Фазометр низких и инфранизких частот

(19) (И) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЧЕЛЬСТВ учнонстру итута оичес вы 76,оключГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Отделение Всесоюзного на исследовательского проектно-ко к торского технологического инст источников тока(56) 1. Орнатский П,П. Автомат кие измерения и приборы. Киев, "Вища школа", 1980, с.412.2. Галахов О.П. и др. Осна фазометрии, Л., фЭнергия", 19 с. 156-157.(54)(57) ФАЗОИЕТР НИЗКИХ И ИНФРА НИЗКИХ ЧАСТОТ, содержащий послед вательно соединенные генератор, счетчик и блок индикации, первый и второй формироватеЛи, подключенные к соответствующим входам ключа а также первую и вторую клеммы для подключения измеряемого и опорного сигналов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапазона частот и сокращения времениизмерения, в него введены третийи четвертый формирователи. входыкоторых подключены к первой и второй клеммам соответственно, первыйи второй умножители, управляющие вхды которых соединены с выходамитретьего, четвертого формирователейсоответственно, сумматор, входы которого соединены с выходами умножителей, а выход - с входом второгоформирОвателя делитель частоты,вход которого соединен с выходомгенератора, полосовой фильтр,вход которого соединен с делителем частоты, а выход - с входамипервого формирователя и опорнымвходом второго умножителя, фазосдвигатель, вход которого соединен свыходом полосового фильтра, а выход - с опорным входом первого умножителя и входом первого формирователя.Изобретение относится к радиои электроизмерительной технике и может быть использовано для измеренияфазовых сдвигов гармонических сигналов при определении фаэочастотныххарактеристик5Известен цифровой фазометр с преобразованием частоты для измерениявысоких частот примернЬ 1-150 ИГц.В известном фазометре фазовый сдвигпереносится на низкую частоту фиксированную) 1= 1 - 1 г , Ввиду изменения частоты сигнала 1 в широкихпределах необходимо частоту гетеродина 1 перестраивать тоже в широких .пределах. Значения фиксированной частоты выбирают так, чтобы числовой результат квантования промежутков времени, пропорциональных фазовым сдвигам при заданном Т = -, былго.численно равен значению иско югосдвига фаэ в градусах Я .Недостатком известного устройстваявляется невозможность измерения фазо.вого сдвига в диапазоне низких и инфранизких частот, так как переносизмерения еще на более низкую частоту например, О, 01 Гц) приводит к большому времени измерения, а если перенести частоты измеряемых фазовыхсдвигов на более высокую частоту,тРудно разделить Фильтром после гетеродина сумму+ тг) и разностьпромежуточных .частот, такнапример при 1= 0,01 Гц, а- 10 .кГц сумма будет составлять100000,01 Гц, а разность 9999. 99 Гц,35что при измерениях внесет большуюпогрешность. а перестройка частотыгетеродином при изменении частоты измерений приводит к неудобствам в работе и усложнению конструкции, 40Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является фазометр, содержащий последовательно ссединенные генератор, ключ, счетчик иблок индикации, первый и второй 45формирователи, подключенные к соответствующим входам ключа, а такжепервую и вторую клеммы для подключенияизмеряемого и опорного сигналов 2.Время измерения фазового сдвигаизменяется в зависимости от длительности периода исследуемых сигналов.Если за время между двумя характерными точками, соответствующими переходу через нуль мгновенных значений напряжений О и О , подсчитано 0 ц импульсов и при этом одинимпульс соответствует одному периоду интервалу времени) образцового генератора, то измеряемый сдвигфаз определяется 60Йц Ъ оц=ыЪ т=и - =ЗЬа - ,о - г гц ггде Ь 3 - круговая частота,Тг - период колебания опорногогенератора, 65 М - число подсчитанных импуль"сов,частота, на которой производятся измерения.Т.е. в этом случае необходимо знать частоту исследуемых сигналов, для чего частоту исследуемого сигнала измеряют частотомером, что приводит к увеличению времени измерения. Так как частота генератора счет. ных импульсов постоянна, то при измерении фазовых сдвигов в широком диапазоне частот число импульсов,поступающих различно для одного и того же фазового угла для различных частот. Кроме того, емкость счетчика должна быть очень большой, так как например, при изменении частоты от 10 ц до 100 Гц число импульсов для одного и того же фазового углаизменяется на четыре порядка, т.е, здесь необходим счетчик с большойемкостью, что вызывает определенные технические затруднения. Погреш.ность измерения фазовых сдвиговнеравномерна. Она очень мала, примерно 0,1-0,5 , в диапазоне частот до 10 Гц, в диапазоне частот до 300 Гц - примерно 1,5. С ростом частоты входных сигналов выше 300 Гц погрешность возрастает, свыше 500 Гц достигает 6-8 . Измерения таким фаоэометром проводить не рекомендуется,Недостатками этого Фазометра являются ограничение частотного диапазона из-эа значительного увеличения погрешности измерения и длительное время измерения фазы, так как предварительно необходимо измерить частоту исследуемого сигнала, а затем по Формуле рассчитать замеренный угол фазового сдвига.Цель изобретения - расширение диапазона частот и сокращение времени измерения.Цель достигается тем, что в фазометр низких и инфранизких частот, содержащий последовательно соединенные генератор, ключ, счетчик и блок индикации, первый и второй формирователи, подключенные к соответствующим входам ключа, а также первую и вторую клеммы для подключения измеряемого и опорного сигналов, введены третий четвертый формирователи, входы которых подключены к первой и второй клеммам соответственно, первый и второй умножители, управляющие входы которых соединены с выходами третьего четвертого формирователей соответственно,. сумматор, входы которого соединены с выходами умножителей. а выход - с входом второго формирователя, делитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора, полосовой фильтр, вход которого соединен с делителем частоты, а выход - с вхо1075184 Время в течение которого ключ 14, определится какЧ ЯМ открыт 110)16 при и = 2, получим Составитель С,МорозовРедактор С.ПатрушеваТехред М.Гергель Коррек "ор О.Вилак Заказ 492/38 Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ГССРпо делам изобретений и открьтий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 За время Д через ключ 14 на счет чик 15 пройдет 8 импульсов, количество которых определится следующей формулойСь)Т "7 10 где Т - период импульсов генератора 7.Подставляя (7) в 8) получаем4 ф г- еЗи 1Л так как отношение , и т равно=3,6 10то результат измерения на блоке индикации фиксируется в градусах х л 2)Таким образом, по сравнению с известными решениями сокращено время измерения за счет непосредственного 30 отсчета измеренного сдвига фаз и отсутствия необходимости предвари 1 ельного замера частоты исследуемого сигнала. Увеличение широкополосностиобусловлено тг.м, что при любой измеряемой частоте фазовый сдвиг на этойчастоте переносится на фиксированнуюопорную частоту и при одном и томже угле фазового сдвига на разныхизмеряемьх частотах число счетных импульсон будет одинаково, т.е,. емкостьсчетчиков не ограничивает частотныйдиапазон, как в базовом устройстве,и имеет оптимальное значение рассчитанное на количество импульсов длямаксимального фазового сдвига,В зависимости ог требуемой точностиэто оптимальное значение может бытьвыбрано из следующего ряда чисел". 360,3600 или 36000. Частотный диапазонпредлагаемого фазометра зависит оттипов применяемьх операциониых усилителей в блоках фазометра и составляет примерно 0-100000 Гц.,Погрешность измеряемых фазовыхсдвигов в данном фаэометре определяется в основном аналоговыми умножителями. Если учесть тот факт, чтоодин из сомножителей постоянная составляющая, а частота опорного генератора выбирается небольшой, например 1 кГц, и уровни входных сигналов не превышают +2 В, то погрешностьумножения составляет не более 0,1,что дает максимальную погрешностьизмерения 2,5 , Применение болееточных умножителей, например на основе умножающих ЦЛП, позволяет снизитьпогрешность измерения до 0,8,