Инфранизкочастотный фазометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 924614(51) М.Клс присоединением заявки Мо С 01 Н 25/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 3004,82 Б.К.Куприк, А.И.Двойниченко, Д.П.Двойничвнко" ":,и В.Н.Козявкин11г(54) ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к инфраниэкочастотным Фаэометрам, формирующим результат измерения в виде аналогового сигнала, знак которого зависит от знака измеряемой разности фаз, и может быть использовано для оснащения испытательных стендов, в системах фазового регулирования, а также как вторичные преобразователи.Известен фазометр, в качестве ключевой цепи в котором используется триггер, управляемый сстроконечными импульсами, Формируемыми в моменты перехода через ноль сигналов, сдвиг фаз между которыми измеряется. Сред" нее значение тока прямоугольного импульса, формируемого триггером, прямопропорцнонально сдвигу фаз. Ток измеряется стрелочным прибором 113.Недостатком указанного Фазометра является то, что выходной сигнал прибора нельзя исгольэовать для дальнейшей автоматической обработки. Быстродействие измерения мало и нельзя измерять сдвиг Фаз при инфранизких частотах, При изменении знака разности фаз, такая схема не работает.Наиболее близким по технической суцности к предлагаемому является инфраниэкочастотный Фазометр содержаций в двух каналах последовательно соединенные усилитель-ограничитель, формирователь временного интервала, схему ссвпадения, электронный счетчик и блок памяти, автогенератор высокостабильных колебаний, соединенный через делитель частоты, уг равляемый схемой управления, с вторыми входами названных схем ссвпадений и индикатор, и снабженный источником опорного напряжения, делителем напряжения, реле включения делителя, блокинг-генератором, нуль- индикатором и двумя дискретными резисторами 23.Известное устройство выдает результат измерения в аналоговой форме, но оно не работает, если меняется знак разности фаз, так как изменение знака разности фаз выражается в форме скачка от нуля до максимума выходного сигнала. Быстродействие устройства занижено, так как после основного измерения (длительности периода и длительности запаздывания) выполняется растянутое во времени дополнительное измерение (получение Фазового угла иэ измеренных времен). Устройство имеет малый частотный диапазон, так как схемауправления делителя частоты не связана с входными сигналами. В реэульхате это приводит к большой погрешности измерения при изменении частоты входного сигнала.Цель изобретения - увеличение 5 быстродействия и точности измерения.указанная цель достигается тем, что в инфранизкочастотный Фаэометр, содержащий два формирователя, выходы которых соединены через блок управле-о ния с соответствующими входами триггера, выход которого подсоединен к первому входу элемента совпадения, к второму входу которого подключен выход генератора при этом выход 15 элемента совпадения соединен с входом счетчика, а выходы последнего " с входами первого блока памяти а также второй блок памяти и источник напряжения,. дополнительно введены два преобразователя цифра-аналог, сумма 20 тор, блок знака блок коммутации знака, усилитель, три резистора, третий Формирователь и две дифферен. - цирующие цепи, причем выходы формирователей через дифференцирующие цепи 5 подсоединены к соответствующим входам управления первого блока памяти и входам блока знака. одновременно, а третий вход блока знака соединен с вторым выходом блока управления и входом третьего Формирователя одновременно, а выход .последнего соединен с входами управления второго блока памяти и преобразователей цифра- аналог, при этом два выхода блока 35 знака подсоединены к соответствующим входам второго блока памяти, подключенного выходом к входу управления блока ксммутатора знака, вход которого подсоединен к выходу. источника 40 напряжения, а выход через первый преобразователь цифра-аналог - к первому входу сумматора и первому резистору одновременно, причем выход первсго резистора соединен с входом усилителя, а последний - через резисторы с свсим выходом и выходом второго преобразователя циФра-аналог, первый вход которого подсоединен к выходу усилителя, а остальные входык соответствующим выходам счетчика, . кроме того, выход второго преобразователя циФра-аналог соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом прибора, причем вход управления счетчика подключей к пер вому выходу блока управления, а выходы первого блока памяти - к сост" ветствующИм входам первого преобразователя цифра-аналог.60При этом блок управления включает в себя элемент ИЛИ и элемент совпадения, выходы которых являются выходами блока управления,а первые входы элементов так же, как и вторые вхо ды, объединены и являются соответствующими входами блока управления.Блок знака включает в себя два элемента совпадения, выходы которых соединены с входами триггера, первые входы элементов совпадения объединены и являются третьим входом блока знака, а вторые - первым и вторым входами блока знака.Блок коммутации знака состоит иэ дифференциального усилителя, инверсный вход которого соединен через первый резистор с выходом усилителя и выходом блока коммутации знака, а через второй. резистор -с входом блока .коммутации знака, с которым через третий резистор соединен прямой вход усилителя, к которому подключен четвертый резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной через параллельно включенные пятый резистор и ключ, вход управления которого соединен с входом управления блока коммутации знака. На фиг.1 приведена структурная схема фазометра на Фиг.2 - эпюры сигналов на выходах узлов.Фазометр содержит Формирователи 1 и 2, блок 3 управления, дифференцирующие цепи 4 и 5, триггер б, счетчик 7, блок 8 знака, третий форммирователь 9, элемент 10 совпадения, генератор 11, вырабатывающий импульсы напряжения постоянной частоты.Выходы разрядов счетчика 7 соединены с входами блока 12 памяти, входы управления которого соединены с выходами дифференцирующих цепей 4 и 5 и входами (первым и вторым) блока 8 знака.Выходы блока 8 знака соединены с входами блока 13 памяти, выход ко- торого подключен к входу управления блока 14 коммутатора Знака, соединенного входом с источником 15 напряжения (постоянного по величине и знаку), а выходом с входом преобразователя 16 цифра-аналог, другие входы которого соединены с выходами блока 12 памяти.Выход первого преобразователя 1 б цифра-аналог соединен с одним входом сумматора 17 и через резистор 18 с входом усилителя 19. Вход усилителя 19 соединен через резистор 20 со своим выходом и входом второго преобразователя 21 цифра-аналог, выход которого соединен через резистор 22 с входом усилителя 19 и вторым входом сумматора 17, выход которого сое" динен с выходом устройства. Другие входы второго преобразователя 21 цифра-аналог соединены " частью выходов счетчика 7, Выход Формирователя 9 соединен с входами управления блока 13 памяти, преобразователей 1 б и 21.924614 В 6 В 1 ОВ 1- сопротивление резисторов 18, 20 и 22 соответственно.Напряжение на выходе преобразователя 21 О 1 (8) 5 где Е 11 - масшабный коэффициент преобразователя 21.С учетом выражений (6) в (8) получаемВяоВ .К 11 1 п-016В щ 9.1Напряжение на выходе сумматора 17 равно(15) то где )с 1 1,)с 1,1 - масшабные коэффициенты сумматора17.С учетом (9) получаем Если выполнить условие ВО Вео"ц = "14 )Л - (16)Так как величина Т пропорциональна 2 Л и Г йропорционально разности фаз М, то выражение (16) соответст- вует и: -ц .К . - , (17)Ци 14 ц 2 УУсловия (12) и (15) выполнимы и, следовательно, устройство измеряет разность фаз и формирует аналоговый сигнал, пропорциональный ее величине и имеющий соответствующий знак.Точность устройства повышена за счет цифрового измерения длительности периЬда и времени запаздывания 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 и использование преобразователей цифра-аналог, технология и серийное изготовление узлов которых налажено.Быстродействие устройства по сравнению с известными возрастает, так как результат измерения появляется сразу после окончания длительности периода и сохраняется до следующей команды на ввод числа в преобразователи цифра-аналог. Получение выходного знакопеременного сигнала позволяет испольэовать устройство в системах измерения крутящего момента и системах регулирования, что расширяет его область применения. 1. Инфранизкочастотный фазометр, содержащий два формирователя, выходы которых соединены через блок управления с соответствующими входами триггера, выход которого подсоединен к первому входу элемента совпадения, к второму входу которого подключен выход генератора, при этом выход элемента совпадения соединен со входом счетчика, а выходы последнего - с входами первого блока памяти, а также второй блок памяти и источник напряжения, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерения, в него дополнительно введены два преобразователя циФра-аналог, сумматор,. блок знака, блок коммутации знака, усилитель, три резистора, третий формирователь и две дифференцирующие цепи, причем выходы Формирователей через дифференцируюцие цепи подсоединены к соответствующим входам управления первого блока памяти и входом блока знака одновременно, а третий вход блока знака соединен с вторым выходом блока управления и входом третьего формирователя одновременно, а выход последнего соединен с входами управления второго блока памяти и преобразователей цифра-аналог, при этом два выхода блока знака подсоединены к соответствующим входам второго блока памяти, подключенного выходом к входу управления блока коммутатора знака, вход которого подсоединен к выходу источника напряжения, а выход через первый преобразователь цифра-аналогк первому входу сумматора и первому резистору одновременно, причем выход первого резистора соединен с входом усилителя, а последний - через резисторы с своим выходбм второго преобразователя цифра-аналог одновременно, первый вход которого подсоединен к выходу усилителя, а остальные входы - к соответствующим выходам счетчика, кроме того, выход второгопреобразователя цифра-аналог соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом прибора, причем вход управления счетчика подключен к первому выходу блока управления а выходы первого блока па мяти - к соответствующим входам первого преобразователя цифра-анал г2.оФазометр по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления включает в себя элемент ИЛИ и элемент 0 совпадения, выходы которых являются выходами блока управления, а первые входы элементов так же, как и вторые входы, объединены и являются соответствующими входами блока управления. 53. Фазометр по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок знака включает в себя два элемента совпаденияР выходы которых соединены с входами триггера, первые входы элементов 70 совпадения объединены и являются третьим входом блока знака, а вторые - первым и вторым входами блока знака. 4 Фазометр по п.1., о т л и ч а ющ и й с яс я тем, что блок коммутации знака включает в себя дифференциальный усилитель, инверсный вход которого соединен через первый резистор с выходом усилителя и выходом блока коммутации знака, а через второй резистор с входом блока коммутации знака, с которым через третий резистор соединен прямой вход. усилителя, к которому подключен четвертый резистор, второй вывод которого соецинен с общей шиной через параллельно включенные пятый резистор и кпюч, вход управления которого соединен с входом управления блока коммутации знака. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Галахова О.П. и др. Основы фа,зометрии. Л., "Энергия", 1976,с. 140-141.2. Авторское свидетельство СССРР 351177, кл. С 01 В 25/08, 1972.924614 Составитель В.Рябцевактор В.Петраш Техред С. Мигунова Корректор О.Билак Закаэ 2809/62ВНИИ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ПИ Государ по делам иэ 113035, Москва719 Подписнотвенного комитета СССРбретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5