Фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к фазоиэмерительной технике и может быть ис.пользовано при создании высокочастотных цифровых фазометров с преобразрванием частоты сигналов. Известен фазометр, содержащий аттенюаторы, переключатели, преобразователи частоты, избирательные усилители, формирователи в каждом канале, блок автоматической подстройки частоты, генератор кзвантукадих. илтульсов, пёресчетные элементы, симметрич ный триггер, реверсивный счетчик, блок управления, элемент И и цифрово отсчетный блок. В данном фазометре для уменьшения амплитудно-фазовой погрешности (АФП ) используется предварительное выравнивание амплитуд ис следуекых сигналов СП. Однако уравнивающиеаттенюаторы при работе в широком диапазоне часто вносят .собственные фазовые погреяанос ти, что не позволяет заметно уменьшить амплитудно-фазовую погрешность фазометра. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двух канальный фазометр. В каждом преобразовательном канале он содержит пос ледовательно соединенные входной бло и преобразователь частоты, выходы которых подключены к фазо-импульсному преобразователю, выходы которого соединены с реверсивным счетчиком, подключенным к цифровому регистрирующему блоку,, а также блок управления и генератор гетеродинного напряжения, подключенные соответствукяцим образом к преобразователям частоты, реверсивному счетчику и регистрирующему блоку. Для уменьшения амплитудно-фазовой погрешности в нем используется перестройка частоты гетеродина на удвоенную промежуточную частоту. Этот принцип позволяет уменьшить амплитуднофазовую погрешность 21. Однако в известном фазометре обеспечивается высокая точность измерения только при работе на одной фиксированной частоте. Целью изобретения является расширение частотного диапазона. Поставленная цель достигается тем, что фазометр, содержащий в двух преобразовательных каналах последовательно соединенные аттенюатор, преобразователь частоты, избирательный усилитель и усилитель-ограничитель, выходов которых подключены к первому фазовому детектору, выход которого через элемент И подключен к последовательно соединенньтм первому пересчетному элементу, реверсивному счет чику и цифровому регистрирующему бло ку, управляющие входьа которых подклю чены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока управления, кварцевый генератор, и дели,тель, в него введены второй и третий .фазовые детекторы, первый и второй управляемые генераторы, третий преобраэрватель частоты и второй пересчетный элемент, причем вход блока управления подключен .к выходу избирательного усилителя одного из каналов и к одному из входов второго фазового детектора, выход которого подключен к первому управляемому генератору, а второй вход - ко второму пеЕ)есчетному элементу, вход которого соединен с выходом кварцевого генератора и со вторым входом элемента И, выход третьего преобразователя частоты соединен с гетеродинными вхо дами преобразователей частоты преобг разовательных каналов, первый вход с выходом первого управляемого генератора, второй вход - с выходами второго управляемого генератора и де лителя, управлякиций вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а выход - с одним из вхо дов третьего фазового детектора, вто рой вход которого соединен с выходом второго пересчетного элемента, а выход - со входом второго управляемого генератора. На чертеже представлена блок-схем устройства. Фазометр содержит аттенюаторы 1 и 2, преобразователи 3, 4 и 5 частоты, избирательные усилители 6 и 7, усили тели-ограничители 8 и 9, фазовые.детекторы 10, 11 и 12, элемент И 13, пере.счетные элементы 14 и 15, реверсивный счетчик 16, цифровой регистрирующий блок 17, блок 18 управления кварцевый генератор 19, управляемые генераторы 20 и 21 и делитель 22. Устройство работает следующим образом. Входные сигналы U i п () U i n (.Чо ) через согласующие аттенюаторы 1 и 2 подаются на сигнальные входы преобразователей 3 и 4 частоты. На гетеродинные входы преобразователей 3 и 4 частоты поступает :напряжение Ur i п (u) «-tC) , которое получают путем гетеродинного преобразования сигналов управляемых генераторов 20 и 2-1, T.e.JJr. где. li и г частоты выходных сигналов управляемы генераторов 20 и 21. Оба генератора синхронизированы по промежуточной частоте опорным колебанием кварцевого генератора 19. В кольце фазовой автоподстройки частоты управляе-. мого генератора 21 содержится делитель 22. Поэтому при изменении его коэффициента деления частота управляемого генератора 21 изменяется с шагом, равным промежуточной частоте. Это позволяет по сигналу с блока18 управления периодически изменять частоту гетеродионного напряжения от ) . в результате гетеродинного преобразования частоты на входе избирательных усилителей 6 и 7 получают два низкочастотных напряженияU(, Uuj sln{u)npt+%- ); и. (м„ff. f) , разность фаз которых равна измеряемому фазовому сдвигу. Фазовый сдвиг между выходными напряжениями избира{тельных усилителей 6 и 7 в начале с помощью усилителей-ограничителей 8 и 9.и фазового детектора 10 преобразовывают во временной и.нтервал, а затем - в последовательность импульсов. На реверсивный счетчик 16 импульсов в один цикл измерения через пересчетный элемент 14 поступает суммарное число импульсов . Е ° Сг-JiP.) и)„р А, где Е - Количество фазовых интервалов в первом цикле измерения; . о круговая частота следования импульсов кварцевого генератора 19; К - коэффициент деления пересчетного элемента 14; измеряемый фазовый сдвиг; - фазо-амплитудная погреш. ность преобразователей частоты. В следующий цикл измерения из-да изменения частоты напряжения, поступающего на гетеродинные входы преобразователей 3 и 4 частоты на величину йшс К+и,р)- ()пp i фазовый сдвиг между низкочастотными напряисениями изменяет свой знак, а следойатель.но, количество импульсов .в этом случае равно ).(1, Знак фазо-амплитудной погрешности не меняется, так как при изменении частоты гетеродинного напряжения никаких изменений амплитуд сигналов в каналах фазод етра. не происходит. К концу второго цикла измерения в реверсивном счетчике 16 остается импульсов, равных 2 fo т. где Ти -г- - длительность цикла . Р измерения. Из (3) следует, что показание циф рового регистрирукадего блока 17 соответствует величине измеряемого сдвига фаз, независимо от степени не равенства амплитуд входных сигналов Предлагаемый фазометр работает с высокой точностью в широком часто ном диапазоне. Формула изобретения Фазометр, содержащий в двух преобразовательных каналах последовательно соединенные аттенюатор, преобразователь частоты, избирательный усилитель:и усилитель-ограничитель, нлходы которых подключены к первому фазовому детектору, выход которого через элемент И подключен к последог вательно.соединенным первому пересчетному элементу, реверсивному счет чику и цифровому регистрирующему бло ку, управляющие входы которых под- ключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блойа управления, кварцевый генератор и дели тель, отлич ающий с я тем. что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены второй и третий фазовые детекторы, первый и второй управляемые генераторы, третий преобразователь частоты и второй пересчетный элементj причем вход блока управления подключен к выходу избирательного усилителя одного из каналов и к ОДНОМУ из входов второго фазового детектора, выход которого подключен к первому управляемому генератору, а второй вход - к второму пере-, счетному элементу, вход которого coe.-i динеа с выходом кварцевого генератора и с вторым вхрдом элемента И, выход третьего преобразователя частоты соединен с гетеродинными входами преобразователей частоты преобразовательных каналов, первый вход - с-выходом первого управляемого генератора, второй вход - с выходами второго управляемого генератора и делителя, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления,-а выход - с одним из входов третьего фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго пересчетного элемента, а выход - с входом второго управляемого генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Скрипник Ю.А. Коммутационные цифровые измерительные приборы, М., Энергия, 1973, с. 107, рис. 4-1. 2.Скрипник Ю.А. Кок 4утационные цифровые измерительные приборы, М., Энергия, 1973, с.116, рис. 4-3