Устройство для индикации квадратурного сдвига фаз между двумя гармоническими сигналами

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ КВАДРАТУРНОГО СДВИГА ФАЗ МЕЖДУ ДВУМЯ ГАРМОНИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ, содержащее инвертор, вход которого является первым входом устройства, коммутатор, .входы которого соединены с входом и выходом инвертора, последовательно соединенные сумматор, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, усилитель , детектор, усилитель низкой частоты, синхронный выпрямитель и измерительный прибор, а также генератор низкой частоты, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора и синхронного выпрямителя , отлич. ающееся тем, что, с целью повьппения точности индикации, в него введены последовательно соединенные инвертирующий сумматор, входы которого подключены к входу и выходу инвертора, и второй коммутатор, первый вход которого заземлен, а вье ход подключен к второму входу суммаКО трра , причем сумматор в| толнен с третьим входом, который является вторым входом устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧНжИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (11) (s()g G 0l R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13, (21) 3702539/24-21 (22) 20.02.84 (46) 07. 11.85. Бюл. К 41 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) И.M.Áó÷ìà и А.Ç.Горук (53) 621.3 17.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР кл. С 01 R 25/00, 1978.

Авторское. свидетельство СССР

Ф 125622, кл. G 01 R 25/00, 1960. (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛПЯ ИНДИКАЦИИ

КВАДРАТУРНОГО СДВИГА ФАЗ МЕЖДУ ДВУМЯ

ГАРМОНИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ, содержащее инвертор, вход которого является первым входом устройства, коммутатор, входы которого соединены с входом и выходом инвертора, последовательно соединенные сумматор, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, усилитель, детектор, усилитель низкой частоты, синхронный выпрямитель и измерительный прибор, а так)ке генератор низкой частоты, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора и синхронного выпрямителя, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью повьипения точности индикации, в него введены последовательно сое. диненные инвертирующий сумматор, входы которого подключены к входу и выходу инвертора, и второй коммутатор, первый вход которого эаземлен, а вы;... I ход подключен к второму входу сумматрра, причем сумматор выполнен с третьим входом, который является вторым входом устройства.

92 г

1 11902

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано для обнаружения и установки с повышенной точностью квадратурного сдвига фаз между двумя гармоническими напряжениями или токами.

Целью изобретения является повышение точности индикации квадратурного сдвига фаз между двумя гармоническими сигналами за счет снижения влияния !О относительного отклонения модуля и абсолютного отклонения фазы коэффициента передачи инвертора. от. номинала яа погрешность индикатора.

На фиг. 1 представлена структурная 15 схема устройства; на фиг.2 — векторная диаграмма, поясняющая преобразование входных сигнал6в в устройстве для индикации квадратурного сдвига фаэ. 20

Устройство содержит инвертор 1, вход,и выход которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора 2, последователь. но включенные сумматор 3, первый 25 вход которого. подключен к вйходу коммутатора.2, усилитель 4, детектор 5, усилитель 6 низкой частоты, синхронный выпрямитель 7 и измерительный прибор 8, последовательно включенные инвертирующий сумматор 9, входы которого подключены соответственно к входу и выходу инвертора 1, и вт6рой коммутатор 10, аналогичный первому, первый вход которого заэемлен, а выход подключен к второму входу. сумматора 3, 35 а также генератор 11 низкой частоты (коммутации) ; выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов 2 и 10 и синхронного выпрямителя 7. При этом входами. устройства являют ..я вход инвертора 1 и третий вход сумматора 3.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход сумматора 3 с помо

- щью коммутатора 2 поочередно подается то входной сигнал U> с входа инвертора 1, то сигнал с выхода инвертора 1. Второй входной сигнал Uz no50 дается на третий вход сумматора 3.

В первый полупериод коммутации одновременно с поступлением на первый вход сумматора 3 через коммутатор 2 сигнала U< второй вход сумматора 3 55 с помощью коммутатора 10 заземляется, и на выходе сумматора 3 получают сумму сигналов U4 = U sin((ot + cgq ) и U = U sin(Qt + I1 a ) с амплйтудой

= K U, + U, + 2U, 4соз(ч, Р

Во второй полупериод коммутации при поступлении на первый вход сумматора 3 через коммутатор 2 сигнала

U, = U,.(1 +У) sin(ut +ф, +® -В) одновременно через коммутатор 1О на второй вход сумматора 3 подается с инвертирующего сумматора 9 инвертиpoBBHHbIH cHI.HsJI U суммы входного С9

U и выходного U> сигналов инвертора 1. При этом суммарный сигнал

11 I

Ц = U + U значительно меньше с9 отклоняется от инверсии сигнала U, т.е. — + U< = U, sin(ut + (g, + )

Это подтверждается векторной диаграммой (фиг.2) иэ которой видно, что сигнал 01 со значительно большой точностью ближе к инверсии сигнала U как по модулю так и по фаУ зе, нежели сигнал U . Поэтому

-амплитуда сигнала на выходе сумматора 3 во второй полупериод коммутации равна

Uz = К, U4 + U, — 2U„U,cos(Cf, - Cpz), где K< †. коэффициент передачи сумматора.

При квадратурном сдвиге фаз (cos (p, — (f = О) выходное напряжение детектора, изменяющегося с частотой коммутации, равно

U) = К,КЧК,(Б, — Uc ) = ОВ где KI, K> - коэффициенты передачи усилителя.и детектора соответственно, и погрешность индикации квадратурного сдвига фаз отсутствует.

В реальном устройстве возникает погрешность за счет неидеальной инверсии (отклонения коэффициента передачи по фазе и модулю) инвертирующего сумматора 9. Однако эта погрешность представляет собой величину второго порядка малости.

Р

Таким образом, введение в устройство инвертирующего сумматора и второго коммутатора позволяет значительно повысить точность индикации квадратурного сдвига фаэ между двумя гармоническими сигналами за счет снижения влияния отклонения коэффициента передачи инвертора от номинального значения.

1190292

Qcg и, и, юг.2

Составитепь В.Шубин

Редактор И.Николайчук Техред М.Гергель КоРРектоР Л.Патай

Заказ 6974/47 Тирах 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.у кгород, ул.Проектная, 4