Устройство для измерения малых динамических изменений фазы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А ца аи р 001325/ 14Н. Шкилева каренкоение научнодинения "Сиб 2. Авторское сВ 815660, кл, 6 0(54)(57) УСТРОЙСТМАЛЫХ ДИНАИИЧКСсодержащее источследуемого сигналстабилизации амплпервый вход котор видетельство СССР В. 2500,. 1.976СУДАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛЙРЫТИ(71) Иирнинское управлпроизводственного обьецветметавтоматикаф(56) 1. Патент США В 4157500кл. 6 01 К 25/00, 1979. ВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ФАЗЫ, ники опорного и исов, сумматор и блок итуды сигнала, ого подключен к источнику исследуемого сигнала, а выход, сумматора является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения, в него введены Фазовращатель, анапоговый преобразователь фазы, интегратор, блок сравнения, одинвход которого соединен с нулевой шиной, а другой - с выходом аналогового преобразователя Фазы, первый входкоторого соединен с первым входомсумматора и с источником опорногосигнала, а второй - с вторым входомсумматора и с выходом фазовращателя,один вход которого соединен черезинтегратор с выходом блока сравнения, а другой вход Фазовращателя со"единен с выходом блока стабилизацииамплитуды сигнала, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя, а третий вход - с первым входомсумматора.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении очень малых динамических изменений разностей фаэ синусоидальных сигналов, например в различных электромагнитных датчиках.Известно устройство для измерения разности фаз двух входных сигналов, содержащее Фазовый детектор. для получения импульсного прямоугольного 10 сигнала, длительность которого пропорциональна разности фаэ входных сигналов, устройство интегрирования прямоугольного сигнала, дифференцирующее устройство, реверсинный 15 счетчик и .Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность и быстродействие, обусловленное инерционностью устройства интегрирования. 20Наиболее близкими к изобретению являются способ измерения малых разностей фаз синусоидальных сигналов, основанный на стабилизации исследуемого сигнала по амплитуде на уровне, 25 равном амплитуде опорного сигнала, сравнении исследуемого сигнала с опорным и вычитании одного из другого, н устройство, реализующее способ, содержащее источники опорного и исследуемого сигналон, сумматор и блок стабилизации амплитуды исследуемого сигнала, вход которого подключен к источнику исследуемого сигнала 2 .1В известном способе и устройстве35 за счет стабилизации исследуемого сигнала по амплитуде на уровне, равном амплитуде опорного сигнала, повышается быстродействие измерения ма 40 лых разностей фаз синусоидальных сигналов.Недостатком известного способа и устройства является низкая точность и чувствительность измерения очень малых динамических изменений разностей фаз, так как если разность фаз между опорным и исследуемым сигналами составляет значительную величину по сравнению с динамическими измене ниями разностей фаз, то эти динамические изменения трудна наблюдать на экране осцилдографа и технически сложно их выделить, При очень большой разности фаз между опорным и исследу- емым сигналом по сравнению с динамическими изменениями разностей фаз выделить очень маленькие изменения на большом фоне сигнала практически невозможно.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерения -малых динамических изменений фазы,содержащее источники опорного и исследуемого сигналов, сумматор и блокстабилизации амплитуды сигнала, первый вход которого подключен к источнику исследуемого сигнала, а выходсумматора является выходом устройства, введены фаэовращатель, аналоговый преобразователь фазы, интегратор,блок сравнения, один вход которогосоединен с нулевой шиной, а другойс выходом аналогового преобразователя фазы, первый нход которого соединен с первым входом сумматора и с источником опорного сигнала, а второй -с вторым входом сумматора и с выходомфазонращателя, один вход которогосоединен через интегратор с выходомблока сравнения, а другой вход фазовращателя соединен с выходом блокастабилизации амплитуды сигнала,второй вход которого соединен с выходомфазовращателя, а третий вход - спервым входом сумматора.На чертеже изображена блок-схемаустройства, реализующего способ измерения малых динамических измененийразностей фаз,Устройство содержит источник опорного напряжения П, подключенный к входу блока 1 стабилизации амплитуды, состоящего из усилителя 2,блока 3 сравнения, аналоговых преобразона" телей 4 и 5 амплитуды. Выход блока 1 стабилизации, в данном случае усилителя 2, соединен с входом фазовращателя 6, выход которого соединен с вторым входом сумматора 7, аналогового преобразователя фазы 8 и с входом аналогового преобразователя 4, Выход аналогового преобразователя фазы 8 соединен с первым входом блока сравнения 9, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала. Выход блока сравнения 9 соединен через интегратор 10 с управляющим входом фазовращателя 6. Источник опорного сигнала По соединен с первыми входами сумматора 7, аналогового преобразователя 8 и нходом аналогового преобразователя 5.1150575 Составитель В.ШубинРедактор В.Ковтун Техред З.Палий Корректор С.йекмар Заказ 2137/35 Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Выход сумматора 7 является выходом всего устройства.Устройство работает следующим образом.Исследуемый сигнал П через усилитель 2 блока 1 стабилизации амплитуды подается через фаэовращатель 6 на вторые входы сумматора 7, аналогового преобразователя фазы 8 и аналоговый преобразователь амплитуды 4, 1 О который преобразует амплитуду синусо/ идального сигнала в постоянное напряжение, которое подается на один вход блока 3 сравнения, на другой вход которого подается напряжение с опорного источника По, преобразованное аналоговым преобразователем амплитуды 5 в постоянное напряжение. Блок 3 сравнения сравнивает эти два напряжения и в случае их неравенства изменяет 2 О коэФфициент усиления усилителя 2 с учетом знака сравнения таким образом, чтобы амплитуда на выходе фазо" вращателя 6 была всегда равна амплитуде источника опорного напряжения 2 П Быстродействие стабилизации амп" литуды исследуемого сигнала зависит от быстродействия аналоговых преобразователей 4 и 5, блока 3 сравнения, усилителя 2, что вполне технически выполнимо. Аналоговый преобразователь Фазы 8 преобразует разность Фаэ между напряжением выхода фазовращателя 6 и опор 35 ныл напряжением П в постоянное наоп 1 яжение, которое поступает на первый вход блока сравнения 9, где оно сравнивается с нулевым напряжением, подаваемым на второй, вход, Разность на пряжений с учетом знака поступает через интегратор 10 на управляющий вход Фазовращателя 6, который изменяет Фазу исследуемого сигнала до тех пор, пока разность между фазой опорного сигнала По и фазой выходного сигнала Фазовращателя 6 не станет равной нулю. Медленные изменения фазы исследуемого сигнала относительно опорного постоянно отслеживаются таким образом, что разность Фаэ между источником опорного сигнала и выходом фазовращателя 6 равна нулю. Динамические изменения фазы исследуемого сигнала на выходе Фазовращателя б не отслеживаются и без изменения поступают на второй вход сумматора 7, на другой вход которого поступают сигналы опорного источника П. Так как на первом и втором входе сумматора 7 амплитуды опорного источника спгнзч и обработанного с выхода фазовра;ателя 6 равны, а постоянная разность их Фаз равна нулю, то на выходе сумматора 7 присутствует сигнал, обусловленный только динамическими изменениями разности фаз.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автоматически подготавливать сигнал для вычитания, осуществляя следующие операции перед этим: стабилизировать исследуемый сигнал по амплитуде на уровне опорного сигнала со скоростью динамических изменений амплитуды, совмещать исследуемый сигнал по Фазе с опорным со скоростью меньшей скорости динамических изменений разности фаз между опорным и исследуемым сигналом,Обработка сигналов таким образом позволяет выделять очень малые динамические изменения разности фаз между сигналами независимо от значительного сдвига фаз между ними, т.е, резко поднять точность и чувствитель- . ность измерения таких сигналов,