Измеритель сдвига фаз — SU 661393 (original) (raw)
Союз Советских Социалистицеских Рес 1 тубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 6613 тлб(51) М Кчб О Р 25/00 Государственный квинтет СССР во делам нзобретеннй н открытнй(53) УДК 621.317. .761 (088.8) Дата опубликования описания 15.05.79(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ Однако они обладают пониженной точностью и разрешающей способностью, так как при делении частоты входных сигналов в и раз уменьшается и фазовый сдвиг между ними. Изобретение относится к области электрорадиоизмеритсльцой техники, а именно к двухканальным фазометрам, и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов. 5Известны измерители разности фаз триггерцого типа с исключением зон неопределен ности в предел а х периода, содержа 1 цие форм ирукнцес устройство, формирователи коротких импмльсов, соответствующих мо 1 О ментам перехода входнь 1 х сигналов через нуль, измерительные триггеры и индикатор 1. В этих измерителях для устранения неопределенности показаний вблизи 80 фазовых сдвигов между входными сигналами в один из каналов добавляется фиксированный фазовый сдвиг. В этом случае не исключаются зоны неопределенности как таковые, а переносится (сдвигается) измеряемая разность фаз из зоны неопределенности на 20 определенный (фиксированный) угол.В этом измерителе разность фаз вблизи 180 определяется оператором по форму- ле Ризм = - 9 едаив+ ( Члок.) ф гдесрлок, - показание прибора после введения сдвига в один из каналов, так как в этом случае нет соответствия между величиной измеряемой разности фаз и показанием прибора. Отмечается значительное время измерения в зонах неопределенности; при записи показаний фазопзмерителя регистрирующими прцоорами (самописец, ЦПУ и т.д.) фазовые сдвиги между входными сигналами в зонах неустой.ивой работы триггеров выпадают из обц 1 ей фазовой характеристики, что приводит к ошибочным рсзмльтатам. Использовать такие фазоизмерители в автоматических систвмах без участия оператора невозможно.Известны также фазоизмерцтели, где неопределенность показаний индикатора устраняется в пределах периода делением частоты входных сравниваемых сигналов по фазе 2).Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности.Это достигается тем, что измеритель сдвига фаз, содержащий в каждом из двух каналов последоватсльно соединенные формирующее устройство и триггер-делительчастоты, во ."тором канале инвертор, входкоторого подклкчен к выходу триггера-делителя, общие для обоих каналов филЬтр ипороговые устройства, связанные между собой, измерительный триггер и индикатор,снабжен коммутирующими элементами, формирователями коротких импульсов, вычитаюшим устройством с коммутируемым коэффициенто 1 передачи, дополнительным фильтром, ключевым фазовым дискриминатором,при этом входы формирователей короткихимпульсов подключены к формирующим устройствам, а выходы связаны с коммутирующими элементами и измерительными триггерами, последовательно включенные вычитаюшее устройство и дополнительный фильтрвключены между измерительными триггерами и индикатором, входы ключевого фазового дискриминатора подключены к триггеруделителю первого канала и инвертору второго канала, а выход - к фильтру.На фиг. 1 приведена структурная схемапредлагаемого измерителя; на фиг. 2временные диаграммы процессов формирования выходных напряжений фазоизмерителя во всех его режимах,Измеритель разности фаз содержит формируюшие устройства 1 и 2, формирователикоротких импульсов 3 - 6, соответствуюшихмоментам перехода входных сигналов черезнуль, причем формирователи 3 и 4 вырабатывают импульсы, соответствующие фронтам сформированных входных сигналов, аформирователи 5 - 6 - импульсы, соответствующие спадам сформированных сигналов, делители частоты на два 7 и 8; логический элемент НЕ 9; ключевой фазовый дискриминатор 10, фильтр 11 нижних частот;компараторы положительного 12 и отрицательного 13 напряжений, коммутирующиеэлементы 14 - 17, управляемые компараторами 12 и 13; измерительные триггеры 18и 19; вычитаюшее устройство 20 с изменяемым коэффициентом передачи, второйфильтр 21 нижних частот и индикатор 22.Измеритель работает следующим образом.Сигналы 11, 1 а, разность фаз которыхподлежит измерению, подаются на входыформируюших устройств 1 и 2. С выходовформирующих устройств напряжения (фиг. 2а, б) поступают на формирователи короткихимпульсов 3 - 6. Короткие импульсы с выходов формирователей (фиг. 2, в, г, д, е) через нормально замкнутые контакты коммутируюших элементов 14 - 17 поступают перекрестно в основном режиме на триггеры 18и 19 для упоавления ими. При малых фазовых сдвигах триггер 18 устанавливается вединичное состояние импульсом формирователя 3, соответствующим фронту сформированного сигнала 11, в нулевое состояние - импульсом формирователя 6, соответствующим спаду сформированного сигнала 1 ь (фиг. 2, ж). Триггер 19 устанавливается в единичное состояние импульсом формирователя 4, соответствующим фронту сигнала 1 Л, и в нулевое состояние - импульсом формирователя 5, соответствуюшим спаду сигнала )с (фиг. 2, 1, 3),1 О Напряжение с фильтра 1 поступает на два компаратора 12 и 13 напряжений. При малых фазовых сдвигах выходное напряжение фильгра 11 меньше пороговых значений компараторов. Во втором режиме при фазовых сдвигах выходных сигналов, близких к плюсовой зоне неопределенности основного режима (положительная разность фаз, канал 1,Г принят за опорный) или лежащих в ней, напряжение на входе компаратора 12 достаточно для его срабатывания и переключения коммутирующих элементов 14 и 15. Цепь установки триггера 9 в единичное состояние отключается, триггер 19 во втором режиме находится в нулевом состоянии. Триггер 18 устанавливается в единичное состояние по- прежнему импульсом формирователя 3 (фиг. 2, в), а в нулевое - импульсом фор 50 55 Выходные сигналы триггеров подаютсяна входы вычитаюшего устройства 20, например, выполненного на основе дифференциального усилителя. В этом режиме коэффициент передачи вычитаюшего устройства равен половине максимального своего значения, ухудшения разрешающей способности фазоизмерителя при этом не происходит, так как коэффициент передачи вычитаюшего устройства может быть больше 1. Разностный сигнал поступает на фильтр 21. Напряжение на его выходе пропорционально измеряемой разности фаз.25Амплйтудно-фазовая характеристика фазоизмерителя в основном режиме приведена на фиг. 2,а. Напряжение с выхода фильтра 21 поступает на индикатор 22, в качестве которого мОжет использоваться стрелочный прибор или аналого-цифровой преобразователь. Выходные сигналы формируюших устройств 1 и 2 поступают также на входы делителей частоты на два 7 и 8 цепи управления, сигналы с поделенной вдвое частотой, один непосредственно, а другой - инвертированный элементом НЕ 9, подаются на ключевой фазовый дискриминатор 10, Выходной сигнал дискриминатора фильтруется фильтром 11, знак и амплитуда выходного напряжения которого определяется раз О ностью фаз выходных сигналов.мирователя 4. Коэффициент передачи вычитающего устройства устанавливается равным удвоенному значению по сравнению с основным режимом. Зона неустойчивой работы триггера 18 при этом возможна только при фазовых сдвигах, близких к нулю или 360При выходе значения измеряемой разности фаз за пределы зоны неустойчивой работы триггеров основного режима напряжение на входе компаратора 12 становится меньше его порогового значения. Компаратор 12 возвращается в исходное состояние, коммутирующие элементы 14 и 15 также переключаются в прежнее состояние, и фазоизмеритель снова работает в основном режиме.В третьем режиме при фазовых сдвигах сигналов, близких к минусовой зоне неопределенности основного режима (фазовый сдвиг близкий к - 180), или лежащих в ней, напряжение на входе компаратора 13 достаточно для его срабатывания, при этом переключаются коммутирующие элементы 16 и 17, цепь установки триггера 18 в единичное состояние прерывается. Работает только триггер 19, который устанавливается в единичное состояние импульсом формирователя 6, соответствующим спаду сформированного сигнала 1.), а в нулевое состояние - по-прежнему импульсом формирователя 5. Коэффициент передачи вычитаюшего устройства так же, как и во втором режиме, удваиваетсяя. формула изобретения Измеритель сдвига фаз, содержащий вкаждом из двух каналов последовательно 5 соединенные формирующее устройство итриггер-делитель частоты, во втором канале инвертор, вход которого подключен к выходу триггера-делителя, общие для обоих каналов фильтр и пороговые устройства, связан Оные между собой, измерительный триггер и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешаюшей способности, он снабжен коммутирующими элементами, формирователями коротких импульсов, вычитающим устройством с коммутируемым коэффициентом передачи, дополнительным фильтром, ключевым фгзовым дискриминатором, при этом входы формирователей коротких импульсов подключены к формирующим устройствам, а выходы связаны с коммутируюшими элементами и измерительными триггерами, последовательно включенные вычитающее устройство и дополнительный фильтр включены между измерительными триггерами и индикатором, входы ключевого фазового дискриминатора подключены к триггеру-делителю первого канала и инвертору второго канала, а выход - к фильтру.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР286073, кл. 6 01 К 25/00, 27.01.1969. зо 2. Авторское свидетельство СССР359611, кл. 6 01 К 25/04, 18.01.1971.. Устиновая ектор О. Бисное Поди1 итета СССРоткрытийая н аб., д. 4/5ул. Проектна5 з =.9 озюгл едактор О. филипповаказ 2440/43НИИП Ц И Госпо делам 13035, Москва иал ППП Пат Составитель Л Техред О. Луго Тираж 1089 дарственного ко изобретений и Ж - 35, Раушск нт, г. Ужгород