SU834595A1

SU834595A1 - Infralow frequency phase-meter

Info

Publication number: SU834595A1
Application number: SU792811415A
Authority: SU
Inventors: Владислав Тимофеевич Кондратов; Юрий Алексеевич Скрипник; Рустем Леонтьевич Григорьян
Original assignee: Институт Кибернетики Ан Украинскойсср
Priority date: 1979-08-17
Filing date: 1979-08-17
Publication date: 1981-05-30

Description

(54) ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР(54) INFRARED FREQUENCY PHASOMETER

Изобретение относитс , к информаци .онно-преобразовательной и измерительной технике и может быть использовано как по пр мому назначению,так и в системах ФАПЧ инфранизкочастотных генераторов , в системах автоматического регулировани и управлени длительно протекающими процессами, в фазочувствительных вольтметрах. Известен инфранизкочастотный фазометр , содержащий в каждом канале автоматический переключатель,усилитель,фазочувствйтельный выпр митель и перемножитель , генератор высокой частоты дис1срети зации, интегратор и отсчетно-регистрирующее устройство l Однако устройству присуще большое врем измерени , обусловленное необходимостью интегрировани (с целью исключени вли ни высших гармоник, особенно второй) выходного напр жени фазочувствительного выпр мител в течение времени, кратном периоду или полуперноду сравниваемых по фазе сигналов . Кроме того сам интегратор вносит в результат измерени погрешность , обусловленную как временной нестабильностью его, так и недостаточной точностью интегрировани . Длительность протекани переходных процессов также накладывает ограничение на быстродействие процесса измерени . Известен низкочастотный фазометр, содержащий два идентичных канала, состо щих из последовательно соединенных переключател и усилител -ограничител , высокочастотный генератор, соединенный со входами управлени . переключателей и отсчетно-рёгистриру1рщий блок 1.2 J. Известному фазометру присупщ низкое (тетродействие и точность измерени фазовых сдвигов инфранизкочастотиых сигналов. Указагаше недостатки обусловлены необходимостью использовани в известном тех1шческом решении индикатора с большой посто нной времени, кратной периоду сравниваемых по фазе сигналов.The invention relates to information transducer and measurement technology and can be used both for its intended purpose and in PLL systems for low-frequency oscillators, in automatic control and control systems for long-running processes in phase-sensitive voltmeters. The infra-low-frequency phase meter is known, which contains an automatic switch, an amplifier, a phase-sensitive rectifier and multiplier, a high-frequency sampling generator, an integrator, and a recording-recording device in each channel. However, the device has a large measurement time due to the need for integration , especially the second) output voltage of a phase-sensitive rectifier for a period that is a multiple of the period or half-phase, compared in phase signals. In addition, the integrator itself introduces an error in the measurement result, due to both its temporary instability and insufficient integration accuracy. The duration of the transient process also imposes a limitation on the speed of the measurement process. A low-frequency phase meter is known, which contains two identical channels consisting of a series-connected switch and a limiter amplifier, a high-frequency generator connected to the control inputs. switches and readout register 1.2 J. The known phase meter has a low (tetra-action and accuracy of measurement of phase shifts of low-frequency signals. The disadvantages are due to the need to use an indicator with a large time constant multiple of the phase-compared signals.

Цель изобретени - увеличение быстродействи и повышение точности. The purpose of the invention is to increase speed and increase accuracy.

Указанна цель достигаетс тем, что в инфранизкочастотный фазометр, содержащий первый и второй усилительно-преобразовательные каналы, состо щие из последовательно соединен- ных переключател и усилител -ограничител , высокочастотный генератор, соединенный со входами управлени переключателей и отсчетно-регистрирующий блок, введены первый и второй фазочувствительные выпр мители, третий и четвертый усилительно-преобразовательные каналы, фильтр нижних частот , квадратурный фазовращатель, первый и второй нормализаторы амплитуд, первый и второй сумматоры и вычитатель , первый вход которого соединен с первым входом первого сумматора и через первый нормализатор - с первой входной клеммой фазометра, вторые входы первого сумматора и вычитател соединены со входом квадратурного фазовращател и со входом второго усилительно-преобразовательного канала и через второй нормализатор амплитуд со второй входной клеммой фазометра, выходы первого сумматора, вычитател и квадрат5Фного фазовращател соединены со входами соответственно первог третьего и четвертого усилительнопреобразовательных каналов, выходы третьего и четвертого усилительнопреобразовательных каналов соединены со входами второго фазочувствительного выпр мител , выход которого соединен с одним из входов второго сумматора , второй вход которого соединен с выходом первого фазочувствительного выпр мител , а выход через фильт нижних частот, - с атсчетно-регистри- рующим блоком, выходы первого и вто-в рого усилительно-преобразовательных каналов соединены соответственно с певым и вторым входами первого фазоЧувствительного выпр мител .This goal is achieved by the fact that a first and second amplifier and converter channels consisting of a series-connected switch and a limiting amplifier, a high-frequency oscillator connected to the control inputs of the switches and a reading unit are inserted into an infra-low-frequency phase meter phase-sensitive rectifiers, third and fourth amplifying-conversion channels, low-pass filter, quadrature phase shifter, first and second amplitude normalizers, p The first and second adders and the subtractor, the first input of which is connected to the first input of the first adder and through the first normalizer - to the first input terminal of the phase meter, the second inputs of the first adder and subtractor are connected to the input of the quadrature phase shifter and to the input of the second amplifying-conversion channel and through the second normalizer the amplitudes from the second input terminal of the phase meter, the outputs of the first adder, the subtractor and the square of the 5-phase phase shifter are connected to the inputs of the first and third amplifiers, respectively of the conversion channels, the outputs of the third and fourth amplifier channels are connected to the inputs of the second phase-sensitive rectifier, the output of which is connected to one of the inputs of the second adder, the second input of which is connected to the output of the first phase-sensitive rectifier, and the output through the low-pass filter, to counting and registering - by the operating unit, the outputs of the first and second amplifier channels are connected, respectively, to the first and second inputs of the first phase-sensitive rectifier.

На фиг.1 приведена функциональна схема инфранизкочастотного фазометра на фиг.2 - выполнение усилительнопреобразовательных каналов. Figure 1 shows the functional diagram of the infra-low-frequency phase meter in figure 2 - the execution of the amplifier-conversion channels.

Устройство содержит первый и втор нормализаторы 1 и 2 амплитуд, первый сумматор 3, вычитатель 4, первый и третий усилительно-преобразовательныThe device contains the first and second normalizers 1 and 2 amplitudes, the first adder 3, the subtractor 4, the first and third amplifying-converting

каналы 5 и 6, второй и четвертый преобразовательные каналы 7 и 8, квадратурный фазовращатель 9, первый фазочувствительный выпр митель 10, второй сумматор 11, второй фазочувствительны выпр митель 12, фильтр 13 нижних частот , отсчетно-регистрирующий блок 14 высокочастотный генератор 15.channels 5 and 6, second and fourth conversion channels 7 and 8, quadrature phase shifter 9, first phase-sensitive rectifier 10, second adder 11, second phase-sensitive rectifier 12, low-pass filter 13, recording-recording unit 14 high-frequency generator 15.

Усилительно-преобразовательные каналы 5-8 состо т из переключател 16 и усилител -ограничител 17 (фиг.2).Amplifier-conversion channels 5-8 consist of a switch 16 and the amplifier-limiter 17 (figure 2).

7:7:

Со входными клеммами фазометра соединены входы первого и второго нормализаторов 1 и 2 амплитуд. К выходу первого нормализатора 1 амплитуд подключены соединенные между собой первые входы сумматора 3 и вычитател 4The input terminals of the first and second amplifiers 1 and 2 amplitudes are connected to the input terminals of the phase meter. The first inputs of the adder 3 and the subtractor 4 connected to each other are connected to the output of the first normalizer 1 amplitude

К выходу второго нормализатора 2 амплитуды подключены соединенные между собой вторые входы сумматора 3 и вычитател 4, а таосже входы второго усилительно-преобразовательного канала 7 и квадратурного фазовращател 9.To the output of the second normalizer 2 amplitude are connected interconnected second inputs of the adder 3 and the subtractor 4, and the same inputs of the second amplifier-conversion channel 7 and the quadrature phase shifter 9.

Выходы первого сумматора 3, вычитател 4 и квадратурного фазовращател 9 соединены со входами соответственно первого, третьего и четвертого усилительно-преобразовательных каналов 5,6 и 8.,The outputs of the first adder 3, the subtractor 4 and the quadrature phase shifter 9 are connected to the inputs of the first, third and fourth amplifying-conversion channels 5,6 and 8, respectively.

Выходы высокочастотного генератора соединены со входами управлени переключателей. .The outputs of the high-frequency generator are connected to the control inputs of the switches. .

Выходы первого и второго каналов 5 и 7 подключены ко входам первого фазочувствительного выпр мител 10, а выходы Tpetbero и четв.ертого каналов - со входами второго фазочувствительного выпр мител 12.The outputs of the first and second channels 5 and 7 are connected to the inputs of the first phase-sensitive rectifier 10, and the outputs of Tpetbero and the fourth channel are connected to the inputs of the second phase-sensitive rectifier 12.

Выходы фазочувствительных выпр мителей 10 и 12 соединены со входами второго сумматора 11, выход которого через фильтр 13 нижних частот подключен к отсчетно-регистрирующему блоку 14.The outputs of the phase-sensitive rectifiers 10 and 12 are connected to the inputs of the second adder 11, the output of which is connected via a low-pass filter 13 to the reading / recording unit 14.

Переключатель 16 и усилитель-ограничитель 17 каждого усилительно-преобразовательного канала соединены между собой последовательно.The switch 16 and the amplifier-limiter 17 of each amplifier-conversion channel are interconnected in series.

Работа инфранизкочастотного фазометра заключаетс в следующем.The operation of the infra-low-frequency phase meter is as follows.

На входы нормализаторов 1 и 2 амплитуд поступают соответственно инфранизкочастотные сигналыThe inputs of the normalizers 1 and 2 amplitudes receive infra-low-frequency signals respectively

)() в) ()-J 5l lSlt (i)) () c) () -J 5l lSlt (i)

Claims

with equal amplitudes and phase shifts. The normalizers 1 and 2 amplitude equalize the amplitudes of the infra-low-frequency signals. As a result, the first and second inputs of the adder 5 and subtractor 4 receive signals Uj (t) .iv, () U (t) .t, respectively. The low-frequency signal (4) from the output of the normalizer, 2 amplitudes, also enters the input of the quadrature phase shifter 9. and to the input of the amplifier-conversion channel 7. As a result of summing the signal (G) and (4), the signal input of the first amplifier-conversion channel 5 from the output of the adder 3 receives a total signal, and the output of the output of the subtractor 4 to the signal input of the second amplifier-conversion channel la 6 enters ra nostny signal. With the help of the quadrature phase switch 9, the signal (4) is shifted in fa by 90 °. As a result, the signal input of the third amplifier-conversion channel 7 receives the signal U (-t) - U COsStt (5). In the amplifier-conversion channels 5-8, the signals are sampled, amplified and limited in amplitude. The discretization of the signals is carried out using an automatic switch 16, which is part of each amplifier-conversion channel. With the help of phase-sensitive rectifiers 10 and 12, the signals are multiplied and fed to the adder 11. Further, the polluted signal is filtered by a low pass filter 13. With the aid of the readout register 14, a voltage proportional to the phase shift being measured is recorded. In the proposed phase meter, an increase in speed and accuracy is achieved by suppressing the second harmonic of the infra-low frequency in the output voltage, which eliminates the integrating devices from the phase meter, which in known devices increase the measuring time to one or several infra-low frequency 956 and introduce error in the measurement result. An infra-frequency phase meter comprising a first and a second amplifier-converter channels consisting of a series-connected switch and an amplifier-limiter, a high-frequency generator connected to the control inputs of the switches, and a reading / recording unit, characterized in that, in order to increase speed and Due to its accuracy, the first and second phase-sensitive rectifiers, the third and fourth amplifier-conversion channels, the low-pass filter, vadraturny phase shifter, the first and second amplitude normalizer, first and second adders and a subtracter, the first input of which is connected to a first input of the first adder and via the first amplitude normalizer - a first input terminal of the phase meter, first inputs .vtorye cjrMMaTopa and subtractor connected to the input of a quadrature phase shifter and with the input of the second amplifier-conversion channel and through the second amplitude normalizer - with the second input terminal of the phase meter, the output of the first adder, the subtractor and the quadrature phase shifter with Connected to the inputs of the first, third and fourth amplifier-conversion channels respectively, the outputs of the third and fourth amplifier-conversion channels are connected to the inputs of the second phase-sensitive rectifier, the output of which is connected to one of the inputs of the second adder, the second input of which is connected to the output the first phase-sensitive rectifier, and the output through the low-pass filter - with a reading-registering unit, the outputs of the first and second amplifying-conversion channels are connected respectively naturally with the first and second entrances and the first phase-sensitive exponents. Sources of information, rintye taken into account in the examination 1. Skripnik Yu.A. Modulation measurements of signal parameters and value. M., Sov., 1975, p.

2. The author's certificate of the USSR 451965, cl. G 01 R 25/00, 02.26.73.

FIG. one

Put. I