Способ определения фазового времени задержки и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ВТОРО У СВИДЕТЕЛЬС и выдел щую, Иэ нения направл сигнала деллют Сравнив щие пос частоту уравнив тоту мод имную ч я Ьт = - ,то,где ого времени заэующее способ, (у) генератор 1, одавтоматические ,электрическую 2 задержкой, два р 7 нижних часоты, мультивиб-рестраиваемый 0 р ратор 12 низкой мер 15, 1 ил.ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР йг 1318987, кл. 6 04 Е 10/06, 1986.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: в измерительной технике. Цель изобретения - повы вение точности измер:ия невзапмной части фазового времени задержки, Способ основан на однополосной модуляции высокочастотного сигнала, проходящего через электрическую цепь с задержкой, перемножении высокочастотных сигналов, выделении из спектра перемножаемых сигналов низкочастотной составляющей и изменении частоты моду-, лирующего сигнала до получения нулевого значения фиксируемого напряжения. Затем перемножают непосредственно высокочастотные сигналы с выхода и входа электрической цепи при рдном направлении ррспространения модулированного сигналаЫ.) и, 1817036 А 1 я)э 6 01 й 25/00, 6 04 Р 10/ яют первую посточнную составляю- меняют направление распрострамодулированного сигнала и ение модуляции высокочастотного частоты на противоположное и вывторую постоянную составляющую. ают первую и вторую составляютоянного напряжения, изменяют модуляции до получения равенства аемых напряжений и измеряют часулирующего напряжения, а невзаасть фазового времени задержки определяют из соотношени г 0 - линейная часть фазов держки, Устройство, реали содержит высокочастотный нополосный модулятор 2 и переключатели 3 и 4(13 и 14) цепь 5 с контролируемой перемножйтеля 6, 9, фильт тот, усилитель 8 низкой част ратор 10, интегратор 11, пе по частоте двухфазный гене частоты и цифровой частотоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения невэаимной части фазового времени задержки электрических цепей гироскопических приборов, измерителей скорости и расхода жидких и газовых потоков, устройство для измерения индукции магнитных и электрических полей и других физических величин, вызывающих невэаимные эффекты в электрической цепи датчика,Целью изобретения является повышение точности измерения невзаимной части фазового времени задержки путем прямого измерения этой величины.Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения фазового времени задержки, основанном на однополосной модуляции высокочастотного сигнала, проходящего через электрическую цепь с контролируемой задержкой, перемножении высокочастотных сигналов, выделении из спектра перемноженных сигналов низкочастотной составляющей напряжения, изменении частоты модулирующего сигнала до получения нулевого значения фиксируемого напряжения, дополнительно перемножают непосредственно высокочастотные сигналы с выхода и входа электрической цепи при одном направлении распространения модулированного сигнала и выделяют из спектра перемноженных сигналов первую постоянную составляющую напряжения. Затем изменяют направление распространения модулированного сигнала и направление модуляции высокочастотного сигнала в на противоположное и выделяют вторую постоянную составляющую напряжения. Сравнивают первую и вторую составляющие постоянного напряжения, а затем изменяют частоту модуляции до получения равенства уравниваемых напряжений, Измеряют частоту Й модулирующего напряжения и определяют,невзаимную часть фазового времени задержки из соотношенияЙЬГ = - го.вПоставленная цель достигается также тем. что в устройство для измерения фазового времени задержки, содержащее высокочастотный генератор фиксированной частоты, к выходу которого подключены последовательно соединенные однополосный модулятор, управляющим входом соединенный с перестраиваемым генератором низкой частоты, электрическую цепь с контролируемой задержкой, первый пере- множитель, фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, второй перемножитель и интегратор, цифровой ча 35 40 ны к выходу мультивибратора, а выход интегратора соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора низкой частоты.Сущность способа измерения невзаимной части фазового времени задержки заключается в следующим.Высокочастотный сигнал 01=-(т)=Она хсоз(в 1+ гр 1) фиксированной частоты в ==сопзт подвергают однополосной модуляции сигналом низкой частоты 02(1)=Оь соз( Й т. + щ ), В результате однополосноймодуляции частота высокочастотного сигнала увеличивается или уменьшается на значение модулирующей частоты Й,При использовании фазокомпенсацион ного однополосного модулятора колебания суммарной частоты в+ Й или разностной частоты в- Й формируются в зависимости от направления чередования фаэ низкочастотных квадратурных модулирующих сигналов, При изменении направления чередования фаз квадратурных модулирующих сигналов знак приращения частоты в+ Й меняется 50 55 стотомер, подключенный к выходу генератора низкой частоты, дополнительно введены мультивибратор и четыре автоматических переключателя. Первый ав томатический переключатель включен между однополосным модулятором и электрической цепью, второй автоматический переключатель - между электрической цепью и первым перемножителем, третий и 10 четвертый автоматические переключатели -между двумя фазами генератора низкой ча стоты и управляющими входами однополосного модулятора, при этом вход первого автоматического переключателя соединен с 15 выходом однополосного модулятора, первый выход соединен с выходом электрической цепи и вторым входом второго автоматического переключателя, второй выход первого автоматического переключате ля соединен с выходом электрической цепии первым входом второго автоматического переключателя, выходом соединенного с первым входом первого премножителя. второй вход которого соединен с выходом од нополосного модулятора. Входы третьего ичетвертого автоматического переключателей соединены с квадратурными выходами генератора низкой частоты, противоположные выходы соединены между собой и под ключены соответственно к управляющимвходам днополосного модулятора, Управляющие входы автоматических переключателей соединены между собой и вторым входом второго перемножителя и подключефильтр 7 нижних частот, усилитель 8 низкой частоты, второй перемножитель 9, второй вход которого соединен с мультивибратором 10, а выход подключен к входу интегратора 11. Выход интегратора 11 соединен с управляющим входом перестраиваемого по частоте двухфазного генератора 12 низкой частоты, к квадратурным выходам которого через автоматические переключатели 13 и 14 подключены управляющие входы одно- полосного модулятора 2. К одному из выходов генератора 12 низкой частоты подключен также цифровой частотомер 15.устройство для измерения невзаимной части фазового времени задержки работает следующим образом,Высокочастотный сигнал кварцевого генератора 1 в фазокомпенсационном модуляторе 2 подвергается однополосной модуляции квадратурными сигналами низкой частоты перестраиваемого генератора 12. При первом положении автоматических переключений 13 и 14 о однополосном модуляторе 2 формируетсд высокочастотный сигнал с уменьшением значении частоты на значение частоты генератора 12, Последняя выбирается минимальной исходя из условий работы однополосного модулятора 2,Модулированный высокочастотньй сигнал через первые положения автоматических переключателей 3 и 4 проходит через электрическую цепь 5 в направлении, при котором его суммарная задержка наибольшая. Задержанный модулированный сигнал с выхода автоматического переключателя 4 поступает на один вход первого перемножителя 6, на другой вход которого поступает модулированный сигнал непосредственно с выхода однополосного модулятора 2, Из перемноженных высокочастотных сигналов фильтра 7 нижних частот выделяется первое значение постоянной составляющей напряжения,При втором положении переключателей 13 и 14 на выходе однополосного модулятора 2 формируется высокочастотный сигнал с увеличенным значением частоты на значение частоты генератора 12. Соответственно второе положение автоматических переключателей 3 и 4, которые работают синхронно с переключателями 13 и 14, обеспечивает прохождение модулированного сигнала через электрическую цепь 5 в противоположном направлении, когда суммарная задержка цепи становится минимальной. На выходе фильтра 7 нижних частот выделяется второе значение постоянной составляющей напряжения,При непрерывной работе автоматических переключателей 3,4 и 13,14, которые управля отсд прямоугольными импульсамимультивибратора 10, на выходе фильтра 7нижних частот образуется переменная составляющая напряжения частоты коммута 5 ции автоматических переключателей.Амплитуда этого напряжения пропорциональна разности постоянных напряжений,формируемых при двух положениях автоматических переключателей,10 Переменное напряжение частоты коммутации усиливаетсд усилителем 8 низкойчастоты и перемножаютсд во втором перемножителе 9 с управляющим напряжениеммультивибратора 10, Из перемноженнцх15 сигналов интегратором 11 вцделдетсд постоянная составляющад напряжения, которая эапоминаетсд интегратором. Выходноенапряжение интегратора 11 воздействуютна управляющий вход перестраиваемого ге 20 нератора 12, увеличивая частоту. Процессавтоматического регулирования частоты генератора 12, при котором изменяется частоты выходных напряжений, сдвинутых нао90, длится до тех пор, пока не уравняются25 постоянные составляющие напряжения навыходе первого перемножителя 6, При этомисчезает переменнад составляющая напряжения частоты коммутации, а выходное напряжение второго перемножителя 930 обращаетсд в нуль, Выходное напряжениезаряженного интегратора 11 поддерживаетзначение частоты генератора 12, котороесоответг вует выполнению соотношения(9).,35, Установившееся значение частоты генератора 12 измеряется цифровым частотомером 15, табло которого в соответствии свыражением 9) может быть отградуированонепосредственно в значениях контролируе 40 мой невзаимной задержки. При измененияхконтролируемой задержки происходит заряд или разряд интегратора 11, что приводит к изменению частоты квадратурныхнапряжений на выходе генератора 12, Соот 45 ветствующие изменения частоты измеряются по табло цифрового частотомера 15,Экспериментальные исследованияпредлагаемого устройства для измеренияневэаимной задержки в составе измерителя50 фазового времени задержки показали, чтопо сравнению с устройством-прототипомпредлагаемое устройство обеспечивает измерение невэаимной частоты фазового времени задержки в диапазоне значений55 10- 10 с при линейной части задержки10 - 10 с с относительной погрешностью-7 -Яне более 2(0,5 - 1 оь) при частоте испытательного сигнала 5 МГц.Использование предлагаемого способаизмерения фазового времени задержки и10 1817036 2, Устройство для определения фазового времени задержки, содержащее высокочастотный генератор фиксированной частоты, к выходу которого подключены последовательно соединенные однополосный модулятор, управляющим входом соединенный с перестраиваемым генератором низкой частоты, электрическую цепь с контролируемой задержкой, первый пере- множитель, фильтр нижних частот, усилиреализующего его устройства позволяет по сравнению с существующим повысить точность иЗмерения неозаимной задержки, так как случайные погрешности при определениито поформуле(10) взначительноймере усредняются, а погрешность автоматического измерения низкой частоты модуляции, значение которой пропорционально величине невзаимной задержки не превышает 10-10 , Благодаря этому возможно обнаружение и измерение малых значений невзаимной задержки, которая в большинстве практических случаев, например, в гироскопических приборах, многим меньше линейной задержки,Формула изобретения 1. Способ определения фазового времени задержки, основанный на однополосной модуляции высокочастотного сигнала, перемножении высокочастотных сигналов свыхода и входа электрической цепи с контролируемой задержкой, выделении из спектра перемноженных сигналов низкочастотной составляющей напряжения, изменении частоты модулирующего Сигнала до получения нулевого значения фиксируемого напр:;ения,отлича ющий ся тем,что, с целью повышения точности определения неозаимной частоты фазового времени задержки, перемножают непосредственно высокочастотные сигналы с выхода и входа контролируемой электрической цепи при одном направлении распространения модулированного сигнала, выделяют из спектра перемноженных сигналов первую постоянную саста оллющу о напряжения, изменяют направление распространения модулированного сигнала и направление модуляции высокочастотного сигнала щ на противоположное, выделяют вторую постоянную состаоллющую напряжения, сравнивают первую и вторую составляющие постоянного напряжения, изменяют частоту модуляции до полученил равенства уравниваемых напряжений, измеряют частоту И модулирующего напрлженил, а невзаимную часть фазового времени задержки Ьг определяют из соотношенияйЛг = - тощгде то - линейная часть фаэооого времени задержки,5 10 тель низкой частоты, второй перемножитель и интегратор, цифровой частотомер, подключенный к выходу генератора низкой частоты;отличающееся тем,что,с целью 15 повышения точности определения, о ного введены мультивибратор и четыре автоматических переключателя, иэ которых первый автоматический переключатель включен между однополосным модулятором и электрической цепью, второй автоматический переключатель - между электрической цепью и первым перемножителем, третий и четвер 20 тый автоматические переключатели - между двумя фазами генератора низкой частоты и управляющими входами однополосного модулятора, при этом вход первого автоматического переключателя соединен с выходом однополосного модулятора, первый выход соединен с входом электрической цепи и вторым входом второго автоматического переключателя, второй выход первого автоматического переключателя соединен с выходом электрической цепи и первым входом второго аотоматического переключате 30 35 40 45 50 ля, выходом соединенного с первым входом первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом однополосного модулятора, входы третьего и четвертого автоматических переключателей соединены с квадратурными выходами генератора низкой частоты, противоположные выходы соединены между собой и подключены соответственно к управляющим входам однополосного модулятора, управляющие входы автоматических переключателей соединены между собой и вторым входом второго перемножителя и подключены к выходу мультивибратора, а выход интегратора соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора низкой частоты,Составитель Ю.СкрипникТехред М.Моргентал Корректор В,Петраш Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1902 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5