Фазометрическое устройство

828 ПО Союз Советских Социалистических Республик(088.8). и откры опубликования описания 26.06.81 2) Авторизобретвнт) Заявитель(54) ФАЗОМЕТРИЧ ЕСКОЕ УСТРОЙСТВ 2 6 ф 2 л резко тоты 1 и этот ьно, известноедиапазоном м ч ате лы яется расшир фазовых сдвиго р/2 л,Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано дланя точных измерений скорости распространения акустических волн фазовым методом.5Известно устройство, пригодное для измерения разносъи фаз иежду основным и задержанным сигналами, содержащее формирователь сигнала и фазосдвигающий элемент 11. Это устройство имеет недостаточную точность.Известно устройство, также содержащее фазовые детекторы и блок отработки 21. Это устройство;имеет высокую точность измеревия разности фаз в интервале 0 - :2 л, одпако при измеренви,скорости распространения акустических воли фазовым методом суммарный фазовый сдвиг может составлять несколько периодов волны. Возможно снижение частоты колебаний на- ф столько, чтобы времяраспространения акустической волны на некотором фиксированном расстоянии 1 составляло не более периода волны, но в этом случае даже малая погрешность б,- измерения фазового 25 сдвига ср между напряжениями генератора и приемника дает большую погрешность измерения времени. поскольку погрешностьвозрастает с уменьшениепуть неприемлем. Следовустройство обладает мизмерений фазовых сдвигоЦелью изобретения яиие диапазона, измерений Это достигается тем, что устроисгво, содержащее два фазовых детектора и блок обработки, дополнительно снабженно делителем частотымодулятором, демодулятором, первым сумматором,с входными резисторами и вторым сумматором, причем вход делителя частоты, модулятора и первого фазового детектора оовдинен с зажимом для подключения оснозного сигнала, выход делителя частоты соединен с управляющим входом модулятора и вторым фазовым детектором, выходной зажим источника задержанного сигнала подключен к входу первого фазового детектора непосредственно и второго фазового детктора - через демодулятор, а выходы фазовых детекторов соединены через входные резисторы с первым сумматором, соединенным через блок обработки с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход его является выходом устройства.нсет быпгь выражено через полный фазовыйсдвиг для высокой и низкой частот Такое соединение введенных блоков позволяет одновременно производить измерение фазового сдвига на высокой (рабочей) частоте без учета целого числа периодсов фазового сдвига и,на низкой (модуляционной), где весь фазовый сдвиг заведомо не превышает 2 с, Путем сопоставления указанных фазовых сдвигов блока обработки выявляется целое число периодов фазового сдвига на высокой частоте, сумма которого с измеренным сдвигом на высокой частоте является полным фазовым сЛвиго,м. При этом, сохраняя точность ,измерений, возможно пзмерение фазовых сдвигов, много выше 2 л.На чертеже дано предлагаемое устройство, Оно состоит ыз модулятора 1, делителя частоты 2 и фазового детектора 3, второго фазового детектора 4, демодулятора бсумматора б с входными резисторами 7 и 8, блока обработки 9, второго сумматора 10.Работа фазометрического устройства заключается в том, что основной сигнал перед задержкой модулируется модулятором 1 (например, амплитудная модуляция). Частота модуляциями Р определяется основанием делителя 2 частоты, выбираемым таким обравом, чтобы период частоты модуляции превышал максимально возможное время задержки (распространения волны). Тогда задержанный сигнал, подаваемый на входы демодулятора 5 и фазового детектора,1, также модулирован. ог трг2;сР 2-1(2) Приравняв выражения 1 и 2, получаем10и+ ср /2 л= тсрг/2 л,откуда целое число периодов д, - ри=2-,15 Фазовый детектор 3 вырабатывает на,пряжение, пропорциональное фазовому сдвигу ср 1 сигнала высокой частоты , который не содержит сведений о целом числе периодов сдвига. Второй фазовый детектор 4 сравннвает фазы сигналов модуляционной частоты Р=1/т, где т - коэффициент деления делителя. При этом задержанный сигнал предварительно демодулируется демодулятором 5. Выходное напряжение второго фазового детектора нропорциональ,но фазовому сдвигу срг низкочастогных сигналов. Сумматор б находит разность напряжений, пропорциональных ср 1 и срг, при этом резисторы 7 и 8 выбирают так, чтобы сумма указанных:напряжений была пропорциональна (тсрг - ср 1). Блок обработки 9 производит деление указанной разности ,на .величину 2 л и ояруглен 1 ие результата до ближайшего целого числа. Напряжение, пропорциональное полученному целому чистг - з,ммируется вгорым сум 7 Гматором 10 с .напряженнем первосго фазового дегектора 8 и выходное, напряжение устройства пропорционально этой сумме.Общее время задержки сигнала (время распространения акустической волны) мот(ю + Зсмк ) - р( 0 5 (4)2 2 к55Для реальных фазометров класса 1(5) Практичесии максисмальный,выигрышдостигается при более сильном выражении 65,неравенства (4) и сопоставляет 80 - 100. Однако величины ср,и особенно срг определены с некоторой погрешностьюк тому же погрешностью обладают сумматор б, производящий суммированне р и рг, а также блок об р аботки 9, производящий деление этой суммы на 2 с. В результате число пвычисленное по формуле (3) может оказаться не целым. Зная же, что и целое число по своей природе, мы вправе округлить результат до ближайшего целого числа, что и производит блок обработки 9.Выходное напряжение блока обработки 9 может оыть эталонированным,и, практическине содержать погрешность суммарного фазового сдвнга равна погрешности бср измерения сдвига высокочастотного сигнала, 35а диапазон измерения расширяется на 2 зт, то есть в (1+и) раз, чем 1 и достигается,поставленная цель.Предложенное устройство 1 позволяет существенно расширить пределы измерения фазового,сдвига при сохраненни точности 40 измерений. Если же пределы измерения нетнеобходимости расширять, то увеличением частоты высокочастопного сигнала возможно повышение точности измерений в т раз.Предельный выигрыш в расширениидиапазона измерений зависит от погрешности бср используемых,средств, Это обусловлено накоплением погрешностей бср 1 и бсрг пои увеличении т в выражении (3).Следовательно для безошибочного округления реультата до и, а не до (и+ 1) необходимо, чтобы828110 Формула изобретения Составитель А. СтаростинаТехред А Камышникова Корректор С. файн Редактор Е. Гончар Заказ 576/515 Изд,355 Тираж 749 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Хгрьк. фил. пред. Патент Фазометрическое устройство, содержащее два фазовых детектора и блок обработки, о тлича ю щеес я тем, что, с целью расширения диалазона измерения фазовых сдвигов, оно дополнительно снабжено делителем частоты, модулятором, демодуляторюм, первым сумматором с входными резисторами и вторым сукматором, причем вход делителя частоты, модулятора и первого фазового детектора соединен с зажимом для подключения ооновното оипналавыход делителя частоты, соединен с управляющим входом модулятора и;вторым фазовым детектором, выходной зажим источника задержанного сигнала поддключен к входу первого фазового детектора непосредственно и второго фазового детектора - через демодулятор, а выходы фазовых детекторов соединены через вход 1 ные резисторы с первььм сумматОром, соединенным через блок обработки с одвим из входов ,второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, а выход его является выходом уст ройства. Источники информации, аринятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельтво СССР15496508,(кл. 6 01 Я 25/04, 1975, 2. Заявка ФРГ1766366, кл. 21 е 25/00, 1975.