SU1215050A1 - Фазометр низких и инфранизких частот - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области радио- и электроизмерительной техники и может бЫть использовано дл  измерени  фазовых сдвигов гармонических каналов. Цель изобретени  - уменьшение погрешности измерени . Блок 1 смещени  посто нной составл ющей состоит из сумматора 2 и источника 3 посто нного тока. Пиковый детектор 4 содержит операционный усилитель 5, диод 6, конденсатор 7, разр дный ключ 8 сброса и согласующий каскад 9. Формирователь II импульсов состоит из двух жнущих мультивибраторов 12 и 13 и линии 14 задержки. Кроме того, устройство содержит ксмпаратор 10, блоки 15 и 16 выборки - хранени  и блок 17 измерени . На опорные входы фазометра подаютс  квадратурные сигна- лыид51пс HUeto b)i- 1 ил.

Description

f

Изобретение относитс  к радио и электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  фазовых сдвигов гармонических сигналов, дл  определени  фазочастотных харак терис тик четырехполюсников.

Цель изобретени  - уменьшение погрешности измерени  в диапазрне низких и инфранизких частот за счет компенсации посто нной составл ющей измер емого сигнала и измерени  мгновенных значений амплитуд сигнала с помощью пиковых детекторов.

На чертеже изображена структурна  схема фазометра низких и инфранизких частот.

Фазометр содержит блок 1 смещени  посто нной составл ющей, состо щий из сумматора 2 и источника 3 напр жени  посто нного тока, пиковый детектор 4 с операционным усилителем 5, диодом 6, накопительным конденсатором 7, управл емым разр дным ключом 8 сброса и согласующим каскадом 9, компаратор 10, формирователь 11 импульсов , состо щий из первого ждущего мультивибратора 12, второго ждущего мультивибратора J3 и линии 14 за- дергкки, блоки J5 и 16 выборки-хранени , блок 17 измерени  (дисплеем).

При этом вход блока 1 смещени  посто нной составл ющей  вл етс  входом устройства, выход блока смещени  посто нной составл ющей соединен с входом пикового детектора 4, выход которого соединен с первым входом компаратора 10, второй вход которого соединен с дополнительным выходом пикового детектора. Вькод компаратора 10 соединен с входом формировател  11 импульсов, первый выход которого соединен с управл ющими входами блоков 16 и 15 выборки-хранени , третий его выход соединен с блоком 17 измерени , а второй выход того же формировател  соединен с входом разр дного ключа 8.

Входы опорных квадратурных сигналов через блоки 16 и 15 выборки-хранени  соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 17 измерени .

Фазометр работает следующим обра- зом.

Измерительный сигнал вида

и. UxSin(vt+cf,)+Urt, ()

2I5050

где

х и„ Uv - амплитуда входного сигнала; измер емый угол фазового сдвига;

амплитуда посто нного на- 5 пр жени  во входном сигнале, подаетс  на вход пикового детектора 4 через блок 1 смещени  посто нной .составл ющей . Как видно из (1), входной сигнал состоит из переменной состав- 10 л ющей Uj( sin(wt+(j) и посто нной составл ющей . Своего максимального зна- чени  входной .сигнал вида (1) достигает только при достижении максимального значени  аргумента переменной 15 составл ющей выражени  (l), т.е. при

sin(vt+q )l(2)

Решение выражени  (2) относительно времени t дает его значение 1 /21 п-Ч х

20

W

принима  , получаем

.

W

(3)

(4)

На опорные входы фазометра, которыми  вл ютс  входы блоков выборки- хранени  подаютс  сигналы вида

и,

U(jSin wt,

ОЛ( Uoni UoCOS Wt

j

в моменты времени, определ емые выражением (4), т.е. при достижении напр жением U своего максимального значени , диод 6 пикового детектора 4 закрьшаетс . Небольшой спад входного напр жени  приводит к тому, что на выходе операционного усилител  5 напр жение резко переходит в область отрицательных значений до величины напр жени  насьацени  операционного усилител . На выходе компаратора 10, на входы которого подаютс  напр жени  с выхода пикового детектора 4 через согласующий каскад 9 и с выхода операционного усилител  5, по вл етс  сигнал, точно фиксирующий момент достижени  входным сигналом своего максимального значени  и поступающий на вход первого ждущего мультивибратора 12 блока формировател  11. Ждущий мультивибратор 1 2 вырабатывает импульс, длительность которого определ ет врем  измерени  фазометра. Передним фронтом этого импульса блоки 15 и 16 выборки-хра-. нени  перевод тс  в режим Хранение, а также блок 17 через линию 14 задержки производит вычисление и индикацию измеренного угла фазового сдвига (если блок 17  вл етс  осциллографическим индикатором, то импульс с линии 14 задержки будет подаватьс  дл  подсвета луча в момент измерени ) .

Задним фронтом импульса ждущего мультивибратора 12 запускаетс  второй ждущий мультивибратор 13, импульс с выхода которого управл ет работой ключа 8, подготавлива  фазо- метр к следующему измерению.

В момент достижени  .входным синусоидальным сигналом своего максимального значени  управл ющий сигнал с выхода формировател  11 переводит блоки 15 и 16 выборки-хранени  в режим Хранение, и напр жени  на их выходах с учетом (4) и (5) будут иметь вид

-и cos U,sin

эз (Л inq,J

10

UBMXH U,sinq,J

Напр жени  (6) поступают

блок 17, где производитс  обработка, вычисление и индикаци  измеренного угла фазового сдвига. Причем зти операции можно осуществл ть различными способами.

В простейшем случае входы блока 17 представл ют собой входы X и Y ос- циллографкческого индикатора, в котором по диаграмме, наложенной на экране электронно-лучевой трубки, определ ют угол фазового сдвига.

Можно определить вычисление угла фазового сдвига по следующему алгоритму:

су агсгв§ « Чдо„,

- ем 10

(7)

где определ етс  пол рностью напр ж ёний Uj, , и Ugb,,,o и составл ет

180

180

360

Можно произвести вычисление угла фазового сдвига переносом угла Cf , вход щего в аргументы выражений (б), на опорную частоту и затем произвести измерение, т.е., несмотр  на наличие посто нной составл кмцей в измерительном сигнале, производитс  измере

15050

нив угла фазового сдвига без какой- либо дополнительной погрешности. Причем положительна  посто нна  составл юща  в измерительном сигнале может

5 значительно превьшать уровень амплитуды входного сигнала.

Отрицательна  посто нна  составл юща  может достигнуть амплитудного значени  сигнала. Если же отрицатель10 на  посто нна  составл юща  превышает амплитудное значение входного сигнала , то дл  обеспечени  измерени  блоком 1 смещени  посто нной составл ющей , состо щим из сумматора 2 и

15 источника 3 напр жени  посто нного тока (ИНПТ), входной сигнал смещаетс  в область положительных значений, т.е. устройство обеспечивает измерение угла фазового сдвига в диапазо20 не низких и инфранизких частот при наличии посто нной составл ющей в измерительном сигнале, превышающей уровень входного сигнала.

5 Изобретение обеспечивает также измерение угла фазового сдвига без дополнительных погрешностей при наличии дрейфа посто нной составл ющей во входном сигнале.

30

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фазометр низких и инфранизких частот , на опорные входы которого пода35 ютс  квадратурные сигналы Uo ei п со t и (Jj cos cot, содержащий формирователь импульсов, блок измерени  с дисплеем, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  погрешности изме40 рени , в него введены два блока выборки-хранени , блок смещени  посто нной составл ющей, пиковый детектор с разр диым ключом и согласук цим каскадом, компаратор, причем вход

   45 блока смещени  посто нной составл ющей  вл етс  входом фазометра, выход блока смещени  посто нной составл ющей соединен с входом пикового детектора, выход которого соединен

   50 с первым входом компаратора, второй вход которого :соёдинен с дополнительным выходом пикового детектора, а выход компаратора соединен с входом формировател  импульсов, первьй выход

   55 которого соединен с управл оощимй входами блоков выборки-хранени , второй выход соединен с управл ющюГ входом разр дного ключа, а третий выход сое512150506

   динен с синхронизирующим входом блока ки , входы которых соединены соответ- измерени , с входами которого сое- ственно с входами опорных квадратур- динены вькодь| блоков выборки-храие- ных сигналов U sinco t и .

   S