RU1817036C - Способ определени фазового времени задержки и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

без изменени  амплитуды смещенных по частоте высокочастотных колебаний.

В случае распространени  модулированного сигнала в электрической цепи а направлении , при котором непззимна  задержка Л г суммируетс  с линейной задержкой т0. т.е. ri г0 +Лг направление модул ции выбирают отрицательным а) - Q и высокочастотный сигнал принимает вид

U3(t)-Um3Cos(w-Q)t-tyJi . (1) Высокочастотный модулированный сигнал (1) лроходит через электрическую цепь с фазовой задержкой л и ослабл етс  до значени 

U4(t)- KlUm3COS{(a-Q)(t-ri)+$Pl (2)

где Ki - коэффициент передачи электрической цепи.

Перемножают непосредственно высокочастотные сигналы с выхода и входа электрической цепи при выбранном направлении распространени  модулированного сигнала

U3(t)U4(t)KUJm32X .

х cos I {ы - Q ) t - (pi 30 xcos(cw-Q)(t -п ) +951 . (3) Выдел ют из спектра перемноженных сигналов (3) первую посто нную составл ю- щую напр жени 

35

Ue

Ki К2

cos (co-Q)T ,

Ki K2 иЗо

cos()(ro+Ar),(4)

где К2 - коэффициент передачи фильтра.

Измен ют направление распространени  модулированного сигнала через электрическую цепь на противоположное (та -т0 - А г), а направление модул ции высокочастотного сигнала на положительное ((a +Q) изменением направлени  чередовани  фаз модулирующих сигналов. В этом случае произведение сигналов с выхода и входа электрической цепи приобре- тает вид

U7(t)-. . KlUm3 COS ( СОЧ- Q ) t + 991 + ( x ./

xcost(a + Q)(t-.r2)+ i+iPsJ. (5)

Выдел ют из спектра (5) вторую посто нную составл ющую напр жени 

U8

Ki K2 Ufi,3

cos (aHQ)rj

л

(а + а)(Го-Дг).(в)

Сравнивают первую Ue и вторую Ue составл ющие посто нного напр жени 

Ug-K3(U6-U8),

(7)

где Кз - коэффициент пропорциональности. Измен ют частоту модул ции Q до получени  равенства сравниваемых напр жений (Ug 0)

cos(ft -Ш(г0 4-Аг

cps()(r0-Ar). ,(8) Из полученного равенства (8) следует, что невзаимна  часть фазового времени задержки

20

,

(9)

где т0 - линейна  часть задержки электрической цепи.

Линейна  часть задержки Т0 измер етс  одним из известных способов, например способом-прототипом как среднее арифметическое значение фазового времени задержки при двух направлени х распространени  модулированного сигнала через электрическую цепь

То:

Т1 +Г2

(10)

Из полученного соотношени  (9) следует , что невзаимна  часть фазового времени задержки Аг измер етс  не косвенно через разность суммарных задержек а непосредственно по отношению частот О/со в котором частота высокочастотных колебаний со фиксирована, а частота модул ции Q регулируетс  и пр мо измер етс  в процессе сравнени  посто нных напр жений .

На чертеже приведена структурна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерени  невзаимной части фазового времени задержки.

Устройство состоит из высокочастотного генератора 1 фиксированной (кварцован- ной) частоты, который через однополосный модул тор 2 и автоматические переключатели 3 и 4 соединен с входом и выходом электрической цепи S с контролируемой задержкой. Выход автоматического переключател  4 соединен с одним входом первого перемножител  6, другой вход которого соединен с выходом однополосного модул тора 2. К выходу перемножител  6 подключены последовательно соединенные

фильтр 7 нижних частот, усилитель 8 низкой частоты, второй перемножитель 9, второй оход которого соединен с мультивибратором 10, а выход подключен к входу интегратора 11. Выход интегратора 11 соединен с управл ющим входом перестраиваемого по частоте двухфазного генератора 12 низкой частоты, к квадратурным выходам которого через автоматические переключатели 13 и 14 подключены управл ющие входы одно- полосного модул тора 2. К одному из выходов генератора 12 низкой частоты подключен также цифровой частотомер 15. Устройство дл  измерени  невзаимной части фазового времени задержки работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал кварцевого генератора 1 в фазокомпенсационном модул торе 2 подвергаетс  одиополосной модул ции квадратурными сигналами низ- кой частоты перестраиваемого генератора 12. При первом положении автоматических переключений 13 и 14 о однополосном модул торе 2 формируетс  высокочастотный сигнал с уменьшением значени  частоты на значение частоты генератора 12, Последн   выбираетс  минимальной исход  из условий работы однополосного модул тора 2,

Модулированный оысокочастотный сигнал через первые положени  эвтоматмче- ских переключателей 3 и 4 проходит через электрическую цепь 5 в направлоиии, при котором его суммарна  задержка наибольша . Задержанный модулированный сигнал с выхода автоматического переключател  4 поступает на один вход первого перемиожи- тел  6, на другой вход которого поступает модулированный сигнал непосредственно с выхода однополосного модул тора 2, Из перемноженных высокочастотных сигналов фильтра 7 нижних частот выдел етс  первое значение посто нной составл ющей напр жени .

При втором положении переключателей 13 и 14 на выходе однополосного модул то- ра 2 формируетс  высокочастотный сигнал с увеличенным значением частоты на значение частоты генератора 12. Соответственно второе положение автоматических переключателей 3 и 4, которые работают синх- ронно с переключател ми 13 и 1,4, обеспечивает прохождение модулированного сигнала через электрическую цепь 5 в противоположном направлении, когда суммарна  задержка цепи становитс  мини- мальной. На выходе фильтра 7 нижних частот выдел етс  второе значение посто нной составл ющей напр жени ,

При непрерывной работе автоматических переключателей 3,4 и 13,14, которые

управл ютс  пр моугольными импульсами мультивибратора 10, на оыходе фильтра 7 нижних частот образуетс  переменна  составл юща  напр жени  частоты коммутации автоматических переключателей. Амплитуда этого напр жени  пропорциональна разности посто нных напр жений, формируемых при двух положени х автоматических переключателей.

Переменное напр жение частоты коммутации усиливаетс  усилителем 8 низкой частоты и перемножаютс  во втором перо- множителе 9 с управл ющим напр жением мультивибратора 10. Из перемноженных сигналов интегратором 11 выдел етс  посто нна  составл юща  напр жени , котора  запоминаетс  интегратором. Выходное напр жение интегратора 11 воздействуют на управл ющий вход перестраиваемого генератора 12, увеличива  частоту. Процесс автоматического регулировани  частоты генератора 12, при котором измен етс  частоты выходных напр жений, сдвинутых на 90 , длитс  до тех пор, пока не уравн ютс  посто нные составл ющие напр жени  на выходе первого перемножител  б. При этом исчезает переменна  составл юща  напр жени  частоты коммутации, а выходное напр жение второго перемножител  9 обращаетс  в нуль, Выходное напр жение зар женного интегратора 11 поддерживает значение частоты генератора 12, которое соответг вует выполнению соотношени  0)..

. Установившеес  значение частоты генератора 12 измер етс  цифровым частотомером 15, табло которого в соответствии с выражением (9) может быть отградуировано непосредственно в значени х контролируемой неззаимной задержки. При изменени х контролируемой задержки происходит зар д или разр д интегратора 11, что приводит к изменению частоты квадратурных напр жений на выходе генератора 12, Соот- ветстэующие-изменени  частоты измер ютс  по табло цифрового частотомера 15.

Экспериментальные исследовани  предлагаемого устройства дл  измерени  невзаимной задержки в составе измерител  фазового времени задержки показали, что по сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство обеспечивает измерение невзаимной частоты фазового времени задержки в диапазоне значений 10-10 с при линейной части задержки 10 -10 с с относительной погрешностью не более ±(0,5-1 %) при частоте испытательного сигнала 5 МГц.

Использование предлагаемого способа мерени  фазового времени задержки и

реализующего его устройства позвол ет по сравнению с существующим повысить точность измерени  невзаимной задержки, так как случайные погрешности при определении TO по формуле (10) в значительной мере усредн ютс , а погрешность автоматического измерени  низкой частоты модул ции , значение которой пропорционально величине невзаимной задержки не превы2 . Устройство дл  определени  фазового времени задержки, содержащее высокочастотный генератор фиксированной частоты, к выходу которого подключены последовательно соединенные одиополосный модул тор, управл ющим входом соединенный с перестраиваемым генератором низкой частоты, электрическую цепь с контролируемой задержкой, первый перешает . Благодар  этому возможно, 10 множитель, фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, второй перемножитель и интегратор, цифровой частотомер, подключенный к выходу генератора низкой частоты , отличающеес  тем,что,с целью повышени  точности определени , в него введены мультивибратор и четыре автоматических переключател , из которых первый автоматический переключатель включен между однополосным модул тором и электрической цепью, второй автоматический переключатель - между электрической цепью и первым перемножителем, третий и четвертый автоматические переключатели - между двум  фазами генератора низкой частоты и управл ющими входами однополосного модул тора , при этом вход первого автоматического переключател  соединен с выходом однополосного модул тора, первый выход соединен с входом электрической цепи и вторым входом второго автоматического переключател , второй выход первого автоматического переключател  соединен с выходом электрической цепи и первым входом второго автоматического переключател , выходом соединенного с первым входом первого перемножител , второй вход которого соединен с выходом однополосного модул тора, входы третьего и четвертого автоматических переключателей соединены с квадратурными выходами генератора низкой частоты, противоположные выходы соединены между собой и подключены соответственно к управл ющим входам однополосного модул тора, управл ющие входы автоматических переключателей соединены между собой и вторым входом второго перемножител  и подключены к выходу мультивибратора, а выход интегратора соединен с управл ющим входом перестраиваемого генератора низкой частоты.

Claims (2)

1. обнаружение и измерение малых значений невзаимной задержки, котора  в большинстве практических случаев, например, в гироскопических приборах, многим меньше линейной задержки, Формула изобретени  1. Способ определени  фазового времени задержки, основанный на однополосной модул ции высокочастотного сигнала, перемножении высокочастотных сигналов с вы- хода и входа электрической цепи с контролируемой задержкой, выделении из спектра перемноженных сигналов низкочастотной составл ющей напр жени , изменении частоты модулирующего сигнала до получени  нулевого значени  фиксируемого напр сени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  томности определени  невзаимной частоты фазового времени задержки , перемножают непосредственно высокочастотные сигналы с выхода и входа контролируемой электрической цепи при одном направлении распространени  модулированного сигнала, выдел ют из спектра перемноженных сигналов первую посто н- ную составл ющую напр жени , измен ют направление распространени  модулированного сигнала и направление модул ции высокочастотного сигнала а на противоположное , выдел ют вторую посто нную со- сбавл ющую напр жени , сравнивают первую и вторую составл ющие посто нного напр жени , измен ют частоту модул ции до получени  равенства уравниваемых напр жений, измер ют частоту Ј2 модули- рующего напр жени , а невзаимную часть фазового времени задержки Аг определ ют из соотношени 

   Дг шг0,

   где Г0 - линейна  часть фазового времени задержки.

   Составитель Ю РедакторТехред М.Морг
2. 2. Устройство дл  определени  фазового времени задержки, содержащее высокочастотный генератор фиксированной частоты, к выходу которого подключены последовательно соединенные одиополосный модул тор, управл ющим входом соединенный с перестраиваемым генератором низкой частоты, электрическую цепь с контролируемой задержкой, первый перемножитель , фильтр нижних частот, усилимножитель , фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, второй перемножитель и интегратор, цифровой частотомер, подключенный к выходу генератора низкой частоты , отличающеес  тем,что,с целью повышени  точности определени , в него введены мультивибратор и четыре автоматических переключател , из которых первый автоматический переключатель включен между однополосным модул тором и электрической цепью, второй автоматический переключатель - между электрической цепью и первым перемножителем, третий и четвертый автоматические переключатели - между двум  фазами генератора низкой частоты и управл ющими входами однополосного модул тора , при этом вход первого автоматического переключател  соединен с выходом однополосного модул тора, первый выход соединен с входом электрической цепи и вторым входом второго автоматического переключател , второй выход первого автоматического переключател  соединен с выходом электрической цепи и первым входом второго автоматического переключател , выходом соединенного с первым входом первого перемножител , второй вход которого соединен с выходом однополосного модул тора, входы третьего и четвертого автоматических переключателей соединены с квадратурными выходами генератора низкой частоты, противоположные выходы соединены между собой и подключены соответственно к управл ющим входам однополосного модул тора, управл ющие входы автоматических переключателей соединены между собой и вторым входом второго перемножител  и подключены к выходу мультивибратора, а выход интегратора соединен с управл ющим входом перестраиваемого генератора низкой частоты.

   Корректор В.Петраш