3 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10. Показание шкалы 4 в. этом положении равно JU . Выбирая jUiM L проводим подобные операции N раз. Число операций определяется, г.Лавным образом, спектром частот преобразователя 7 частоты. Как показывают результаты эксперимента, для достижения погрешности передачи размера единицы УСФ порядка 0,OlN лежит в пределах 15-20. При этом получим N Пар значений JDiL-jJlJ, . Значиьюсть значений угла сдвига фгСэ между выходными сигналами преоб разователя 7 частоты от показаний шкалы 4 высокочастотной меры 3. имеет следующий вид ). где ju. - показание шкалы 4 ; - нелинейная часть зависимост )- значение УСФ между выходным сигналами преобразователя 7 частоты. Используя полученные N пар разностей jUt -Jt, функция f (jt) определяется в виде обобщенного многочлен jb, равного )(4),(y)-.Czfi(v;)-v... Сцлрм() , где ф, , ф... (ц - система ортогональ ных функций, напри мер полимеров Чебы шева. . , Для этого значения N пар разност вводятся и хранятся в памяти электронной вычислительной машины 12, ко горая для определения § (jj.) решает систему из N линейных уравнений с N неизвестными, имеющую вид: у f 1И jt. ji. .(рз)-У(яз) , (м„)| УN-JHн, : Определенные таким образом параметfta {jL) хранятся в памяти электронiной вычислительной машины 12. Шкала 4 высокочастотной меры устанавливается в положение jU., а с помощью низкочастотной меры 1 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10. Высокочастотным фазо вращателем 8 вводится приращение значения угла сдвига фаз до., основное требование к которому - стабиль ность значения во времени. Затем шкала 4 устанавливается в положение при котором показание фазоиндикатор 10 равно нулю. Обозначим это положе ние Д. Выбирая значения L-V.j(. проводим данные операции N раз. При этом получим N пар разностей Ji jU;./ которые вводятся и хранятся в памяти машины 12. Зависимость значений угла сдвига фаз между сигналами преобразователя , частоты 7 имеет вид (V JU AJX , где Д(ц) нелинейная часть зависимости;d - значение УСФ между выход (1И сигналами ВЧ меры. Используя полученные N пар разностей jli-jli, определим функцию & (и) в виде обобщенного многочлена ь, равного - , , КчЬ с ,, (yj)-с Ч гСЧ- - Ч) . С этой целью пашина 12 решает систему из N линейных уравнений с N неизвестными, имеющую следующий вид; дсс+А ai{(pu(MiVipi.(Mi).jai-juii д л Ы)-Ф1(Я4)) /1 -Jij дл |й-4 р1(/0-ф1-() , Определенные таким образом параметры д ) хранятся в памяти машины 12. Используя найденные зависимости §(д, л () , машина 12 определяет зависимость между величинами ос и д в следующем виде: с.(у) . Функция (у) с использованием частичной суммы ряда Лагранжа определяется мини-ЭВМ 12 в виде обобщенного многочлена вида J()iP(4bcif 2(n) - NtprtC Для этого электронно-вычислительная машина производит определение (()f) по следующей формуле: )))(Jf)(ifV-fC rt, где (f) / Д (у) - значения производных функций f (jf) л(у), соответст- . венно. После проведения этих вычислений шкала 2 1 и шкала 4 меры 3 выставляются в нулевые значения, а фа-зовращателем 9 устанавливается нулевое значение фазоиндикатора 10. Значение . (у) при принимается равным нулю. Шкала 2 НЧ меры I устанавливается в положение Jt(, это соответствует значению УСФ между входными сигналами НЧ меры 1, равному . Затем с помощью ВЧ меры 3 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10. Показание шкалы 4 меры 3 при этом равно л.я . Расчитывается значение функции (j) для )УЛ. Значение -( (} прибавляется к значению , что соответствует значению угла сдви-га фаз между выходными сигналами меры 3, равному о(.. К показанию шкалы 4 меры 3 jt прибавляется величина ( УЛ) , т.е. наносится новая нелинейная шкала в единицах угла сдвига фаз меры 1, либо составляется таблица поправок к шкале высокочастотной меры. Количество таких операций определяется числом поверяемых точек. Точность передачи размера единицы угла сдвига фаз определяется стабильностью стандарта частоты (например 41-50), равной 3. , чувствительностью фазоиндикатора и ценами делений шкал. Если выбрать чувствит.ельность фазоиндикатора 0,002 0,003 и цены делений шкал низко и высокочастотной меры 0,001 , то погрешность передачи размера единицы угла сдвига фаз не превысит 0,01 в ., диапазоне рабочих частот до 10 МГц.