Фазометр низких и инфранизких частот

(9) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИД ОБРЕТЕНИЯ УЕЛЬСТВУкаскад 9.остоитров 12оме того,ор 10,ения иые вх 32.54) ФАЗОМЕТРЧАСТОТ57) Изобретенадно- и электи и может бйтерения фазовых е относится к области оизмерительной технииспользовано для изсдвигов гармонически одыигна(51) 4 С 01 В 25/00 каналов, Цель изобретние погрешности измерсмещения постоянной стоит из сумматора 2 иостоянного тока. Пикодержит операционныйиод б, конденсатор 7, разрлюч 8 сброса и согласующийормирователь 11 импульсов9 двух жцущих мультивибрато13 и линии 14 задержки. Кустройство содержит компараблоки 15 и 16 выборки - храблок 17 измерения. На опорнфазометра подаются квадратурлы 0,зв ы 1 и 0, соея 1. 1 ил.Изобретение относится к радио и электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов гармонических сигналов, для определения фазочастотных характеристик четырехполюсников.Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения в диапазрне низких и ннфранизких частот эа счет компенсации постоянной составляющей измеряемого сигнала и измерения мгновенных значений амплитуд сигнала с помощью пиковых детекторов.На чертеже изображена структурная схема фазометра низких и инфранизких частот.Фазометр содержит блок 1 смещения постоянной составляющей, состоящий из сумматора 2 и источника 3 напряжения постоянного тока, пиковый детектор 4 с операционным усилителем 5, диодом 6, накопительным конденсатором 7, управляемым разрядным ключом 8 сброса и согласующим каскадом 9, компаратор 1 О, формирователь 11 импульсов, состоящий из первого ждущего мультивибратора 12, второго ждущего мультивибратора 13 и линии 14 задержки, блоки 15 и 16 выборки-хранения, блок 17 измерения (дисплеем),При этом вход блока 1 смещения постоянной составляющей является входом устройства, выход блока смещения постоянной составляющей соединен с входом пикового детектора 4, выход которого соединен с первым входом компаратора 10, второй вход которого соединен с дополнительным выходом пикового детектора. Выход компаратора 10 соединен с входом формирователя 11 импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков 16 и 15 выборки-хранения, третий его выход соединен с блоком 17 измерения, а второй выход того же формирователя соединен с входом разрядного ключа 8,Входы опорных квадратурных сигналов через блоки 16 н 15 выборки-хранения соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 17 измерения.Фазометр работает следующим обра- .зом.Измерительный сигнал вида11 =11 эп(й+)+11, (1)20 215050 2где Б - амплитуда входного сигнала;- измеряемый угол фазовогоМ сдвига;11 - амплитуда постоянного наЦ5 пряжения во входном сигнале,подается на вход пикового детектора 4через блок 1 смещения постоянной составляющей. Как видно из (1), входнойсигнал состоит иэ переменной состав ляющей 11 з 1 п(г+ ц) и постоянной составляющей. Своего максимального значения входной .сигнал вида (1) достигает только при достижении максимального значения аргумента переменной 15 составляющей выражения (1 ), т.е. призп(Й+ с)=1 (2)Решение выражения (2) относительно времени 1 дает его значениеи /2 Ф рт-Ц(3)принимая п=О, получаемС: , (4)На опорные входы фаэометра, кото рыми являются входы блоков выборкихранения подаются сигналы видаЦ , =Б зп м(5)В моменты времени, определяемыевыражением (4), т.е, при достижениинапряжением освоего максимальногозначения, диод 6 пикового детектора 4закрывается. Небольшой спад входногонапряжения приводит к тому, что на 35выходе операционного усилителя 5 напряжение резко переходит в областьотрицательных значений до величинынапряжения насыщения операционногоусилителя. На выходе компаратора 10,на входы которого подаются напряжения с выхода пикового детектора 4через согласующий каскад 9 и с выхода операционного усилителя 5, появляется сигнал, точно фиксирующий мо мент достижения входным сигналомсвоего максимального значения и поступающий на вход первого ждущего1 мультивибратора 12 блока формирователя 11, Ждущий мультивибратор 12 50 вырабатывает импульс, длительностькоторого определяет время измеренияфазометра. Передним фронтом этогоимпульса блоки 15 и 16 выборки-хра-.нения переводятся в режим "Хранение", 55 а также блок 17 через линию 14 эавдержки производит вычисление и индикацию измеренного угла фазового сдвига (если блок 17 является осциллографическим индикатором, то импульс слинии 14 задержки будет подаватьсядля подсвета луча в момент измерения).Задним фронтом импульса ждущегомультивибратора 12 запускается второй ждущий мультивибратор 13, импульс с выхода которого управляетработой ключа 8, подготавливая Фазометр к следующему измерению.В момент достижения .входным синусоидальным сигналом своего максимального значения управляющий сигнал с выхода Формирователя 11 переводит блоки 15 и 16 выборки-храненияв режим "Хранение", и напряженияна их выходах с учетом (4) и (5) будут иметь вид1160 О 11 О соз Ч(6)Напряжения (6) поступают наблок 17, где производится обработка,вычисление и индикация измеренногоугла фазового сдвига. Причем этиоперации можно осуществлять различными способами,В простейшем случае входы блока 17представляют собой входы Х и У осциллографического индикатора, в котором по диаграмме, наложенной наэкране электронно-лучевой трубки,определяют угол Фазового сдвига.Можно определить вычисление углафазового сдвига по следующему алгоритму:=ген - ф.- +9 (7)11 вьц огде чАопределяется полярностьюнапряжений П, и Ци сосВЫ Н вы отавляет"ви ПВы о Чаоп О 180 180 360 Можно произвести вычисление угла фазового сдвига переносом угла , входящего в аргументы выражений (6), на опорную частоту и затем произвести измерение, т,е несмотря на наличие постоянной составляющей в измерительном сигнале, производится измере-.25 30 Фазометр низких и инфранизких частот, на опорные входы которого подаются квадратурные сигналы О, пп ыи 11 соВ ы 1, содержащий Формировательимпульсов, блок измерения с дисплеем,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения погрешности иэме рения, в него введены два блока выборки-хранения, блок смещения постоянной составляющей, пиковый детектор с разрядным ключом и согласующимкаскадом, компаратор, причем входблока смещения постоянной составляющей является входом фазометра, выход1блока смещения постоянной состав- .ляющей соединен с входом пикового 50 с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с дополнитель 5 0 15 20 ние угла фазового сдвига без какойлибо дополнительной погрешности. Причем положительная постоянная составляющая в измерительном сигнале может значительно превьппать уровень амплитуды входного сигнала.Отрицательная постоянная составляющая может достигнуть амплитудного значения сигнала, Если же отрицательная постоянная составляющая превьппает амплитудное значение входного сигнала, то для обеспечения измерения блоком 1 смещения постоянной составляющей, состоящим иэ сумматора 2 и источника 3 напряжения постоянного тока (ИНПТ), входной сигнал смещается в область положительных значений, т.е. устройство обеспечивает измерение угла фазового сдвига в диапазоне низких и инфранизких частот при наличии постоянной составляющей в измерительном сигнале, превышающей уровень входного сигнала. Изобретение обеспечивает также измерение угла фазового сдвига без дополнительных погрешностей при наличии дрейфа постоянной составляющей во входном сигнале.Формула изобретения детектора, выход которого соединен ным выходом пикового детектора, а выход компаратора соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков выборки-хранения, второйвыход соединен с управляющим входомразрядного ключа, а третий выход сое125050 Составитель В, ШубинТехред З.Палий Корректор И. Эрдейи Редактор Е. Копча э Заказ 903/53 Тираж 730 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 динен с сннхронизирующим входом блока измерения, с входами которого соединены выходь 1 блоков выборки-хранеФ ния, входы которых соединены соответственно с входами опорных квадратурных сигналов Б, Мра 1 и Б,сово 1.