SU725039A1 - Устройство дл измерени угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерени х угла сдвига фаз на инфранизких частотах в многоканальных системах сбора и кодировани  информации от магнитных преобразователей, которые возбуждаютс  от общего генератора синусоидального напр жени .

Известны устройства дл  измереии  угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот , содержащие два формирующих блока, выходы которых через триггер и фильтр подключены к цифровому вольтметру .

Недостаток такого устройства заключаетс  в значительной погрещности измерени .

Известно устройство измерени  угла сдвига фаз, содержащее два параллельных канала , выполненных из включенных последовательно входных устройств и формирователей пр моугольных импульсов, нагруженных на управл емый триггер, причем выход одного из формирователей пр моугольных импульсов св зан с блоком автоматического управлени  и через электронный ключ с интегратором полупериода, элемент совпадени , генератор импульсов, счетчик 2.

Однако известное устройство имеет значительную погрещность измерени , обусловленную дополнительным преобразоваием напр жени  в частоту.

Цель изобретени  - обеспечение независимости измерени  угла сдвига фаз от частоты исследуемых сигналов при одновременном повышении точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  .измерени  угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот, содержащее два параллельных канала, выполненных из включенных последовательно входных устройств и формирователей пр моугольных импульсов, нагруженных на управл емый триггер, причем выход одного из формирователей пр моугольных пмпульсов св зан с блоком автоматического управлени  и через электронный ключ с интегратором полупериода, элемент совпадени , генератор импульсов, счетчнк, снабжено второй , цепью интегрировани , составленной нз последовательно включенных электронного ключа, один из входов которого соединен с выходом управл емого триггера, а другой- с входом уиом нутого электронного ключа и через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле с эталонным источником посто нного тока, и интегратора фазового сдвига, св занного через разомкнутые контакты коммутирующего реле с входом интегратора пр мого и обратного интегрировани , одновременно его вход через нормально разомкнутые контакты другого

коммутирующего реле и масштабный усилитель подключен к упом нутому интегратору полупериода. Кроме того, выход интегратора пр мого и обратного интегрировани  через нуль-орган, блок автоматического управлени  подключен к одному из входов элемента совпадени , второй вход которого соединен с генератором импульсов высокой частоты, а выход - со счетпым входом счетчика импульсов. Счетчик двум  обратными св з ми соединен с блоком автоматического управлени , который отдельными св з ми св зан с трем  коммутирующими реле и одной св зью с трем  разр дными реле, нормально разомкнутые контакты которых щуитнруют интеграторы.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема устройства дл  измерени  угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот; на фиг. 2, а-к показаны эпюры напр жений , по сн ющие его работу.

Устройство содержит два параллельных канала 1, выполненных из включенных последовательно входных устройств 2 и формирователей 3 пр моугольных импульсов, нагруженных на управл емый триггер 4. Выход одного из формирователей 3 пр моугольных импульсов св зан с блоком 5 автоматического управлени  и через электронный ключ 6 с интегратором 7 полупериода . Устройство содержит также элемент 8 совпадени , генератор 9 импульсов и счетчик 10. Кроме того, оно снабжено второй цепью И интегрировани , составленной из последовательно включенных электронного ключа 12, один из входов которого соединен с выходом управл емого триггера 4, а другой - с входом электронного ключа 6 и через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле 13 с эталонным источником 14 посто нного тока, и интегратора 15 фазового сдвига, св занного через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле 16 с входом интегратора 17 пр мого и обратного интегрировани , причем вход его через нормально разомкнутые контакты другого коммутирующего реле 18 и масштабный усилитель 19 подключен к интегратору 7 полупериода. Выход интегратора 17 пр мого и обратпого интегрировани  через нуль-орган 20, блок 5 автоматического управлени  подсоедииен к одному из входов элемента 8 совпадени , второй вход которого подключен к генератору 9 импульсов. Выход элемента 8 совпадени  св зан со счетным входом счетчика 10 импульсов, который двум  обратными св з ми 21 и 22 подключен к блоку автоматического управлени , который св з ми 23-26 св зан с коммутирующими реле 13, 16, 18 и разр дными 27, 28 и 29, нормально разомкнутые контакты которых шунтируют интеграторы 7, 15 и 17.

Устройство дл  измерени  угла сдвига

фаз в диапазоне инфранизких частот работает следующим образом.

По команде с блока 5 автоматического управлени  замыкаютс  нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле 13, подключа  к электронным ключам 6 и 12 эталонный источник 14 посто нного тока. Одновременно из синусоидальных входных сигналов f/i и t/2 в каналах 1 формируютс  пр моугольные импульсы (фиг. 2,а), равные по длительности полупериоду входных сигналов. Далее из этих импульсов выдел ют с помощью управл емого триггера 4 пр моугольный импульс, равный по длительности фазовому сдвигу. Затем импульсы , равные по длительности фазовому сдвигу и полупериоду, поступают на управл емые входы электронных ключей 12 и 6 соответственно. Последние в течение времени действи  этих импульсов пропускают от источника 14 ток на входы интеграторов 15 и 7 посто нные напр жени  1/э (фиг. 26,в). В результате интегрировани  на выходе интеграторов 7 и 15 получают напр жени  (фиг. 2, г н е) соответственно

г Г/2

UT, Г

RC .) RC 1

о

A:,.r,.180

(1)

г, Г/2/г

- Г udt-- J iJ.dt .-

JV- TI2 ,., о

(2)

- AI- AS ,

где RC - посто нна  времени интегрировани ; ;

Г/2 - полупериод входных сигналов; KiKK.z - коэффициенты посто нные;

п - числа натурального р да 1, 2, 3...

180.

Далее блок автоматического управлени  дает команду на подключение выхода интегратора 15 к входу интегратора пр мого и обратного интегрировани , сброс счетчика 10 в «О и подготовку его к счету. Задачей счетчика в первом такте интегрировани   вл етс  создание интервала путем заполнени  счетчика 10 импульсами высокой частоты до его переполнени  (фиг. 2, к, мелкие штрихи). В результате первого такта интегрировани  получают (фиг. 2,и). ...

f. j4(.-y

/2

.(3)

Claims (2)

1. в момент времени з по вл етс  сигнал с выхода счетчика 10 о его переполнении. Этот сигнал воздействует на блок автоматического управлени , который выдает команду на отключение интегратора 15, сброс в «О счетчика и подключение к входу интегратора 17 через масштабный усилитель 19 и интегратора 7 полупериода. В результате второго такта интегрировани  /вых под действием напр жени  , имеющего пол рность (фиг. 2,д), противоположную напр жению линейно, измен етс  в сторону нул . Напр жение на выходе интегратора 17 при этом будет I Г t/вых - f/вых - - j Ur/idt - - Ь. (4) (4 - s) вых - где (4 ) Ь. В момент времени 4 (напр жение ) срабатывает нуль-орган 20 и импульс с его выхода  вл етс  сигналом об окончании второго такта интегрировани , по которому блок 5 выдает сигнал на размыкание контактов коммутирующего реле 16 и замыкание контактов разр дных реле 27, 28, 29 сбрасывающих в нуль напр жени , накопленные ранее на интеграторах. Конец второго такта интегрировани  характеризуетс  тем, что --Ur,.. откуда Подставив в выражение (5) значение и и f/T/2, вз тые из выражений (1) и (2), получим Ь -а /С , 180°180° ср - -180°. а Если допустить, что а 180, то выражение (2) принимает вид . i. Из выражени  (9) видно, что предлагаемое устройство обеспечивает независимость измерений от.частоты входных сигналов и полностью исключает какие-либо операции 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при плавном переходе с одной частоты на другую. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  угла сдвига фаз в диапазоне инфранизких частот, содержащее два параллельных канала, выполненных из включенных последовательно входных устройств и формирователей пр моугольных импульсов, нагруженных на управл емый триггер, причем выход одного из формирователей пр моугольных импульсов св зан с блоком автоматического управлени  и через электронный ключ с интегратором полупериода, элемент совпадени , генератор импульсов, счетчик, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  независимости измерени  угла сдвига фаз от частоты исследуемых сигналов при одновременном повыщении точности измерени , оно снабжено второй цепью интегрировани , составленной из последовательно включенных электронного ключа, один из входов которого соединен с выходом управл емого триггера, а другой - с входом упом нутого электронного ключа и через нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле с эталонным источником посто нного тока, и интегратора фазового сдвига, св занного через разомкнутые контакты коммутирующего реле с входом интегратора пр мого и обратного интегрировани , одновременно его вход через нормально разомкнутые контакты другого коммутирующего реле и масштабный усилитель подключен к упом нутому интегратору полупериода, кроме того, выход интегратора пр мого и обратного интегрировани  через нуль-орган, блок автоматического управлени  подключен к одному из входов элемента совпадени , второй вход которого соединен с генератором импульсов высокой частоты, а выход - со счетным входом счетчика импульсов , кроме того, счетчик двум  обратными св з ми св зан с блоком автоматического управлени , который отдельными св з ми св зан с трем  коммутирующими реле и одной св зью с трем  разр дными реле, нормально разомкнутые контакты которых шунтируют интеграторы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Вишенчук И. М. и др. Электромеханические и электронные фазометры. Л., Госэнергоиздат , 1962, с. 177-188.
2. 2.Смирнов П. Т. Цифровые фазометры. Л., «Энерги , 1974, с. 15-17.