SU954889A1 - Фазометр - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в энергетике и радиотехнике для измерения разности фаз двух переменных напряжений.

Известен фазометр, содержащий генератор тактовых импульсов, формирователь коротких импульсов, управляемый фазовращатель, интеграторы, нульорган, ключ, элементы совпадения, преобразователь время-код и цифровой отсчетный блок Cl].

Недостатком этого фазометра является сложность схемной реализации и низкое быстродействие.

Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату фазометр содержит разрядные ключи, RC-цепочки, запоминающие устройства напряжений, перекидной ключ, элемент сравнения, времяимпульсный преобразователь и усредняющее устройство [2].

В фазометре осуществляется преобразование фазового сдвига в импульсное напряжение, длительность импульсов которого пропорциональна временному фазовому сдвигу, а период по5 вторения - периоду исследуемых сигналов. Полученное импульсное напряжение нормируется по амплитуде и из него выделяется постоянная составляющая. Получаемое выходное напряжение •о пропорционально фазовому сдвигу.

Недостаток данного фазометра обусловлен низким быстродействием изза невозможности измерения значений фазового сдвига для каждого периода ^,5 напряжения.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения фазового сдвига.

Указанная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий две апериодические RC-цепочки, два ключа, элемент сравнения, блок управления дополнительно введены интегратор, преобразователь напряжение-код, второй элемент сравнения, третий ключ и третья апериодическая RC-цепочка, причем входы блока управления являются входами фазометра, а выходы под- ₅ ключены к входам первого, второго ключей и интегратора, выходы интегратора подключены к вторым входам первого и второго ключей, а выходы последних - к входам первой и второй апериодических RC-цепочек, которые своими выходами подключены к входам элементов сравнения, при этом выходы элементов сравнения подключены к входам третьего ключа, выход которого подключен к входу третьей апериодической RC-цепочки, подключенной своим выходом к входу преобразователя напряжение-код, управляющий вход пре-. образователя подключен к выходу первого элемента сравнения.

На фиг. 1 показана структурная схема фазометра; на фиг. 2 дана временная диаграмма работы его узлов.

Фазометр содержит блок 1 управления, интегратор 2, первый.ключ 3, первую апериодическую цепочку 4, первый элемент 5 сравнения, второй ключ 6, вторую апериодическую цепочку 7, второй элемент 8 сравнения, третий ключ 9, третью апериодическую цепочку 10, преобразователь 11 напряжениекод.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения U₁ и Uфазовый сдвиг между которыми нужно измерить, поступают на вход блока 1 управления, который выделяет интервалы времени, равные периоду исследуемого напряжения Τ_χ и временному фазовому сдвигу t_x. При переходе напряжения ϋ_Λ через нулевое значение блок 1 управления запускает интегратор 2 и открывает ключи 3 и 6, причем ключ 3 ”, на время Τ_χ, а ключ 6 - на время t_x. Напряжение на выходе интегратора изменяется по закону ^υΊ= Ч¹ и через открытые ключи 3 и 6 подается на вход апериодических цепочек 4 и 7. Апериодическая цепочка 4 заряжается до напряжения U4 = г так как ключ 3 открыт на время Т*. Апериодическая цепочка 7 заряжается до напряжения так как ключ 6 открывается на время t_x.

По окончании периода напряжения 11_и ключи 3 и 6 подключают апериодические цепочки 4 и 7 к цепям разряда, одновременно к выходу апериодической цепочки 4 подключается элемент сравнения 5, а к выходу апериодической цепочки 7 “ элемент 8 сравнения.

При достижении напряжением апериодической цепочки 7 уровня срабатывания элемента 8 сравнения U₄ сигнал., с выхода элемента 8 сравнения поступает на ключ 9, который подключает апериодическую цепочку 10, заряженную до напряжения U^, пропорционального 360, к цепям разряда, а сигнал с выхода элемента 5 сравнения поступает на ключ 9 при разряде апериодической цепочки 4 до уровня срабатывания элемента 5 сравнения Uo и закрывает его, прекращая тем самым разряд апериодической цепочки 10. Одновременно сигнал элемента 5 сравнения запускает преобразователь 11 напряжение-код на преобразование напряжения апериодической цепочки 10, которое в этот момент времени пропорционально фазовому сдвигу, так как и,_гзьое , ^и0 время разряда апериодической цепочки 4 до уровня U_o; постоянная времени разряда апериодической цепочки 4;

время разряда апериодической цепочки 7 до уровня U_o; постоянная времени разряда апериодической цепочки 7; постоянная времени разряда апериодической цепочки 10. U₄ ⁼ kqT_x, в bi ~ = kqt_x, и подставляя значения Ц и t₇ в выражение для U₁₀, получаем ^Г10

Учитывая, что k_nt

-При равных постоянных времени разряда апериодических цепочек ^== 't η = получаем

Чк> = 5Ь0Йп

Mx ^uo = 360

4^lK ^uo

Mx е

ь = Збо-*-=<\.

Ч !

Точность измерения определяется стабильностью постоянных времени апериодических цепочек.

Время измерения составляет два периода исследуемого сигнала. ,

Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокими точностью и быстродействием и может быть использовано для измерения мгновенного значения фазового сдвига.

954889 6 него дополнительно введены интегратор, преобразователь напряжение-код, второй элемент сравнения, трети., ключ и третья апериодическая RC-цепочка, причем входы блока управления являются входами фазометра, а выходы, подключены к входам первого, второго ключей и интегратора, выходы интегратора подключены к вторым входам первого и второго ключей, а выходы последних - к входам первой и второй апериодических RC-цепочек, которые своими выходами подключены к входам элементов сравнения, при этом выходы элементов сравнения подключены к входам третьего ключа, выход которого подключен к входу третьей апериодической RC-цепочки, подключенной своим выходом к входу преобразователя напряжение-код, управляющий вход преобразователя подключен к выходу пер10

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измерител ной технике и может быть использовано в энергетике и радиотехнике дл  измерени  разности фаз двух переменных напр жений. Известен фазометр, содержащий генератор тактовых импульсов, формирователь коротких импульсов, управл емый фазовращатель, интеграторы, нуль орган, ключ, элементы совпадени , преобразователь врем -код и цифровой отсчетный блок СП. Недостатком этого фазометра  вл етс  сложность схемной реализации и низкое быстродействие. Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату фазометр содержит разр дные ключи, RC-цепочки, запоминающие устройства напр жений, перекидной ключ, элемент сравнени , врем импульсный преобразователь и усред н ющее устройство 23. В фазометре осуществл етс  преобразование фазового сдвига в импульсное напр жение, длительность импульсов которого пропорциональна временному фазовому сдвигу, а период повторени  - периоду исследуемых сигналов . Полученное импульсное напр жение нормируетс  по амплитуде и из него выдел етс  посто нна  составл юща . Получаемое выходное напр жение пропорционально фазовому сдвигу. Недостаток данного фазометра обусловлен низким быстродействием изза невозможности измерени  значений фазового сдвига дл  каждого периода напр жени . Цель изобретени  - повышение быстродействи  фазового сдвига . Указанна  цель достигаетс  тем, что в фазометр, содержащий две апериодические RC-цепочки, два ключа, элемент сравнени , блок управлени  дополнительно введены интегратор. 39 преобразователь напр жение-код, второй элемент сравнени , третий ключ и треть  апериодическа  RC-цепочка, причем входы блока управлени   вл ютс  входами фазометра, а выходы под ключены к входам первого, второго ключей и интегратора, выходы интегра тора подключены к вторым входам первого и второго ключей, а выходы последних - к входам первой и второй апериодических RC-цепочек, которые своими выходами подключены к входам элементов сравнени , при этом выходы элементов сравнени  подключены к вхо дам третьего ключа, выход которого подключен к входу третьей апериодической RC-цепочки, подключенной свои выходом к входу преобразовател  напр жение-код , управл ющий вход преобразовател  подключён к выходу первого элемента сравнени . : На фиг. 1 показана структурна  сх ма фазометра; на фиг. 2 дана временна  диаграмма работы его узлов. фазометр содержит блок 1 управлени , интегратор 2, первый.ключ 3, пе вую апериодическую цепочку , первый элемент 5 сравнени , второй ключ 6, вторую апериодическую цепочку 7, второй элемент 8 сравнени , третий ключ 9, третью апериодическую цепочку 10, преобразователь П напр жение код. Устройство работает следующим образом . Напр жени  } и Urj, фазовь1Й сдвиг между которыми нужно измерить, поступают на вход блока 1 управлени , который выдел ет интервалы времени, равные периоду исследуемого напр жени  Т и временному фазовому сдвигу ty. При переходе напр жени  U через нулевое значение блок 1 управлени  запускает интегратор 2 и открывает ключи 3 и 6, причем ключ 3 - на врем  Т, а ключ 6 - на врем  t. Напр жение на выходе интегратора измен етс  по закону и,1 и через открытые ключи 3 и 6 подаетс  на вход апериодических цепочек k и 7. Апериодическа  цепочка зар жа етс  до напр жени  так как ключ 3 открыт на врем  i. Апериодическа  цепочка 7 зар жаетс  до напр жени  так как ключ 6 открываетс  на врем  t. 9 По окончании периода напр жени  1 ключи 3 и 6 подключают апериодические цепочки Л и 7 к цеп м разр да, одновременно к выходу апериодической цепочки Ц подключаетс  элемент сравнени  5 э к выходу апериодической цепочки 7 элемент 8 сравнени . При достижении напр жением апериодической цепочки 7 уровн  срабатывани  элемента 8 сравнени  U сигнал , с выхода элемента 8 сравнени  поступает на ключ Э, который подключает апериодическую цепочку 10, зар женную до напр жени  U, пропорционального ЗбО, к цеп м разр да, а сигнал с выхода элемента 5 сравнени  поступает на ключ 9 при разр де апериодической цепочки k до уровн  срабатывани  элемента 5 сравнени  DO и закрывает его, прекраща  тем самым разр д апериодической цепочки 10. Одновременно сигнал элемента 5 сравнени  запускает преобразователь 11 напр жение-код на преобразование напр жени  апериодической цепочки 10, которое в этот момент времени пропорционально фазовому сдвигу, так как 4-Ц г где врем  разр да апериодической цепочки до уровн  Up; посто нна  времени разр да апериодической цепочки А; тД- - врем  разр да аперио0 дической цепочки 7 ;до уровн  UQ; С - посто нна  времени разр да апериодической цепочки 7; t. - посто нна  времени разр да апериодической цепочки 10. Учитыва , что Уц. l,, а U , и подставл   значени  t и t в выражение дл  , получаем аТх При равных посто нных времени разр да апериодических цепочек получаем Точность измерени  определ етс  стабильностью посто нных времени ап риодических цепочек. Врем  измерени  составл ет два периода исследуемого сигнала. Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокими точностью и быстродействием и может быть испо зовано дл  измерени  мгновенного зн чени  фазового сдвига. , Формула изобретени  Фазометр, содержащий две апериод ческие RC-цепочки, два ключа, элемент сравнени , блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него дополнительно введены интегратор , преобразователь напр жение-код, .второй элемент сравнени , третий ключ и треть  апериодическа  RC-цепочка , причем входы блока управлени   вл ютс  входами фазометра, а выходы, подключены к входам первого, второго ключей и интегратора, выходы интегратора подключены к вторым входам первого и второго ключей, а выходы последних - к входам первой и второй апериодических RC-цепочек, которые своими выходами подключены к входам элементов сравнени , при этом выходы элементов сравнени  подключены к входам третьего ключа, выход которого подключен к входу третьей апериодической RC-цепочки, подключенной своим выходом к входу преобразовател  напр жение-код, управл ющий вход преобразовател  подключен к выходу первого элемента сравнени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 600А7, кл. G 01 R 25/00, 1978.
2. 2.Авторское свидетельство СССР И- А10028, кл. G 01 R 25/00, 1978.

   i/f,2