Фазометр

 

ФАЗОМЕТР по авт.бв. 969675, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, I в него введены два делителя частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор, опорный генератор, ffff Л/ причем первый вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с вторым выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, первый вход третьего делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключён к вйходу опорного генератора,, управляющие входы второго и третьего делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены с вторыми выходс№ и вычислительного блока, а выходы - соответственно с первым и I вторым входами фазового детектора,выIход которого соеди1 ен с управляющим входом генератора стробирующих импульсов . W сл 00 сл

(19) . (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) G 01 В 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

К АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ - -- . . I"

C ф (61) 969675 (21) 3458625/18-21 ! (22) 28.06,82 (46) 07.11.83.. Бюл. 9 41 (72) С.П. Панько, А.C. Рлинченко, В.И. Ткач, N.Ê. Чмых и В.И. Кокорин: . (7.1) Красноярский политехнический институт (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 969675, 20.04.81 (54)(57) ФАЗОМЕТР по авт.св.9 969675 о .т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений,. в него введены два делителя частоты

1 с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор, опорный генератор, причем первый вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с вторым выходом первого делителя частоты с перемен ным коэффициентом деления, первый вход третьего делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к вйходу опорного генератора, управляющие входы второго и третьего делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены с вторыми выходами вычислительного блока, а выходы — соответственно с первым и вторым входами фазового детектора,вы-! ход которого соединен с управляющим входом генератора стробирующих им пульсов.

1053015

Изобретение относится к электрораДиоиэмеритбльной технике и может быть использовано при разработке широкодиапазонных фаэометрических устройств.

Ilo основному авт.св.,9 969675 5 известен фаэометр, содержащий два стробоскопических преобразователя, первые входы которых являются входами устройства, генератор стробирующих импульсов и низкочастотный измеритель разности фаэ, связанные между собой вычислительный и запоминающий блоки, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления и цифровой измеритель частоты, связанный 15 с вторым входом устройства и вычис-„ лительным блоком, соединенным с низкочастотным измерителем разности фаз и первым делителем частоты с переменным коэффициентом деления, счет- ный вход которого подключен к выходу генератора стробирующих импульсов, а выходы — к вторым входам первого и второго стробоскопических преобразователей, соединенных выходами с низкочастотным измерителем разности фаз. Фаэометр характеризуется высокой степенью автоматизации процесса измерения и является первым прибором, работа с которым в широком диапазоне частот не требует ручных операций (1 1.

Недостаток известного фазометра большая погрешность измерения. Это обусловлено широким диапазоном преобразованной частоты сигнала с вы- З5 ходов стробоскопических преобразова-. телей. Так, для частот входного сиг нала с †- 1..100 Mrq, частоты генератора стробирующих импульсов

%""64 МГц и коэФфициента деления пер- 40

r вого делителя частоты с переменным коэффициентом деления К1-32...64 частота преобраэованного сигнала может принимать значения, лежащие в диапазоне до 100 КГц. Таким образом, 45 шумовая полоса по входу низкочастотного измерителя разности фаз равна

100 КГц. Это приводит к большому значению погрешности измерения, вызванной шумами, поступающими на вход фаэометра совместно с сигналом.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два стробоскопических преобразователя, низкочастотный измеритель разности фаэ, генератор стробирующих импульсов, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой измеритель частоты, вычисли- 60 тельный и запоминающий блоки, причем первые входы первого и второго стробоскопических преобразователей соединены соответственно с первой и второй входными шинами устройства, вторые входы первого и второго стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому и второму выходам первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами низкочастотного измерителя разности фаэ, третий вход которого подключен к первому выходу вычислительного блока, первый вход которого соединен с выходом запоминающего блока, вторые входы запоминающего блока подключены к выходам цифрового измерителя частоты, а вторые выходы вычислительного блока соедйнены с управляющими входами первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого подключен к выходу генератбра стробирующих импульсов, вход цифрового измерителя соединен с входами второго стробоскопического преобразователя, введены два делителя частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор, опорный генератор, причем первый вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с вторым выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, первый вход третьего делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к выходу опорного генератора, управляющие, входы второго и третьего делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены с вторыми выходами вычислительного блока, а выходы — соответственно с первым и вторым входами фазового детектора,выход которого соединен с управляющим входом генератора стробирующих импульсов.

На чертеже показана структурная схема фазометра.

В фазометр входят стробоскопические преобразователи 1 и 2, подклю- ченные к низкочастотному измерителю

3 разности фаз, последовательно соединенные опорный генератор 4, третий делитель 5 частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор 6, генератор 7 стробирующих импульсов и первый делитель 8 частоты с переменным коэффициентов. деления,, последовательно включенные цифровой измеритель 9 частоты, связанный с второй входной шиной фазометра, вычислительный блок 10, второй делитель 11 частоты с переменным коэффициентом деления, запоминающий блок

12, связанный с вычислительным блоком 10, .причем выходы первого делителя 8 связаны с. вторыми входами стробоскопических преобразователей 1 и 2, первый и третий делители 8 и 5 частоты с переменным коэффициентом де ления - с вычислительным блоком 10, 1053015 н

1орС

, = к Ч

Выбором коэффициента деления КЗ третьего делителя 5 К =10000 можно обеспечить частоту.на его выходе

К3 = l кГц, однаКо при этом генератор стробирующих импульсов 7 не будет перестроен, („ = 1 МГц, а к „ = 0;

Поэтому нужно так выбрать К>, чтобы перестройка генератора 7 стробирующих импульсов была произведена на необходимое значение. Частотой, ко« торой должна производиться автоподстройки, является г 1ор+ "z = 999,8 Гц

Это обеспечивае-.ся при К3 = 10002.

При этом f с, =К 2 К 999,8 Гц =

=-7998400 Гц, т.е. 41 гсн = 1600 Гц или 0 02 а np

Дискретность сеткй частот f u округление коэффициентов приводит в ряде случаев к отклонению сд от

anрном . Расчеты показывают, что л1 С 5 кГц. Таким образом, попр-макс лоса преобразованного сигнала значи-! тельно сужается по сравнению с известным фазометром. Среднеквадратическая погрешность низкочастотного измерителя 3 разности фаз вычисляетвторой делитель ll частоты; связан с фазовым детектором б и вторым выходом первого делителя 8 частоты, а вычислительный блок 10 — с низкочастотным измерителем 3.

Фазометр работает следующим образом.

Напряжения с измеряемым фазовым сдвигом поступают на первую и вторую входные шины устройства. На вторые входы стробоскопических преобразова- 19 телей 1 и 2 поступают короткие им- пульсы соответственно с первого и второго выходов первого делителя 8, Импульсы на выходах первого делителя совпадают по форме, временному, )5 расположению и частоте. Однако на каждый стробоскопический преобразователь эти импульсы поступают с отдельного выхода первого делителя 8.

Этим обеспечивается развязка между О каналами фазометра.

Процесс измерения состоит из двух этапов. На первом из них - подгото- . вительном - с помощью цифрового измерителя 9 частоты производится измерение частоты входного сигнала f

Код частоты f заносится в вычислительный блок 10, который по програм- ме, заложенной в запоминающем блоке

12, производит расчет коэффициентов деления первого, второго и трет1 его делителей 8, 11 и 5. Возможен другой режим работы: коэффициенты деления рассчитываются заранее и хранятся в запоминающем блоке 12. Вычислитель.ный блок 10 выбирает необходимые 35 коэффициенты деления в соответствки с кодом 1с . Коэффициенты деления для любой частоты входного сигнала таковы, что частоты, поступающие на входы фазового детектора 6, всегда 4р лежат в полосе схватывания устрой-! сТВВ фазовой автоподстройки частоты, которое образовано фазовым детектором 6 и генератором 7 стробирующи3< импУльсов. В соответствии с коэффи- 45 циентами деления частота генератора

7 стробирующих импульсов перестраивается. Во время измерительного этапа система перестройки частоты генератора 7 стробирумцих импульсов не изменяет своего состояния. Низкочастотный измеритель -3 разности фаз производит измерение фазового сдвига-, между сигналами преобразованной час-. тоты с выходов первого и второго стробоскопических преобразователей 55

1и2. т

Значения частот, поступающих на, Фазовый детектор 6, носят дискрет .ный характер, поскольку Формируются еО с помощью делителей частоты. Поэтому частота преобразованного сигнала не будет фиксированной. Оценим диапазон изменения преобразованной частоты.

Пусть частота опорного генератора

4 г=10 МГц,. номинальная частота генератора / стробирующих импульсов

„ = 8 МГц. Поскольку стробирование пройзводится, как и во всех фазометрах э ого класса, импульсами и частотами следования в диапазоне (1 ° .. ...2) МГц, то коэффициент деления первого делителя 8 может принимать значения К„=4. ° .8. Пусть частота на выходе третьего делителя 5 равна примерно 1 кГц, т.е. коэффициент деления третьего делителя 5 К 10000.

Таким образом, частота % задается с дискретом 0,1 Гц. Пусть частота входного сигнала f = 100 МГц. Номер гармоники, используемой для преобразования при Е1 = 1 МГц, равен п =

;Ю /f„=100.

ОпРеделим значение Е„орС, когда преобразованная частота t.д равна ее номинальному значению, например

20 кГц

Определим коэффициент деления

ДПКД2 ll,, считая что частота f на его выходе должна лежать в районе

1 кГц

К = Е С !Ег вых = 999,8 "-1000

Округление при вычислении К> приводит к тому, что частота f станет равной

1053015

С4,5 раза

Составитель Н. Каплин

Редактор М. Ткач Техред М.Надь КорректорГ. Решетник

Заказ 8865/43 . Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1 Ю

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4.ся по формуле (считая, что он реализован на оптимальных принципах) где S,з - дисперсия шума)

g a„,- шумовая полоса по входу низкочастотного измерителя разности фаэ

Е - энергия сигнала.

Таким образом, предложенное устройство эффективнее в сравнении с . известным по среднеквадратической погрешности, обусловленной шумами в

Здесь ьТ„Р и лТ „р2 — соответственно шумовые полосы известного и предложенного фазометров.

Преимущество предложенного устройства по сравнению с базовым (серийный фазометр ФК2-12) заключено в автоматизации процесса измерения, т.е. повышении производительности труда. Так, в базовом приборе пере ход с одной частоты входного сигна-! ла на другую осуществляется за время порядка Т = 10 с. В предлагаемом фазометре это время складывается из времени измерения частоты Т> и времени установки коэффициентов деления

Т . Реально Т „ T +T =0,2 с. Таким образом, предлагаемое устройство эффективнее базового в Т/Т = 50 раэ.