Фазометр

(19) 01) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК3(51) 6 01 В 25/О КОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СУД АРСТВЕПО ДЕЛАМ ИЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ъ1l%1 ц причем первый вход второго делителячастоты с переменным коэффициентомделения соединен с вторым выходомпервого делителя частоты с переменченко,ным коэФФициентом деления, первый Кокорин: вход третьего делителя частоты с пееский , ременным коэффициентом деления подключен к вйходу опорного генератора,управляющие входы второго и третьего ство СССРделителей частоты с переменным коэфФициентом деления соединены с вторы 969675 ми выходами вычислительного блока, ачто, с выходы - соответственно с первым и ерений,. вторым входами Фаэового детектора,вычастоты ход которого соединен с управляющим еления, входом генератора стробирующих имнератор, . пульсов. ей(54)(57) ФАЗОИЕТР по авт.сво .т л и ч а ю щ и й с я темцелью повышения точности измв него введены два делителя1с переменным коэфФициентом дфавовый детектор, опорный ге 9 41Изобретение относится к электрорациоиэмерительной технике и можетбыть использовано при разработке широкодиапазонныхфаэометрических устройств.По основному авт.св.,Р 969675 5известен фаэометр, содержащий двастробоскопических преобразователя,первые входы которых являются входами устройства, генератор стробирующих импульсов и низкочастотный измеритель разности фаэ, связанные междусобой вычислительный и запоминающийблоки, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления и цифровой измеритель частоты, связанный 15с вторым входом устройства и вычис-лительным блоком, соединенным с низкочастотным измерителем разности фази первым делителем частоты с переменным коэффициентом деления, счет-ный вход которого подключен к выходу генератора стробирующих импульсов,а выходы - к вторым входам первогои второго стробоскопических преобразователей, соединенных выходами снизкочастотным измерителем разностифаз. Фаэометр характеризуется высокой степенью автоматизации процессаизмерения и является первым прибором, работас которым в широком диапазоне частот не требует ручных операций 1,Недостаток известного фазометрабольшая погрешность измерения. Этообусловлено широким диапазоном преобразованной частоты сигнала с выходов стробоскопических преобразова".телей. Так, для частот входного сигнала Ес в - 1,.100 Мгц, частоты генератора стробирующих импульсов1 ф 64 МГц и коэффициента деления пергвого делителя частоты с переменнымкоэффициентом деления К 1-3264частота преобраэованного сигнала может принимать значения, лежащие вдиапазоне до 100 КГц. Таким образом, 45шумовая полоса по входу низкочастотного измерителя разности фаз равна100 КГц. Это приводит к большомузначению погрешности измерения, вызванной шумами, поступающими на входфаэометра совместно с сигналом.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что в фазометр, содержащий двастробоскопических преобразователя,низкочастотный измеритель разностифаэ, генератор стробирующих импульсов, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой измеритель частоты, вычислительный и запоминающий блоки, причемпервые входы первого и второго стробоскопических преобразователей соединены соответственно с первой ивторой входными шинами устройства, 65 вторые входы первого и второго стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому и второму выходам первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами низкочастотного измерителя разности фаэ, третий вход которого подключен к первому выходу вычислительного блока, первый вход которого соединен с выходом запоминающего блока, вторые входы запоминающего блока подключены к выходам цифрового измерителя частоты, а вторые выходы вычислительного блока соедйнены с управляющими входами первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого подключен к выходу генератбра стробирующих импульсов, вход цифрового измерителя соединен с входами второго стробоскопического преобразователя, введены два делителя частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор, опорный генератор, причем первый вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с вторым выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, первый вход третьего делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к выходу опорного генератора,управляющие. входы второго и третьегоделителей частоты с переменным коэфФициентом деления соединены с вторыми выходами вычислительного блока, авыходы - соответственно с первым и вторым входами фазового детектора,выход которого соединен с управляющим входом генератора стробирующих импульсов.На чертеже показана структурная схема фазометра.В фазометр входят стробоскопические преобразователи 1 и 2, подклю- ченные к низкочастотному измерителю 3 разности фаз, последовательно соединенные опорный генератор 4, третий делитель 5 частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор 6, генератор 7 стробирующих импульсов и первый делитель 8 частоты с переменным коэффициентов деления последовательно включенные цифровой измеритель 9 частоты, связанный с второй входной шиной фазометра, вычислительный блок 10, второй делитель 11 частоты с переменным коэффициентом деления, запоминающий блок 12, связанный с вычислительным блоком 10, причем выходы первого делителя 8 связаны с вторыми входами стробоскопических преобразователей 1 и 2,первый и третий делители 8 и 5 частоты с переменным коэффициентом деления - с вычислительным блоком 10,второй делитель 11 частоты; связан с Фазовым детектором б и вторым выходом первого делителя 8 частоты, а вычислительный блок 10 - с низкочастотным измерителем 3.фазометр работает следующим обра зом.Напряжения с измеряемым Фазовым сдвигом поступают на первую и вторую входные шины устройства. На вторые входы стробоскопических преобразова телей 1 и 2 поступают короткие им-пульсы соответственно с первого и второго выходов первого делителя 8,Импульсы на выходах первого делителя совпадаю 1 по форме, временному , 15 расположению и частоте. Однако на каждый стробоскопический преобразователь эти импульсы поступают с отдельного выхода первого делителя 8. Этим обеспечивается развязка между 2 О каналами фазометра.Процесс измерения состоит из двух этапов. На первом из них - подгото- .вительном - с помощью цифрового измерителя 9 частоты производится измерение частоты входного сигнала Е Код частоты Ес заносится в вычислительный блок 10, который по програм- ме, заложенной в запоминающем блоке 12, производит расчет коэффициентов деления первого, второго и трет его делителей 8, 11 и 5. Возможен другой режим работы: коэффициенты деления рассчитываются заранее и хранятся в запоминающем блоке 12, Вычислительный блок 10 выбирает необходимые 35 коэффициенты деления в соответствки с кодом 1 с . Коэффициенты деления . для любой частоты входного сигнала таковы, что частоты, поступающие на входы фазового детектора 6, всегда 4 О лежат в полосе схватывания устройства фазовой автоподстройки частоты, которое образовано фазовым детектором 6 и генератором 7 стробирующи 3 импульсов. В соответствии с коэффициентами деления частота генератора 7 стробирующих импульсов перестраивается. Во время измерительного этапа система перестройки частоты генератора 7 стробируецих импульсов не изменяет своего состояния. Низкочастотный измеритель 3 разности фаз производит измерение Фазового сдвига, между сигналами преобразованной час тоты с выходов первого и второго стробоскопических преобразователей 55 1 и 2.т Выбором коэффициента деления КЗ третьего делителя 5 К :10000 можно обеспечить частоту.на его выходе Е 3 = 1 кГц, однако при этом генератор стробирующих импульсов 7 не будетгф перестроен,= 1 МГц, а 1. : 0; Поэтому нужно так выбрать КЗ, чтобы перестройка генератора 7 стробирующих импульсов была произведена на необходимое значение. Частотой, ко торой должна производиться автоподстройки, является2 т 1 орВг ф 999 г 8 Гц Это обеспечивается при К 3 = 10002, При этом У. =К 2 К 999,8 Гц = =.7998400 Гц, т.е. Й гсн = 1600 Гцили 002 ф а яр ор,ноюДискретность сеткй частот Е и округление коэффициентов приводит в ряде случаев к отклонению ся от Гоном Расчеты показывают, что л 1 С 5 кГц. Таким образом, понр.макслоса преобразованного сигнала значительно сужается по сравнению с известным фазометром. Среднеквадратическая погрешность низкочастотного измерителя 3 разности фаз вычисляетЗначения частот, поступающих на, Фазовый детектор 6, носят дискрет.ный характер, поскольку Формируются 60 с помощью делителей частоты. Поэтому частота преобразованного сигнала не будет фиксированной. Оценим диапазон изменения преобразованной частоты. Пусть частота опорного генератора 4 г =10 МГц, . номинальнаЯ частота генератора / стробирующих импульсов= 8 МГц, Поскольку стробирование пройзводится, как и во всех фазометрах эого класса, импульсами и частотами следования в диапазоне (12) МГц, то коэффициент деления первого делителя 8 может принимать значения К=а..8. Пусть частота на выходе третьего делителя 5 равна примерно 1 кГц, т.е. коэффициент деления третьего делителя 5 Кр 10000. Таким образом, частота % задается с дискретом 0,1 Гц. Пусть частота входного сигнала Ес = 100 МГц. Номер гармоники, используемой для преобразования при Е 1 = 1 МГц, равен п =Ю /Е 100Определим значение Еор, когда преобразованная частота 1 и равна ее номинальному значению, например 20 кГц н.е---." -Рт, е 1 орф д Определим коэффициент деленияДПКД 2 11, считая что частота Ю наего выходе должна лежать в районе1 кГцОкругление при вычислении К 2 приводит к тому, что частотастанет равной1053015 где 8 ффгр по входуо измерителя аф оженное ус равнении с ратической ной шумами Таким ройствов 15 Ф 4, раэа Составитель Н. Каплинч Техред И.Надь КорректорГ. Решетник Ре ор ТиражВНИИПИ Го по дел35, Москв 865/43710 Подпсударственного комитет ам изобретений и откры1130 а, Ж, Раушская наб. ное ССС ака д, 4 ПП Патент, гУжгород, ул. Проектная, 4 л.ся по формуле (считая, что он реализован на оптимальных принципах) дисперсия шум шумовая полос низкочастотио разности фаз энергия сигнал образом, предл ффективнее в по среднеквад ти, обусловле Здесь ьТР и лФ 2 - соответственно шумовые полосы известного и предложенного фазометров. Преимущество предложенного устройства по сравнению с базовым (серийный фазометр ФК 2-12) заключено в автоматизации процесса измерения, т.е. повышении производительности труда, Так, в базовом приборе переход с одной частоты входного сигнала на другую осуществляется за время порядка Т = 10 с, В предлагаемом фазометре это время складывается из времени измерения частоты Т и времени установки коэффициентов делени Т. Реально ТТ+Т :0,2 с. Таким образом, предлагаемое устройство эффективнее базового в Т/Т = 50 раэ.