Способ поверки высокочастотных калибраторов фазы

 

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для аттестации и поверки высокочастотных фазозадающих устройств . Целью изобретения является повьшение точности и обеспечение возможности автоматической поверки высокочастотных калибраторов фазы цифровым фазометром, имеющим погрешность, примерно равнзпо погрешности поверяемого калибратора, при полной автоматизации процесса поверки. Сущность сл ю Г 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (я) 4 G О) R 25/00 ф(Г/ P 7(1 ((Р(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3946224/24-21 (22) 19...08.85 (46} 23.03.87.Бюл. 9 11 (72) С.А.Кравченко и.И.Х,Иохор (53) 621.317,?7 (088,8) (54) СПОСОБ ПОВЕРКИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ

"КАЛИБРАТОРОВ ФАЗЫ (57) Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для аттестации и поверки высокочастотных фазозадающих устройств. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение возможности автоматической поверки высокочастотных калибраторов фазы цифровым фазометром, имеющим погрешность, примерно равную погрешности поверяемого калибратора, при полной автоматизации процесса поверки. Сущность

129 предложенного способа заключается в следующем. Высокочастотный контрольный сигнал преобразуют в низкочастотный. Формируют из него два сигнала типа меандр. Устанавливают первый из М-фазовых сдвигов контрольного сигнала и оставляют его постоянным при Изменении фазовых состояний сформированных меандров, проводя при этом измерения суммарного фазового сдвига. Таким же образом производят измерения до последнего М-значения фазового сдвига. Из полученного массива результатов измерений формируют матрицу размером М х К (где К состояния калибратора). Погрешность аттестуемого калибратора фазы опре8680 деляют как частное суммы модулей отклонений от среднего значения погрешностей по К вертикальным столбцам и N строк, а погрешность фазометра как частное суммы того же по всем М горизонтальным строкам и

К столбцов. Устройство для реализации способа содержит генератор 1, поверяемый калибратор 2 фазы, низкочастотный цифровой фазометр 3, управляемый делитель 4 частоты, преобразователи 5, 6 частоты, фильтры 7, 8 нижних частот, программируемые синтезаторы 9,10 частоты, интерфейсный блок 11, электронно-вычислительную машину !2, цифропечатающую машину 13, дисплей 14. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к. электрическим измерениям, а именно к фазовым измерениям между двумя электрическими напряжениями, и может быть использовано для аттестации и повер ки высокочастотных фазозадающих уст— ройств (калибраторов фазы) .

Цель изобретения — повышение точности и обеспечение возможности. автоматической поверки высокочастотных калибраторов фазы цифровым фазометром, имеющим погрешность примерно равную погрешности поверяемого калибратора, при полной автоматизации про цесса поверки эа счет использования меандров как опоры при поверке калибратора по равноточному фазометру, На фиг.! приведены диаграммы, поясняющие способ поверки высокочастотных калибраторов фазы: принцип преобразования частот и фаз {а) и фазовые состояния синусоидальных сигналов калибратора фазы и меандров (б); на фиг.2 — структурная схема устройства, реализующего способ.

В таблице приведены суммарные значения фазовых состояний сигналов калибратора фазы и меандра.

Устройство содержит опорный генератор I (ОГ), поверяемый программируемый высокочастотный калибратор 2 фазы (ПКФ), низкочастотный-цифровой фазометр 3 (НЦФ), управляемый дели2 тель 4 частоты (УДЧ), два преобразователя 5 и 6 частоты {ПЧ), два фильтра 7 и 8 нижних частот (ФНЧ), два программируемых синтезатора 9 и 10 частоты (СЧ), интерфейсный блок 11 (ИБ), электронно-вычислительную машину 12 (38M), цифропечатающую машину 13 (ЦПМ), дисплей 14. При этом выходы ПКФ 2 связаны через ПЧ 5 и 6 и ФНЧ 7 и 8 с. входами НЦФ 3, входы

СЧ 9 и 10 соединены с ОГ 1, их выходы — соответственно с входом внеш- ней синхронизации ПКФ 2 и с входом

УДЧ 4, два выхода которого соединены с вторыми входами ПЧ 5 и 6, ИБ !1 кодовыми линиями управления связан с ПКФ 2 и УДЧ 4, СЧ 9 и 1О, ЦПМ 13, а кодовой линией ввода информации— с выходом НЦФ 3 непосредственно и двунаправленной линией связи — с

ЭВМ !2 и дисплеем 14.

Способ реализуется с помощью устройства следующим образом.

ОГ 1 синхронизирует работу СЧ 9 и 10. От СЧ 9 сигнал частотой f например 120 МГц, поступает на синхрониэирующий вход ПКФ 2. С выходов ПКФ 2 синусоидальные сигналы частотой f< = 10 МГц поступают к Вх.1 ПЧ 5 и 6, к входам

Вх.2 которых от УДЧ 4 поступают меандры (прямоугольные сигналы со

3 1298 скважностью 2) с частотой f f — f„, где f — низкая частота, при которой.точность измерения фазометра наивысшая, равной, например, 9,999 МГц.

С выходов ФНЧ 7 и 8 сигналы частотой

1 кГц поступают на входы НЦФ 3. Коэффициент деления (г1 ) УДЧ может быть различным, но кратйым 360 . Однако целесообразно для упрощения, чтобы он был равен коэффициенту деления

ПКФ. В случ" å, если n = 12, на вход УДЧ от синтезатора должен поступать сигнал с частотой f

119,988 МГц (9,999 х 12) . При других частотах сигналов на выходе

ПКФ СЧ 10 согласует частотный уровень сигналов с УДЧ и с ПКФ так, что раэностная частота f = f.„ — f„ находится в диапазоне частот от 1 до 10 кГц» где фазометр имеет высо- 20 кую точность 0,03

На диаграммах (фиг.la) в круге I показано, что на частоте f калибратора фазы устанавливаются фаэовые состояния (1 синусоидальных сигналов 2

ПКФ, изменяющиеся от Г1г, до юг через б80 на время измерительного цикла оставляют постоянным. Например, для первого измерительного цикла фазовое состояние сигналов ПКФ -гг,, устанавливают начальное состояние фазы ме0 андров 6, и "прокручивают" фазовые состояния меандров от и, до 8„, измеряя их фазометром и записывая результаты измерений с помощью ЭВМ в вертикальньге столбцы таблицы. Для второго измерительного цикла устанавливают фазовое состояние сигналов

ПКФ, равное Г, затем устанавливают начальное фазовое состояние меандров, но в обратном направлении, т.е. 8, (фиг.16) . И так далее, для К-ro измерительного цикла устанавливают фазовое состояние сигналов ПКФ равное начальное состояние фазы меандров равное 0 и "прокручивают" фазовые состояния меандров от 6 до й„ по часовой стрелке, измеряя их фазометром В результате этого в программе

ЗВМ записываются вначале фазовое состояние сигналов ПКФ, равное г,, и

"прокрутка фазовых состояний меандра от 0, до e„ через приращение

2Т вЂ” (левый вертикальный столбец табМ лицы) . Фазовый сдвиг измеряется циф35 ровым фазометром (можно с обнулением показаний фазометра, можно без обнуления — это не влияет на определение погрешности фазометра и калибратора).

Далее на калибраторе устанавливают следующее фазовое состояние сигналов

I 2л через приращение — — и вновь осуа К ществляют "прокрутку" фазовых состояний меандров по часовой стрелке, но из положения 0„, а не 6 (второй вертикальный столбец таблицы), то же повторяется для всех других фазовых состояний сигналов ПКФ, т.е. для

Чз юг .. Чк.

2, через приращения — — (где М вЂ” дискМ ретное значение фазы меандра), и ис- 40 пользуют их как гетеродинные сигналы при преобразовании частоты. Частоты f. u f могут меняться, но так, что à — и = (f const)hg»„.

В связи с тем, что меандры имеют 45 высокую крутизну, фазовый сдвиг между ними имеет минимальную погрешность,"что позволяет использовать их в качестве "арбитра" при поверке меры по измерителю с точностью при- 50 мерно равной точности меры, если использовать метод разделения погрешностей.

На круговой диаграмме 1,фиг.1б) по- 55 казаны направления изменения фазовых состояний 1круг — для фазовых состояний 1г сигналов ПКФ и многоугольних — для фазовых состояний 8; ме2il приращение ---, где К вЂ” дискретное значение фазы. В круге II показано преобразование частоты f в постоянную низкую частоту f íàõîäÿщуюся в диапазоне частот фазометра с наименьшей погрешностью измерения, с помощью того, что формируют два меандра на частоте fz с фазовыми состояниями, изменяющимися от 8 до 9„ андров! . Направление установки на/ чальньг< фазовых состояний меандров показано стрелкой А.

Фазовые состояния сигналов ПКФ

По горизонтальным строкам таблицы, т.е. по линии фазометра, за основу берется одинаковое показание фазометра. Так во всей первой строке показание фаэометра ц,, включающее в себя значение и погрешность угла фазового сдвига, во второй строке (p, в третьей строке (рз, в i-é строке,, в М-1 строке с „.

1298680 б значения погрешности по всем К столбцам, деленная на число строк М.

Складывая значения угла фазового сдвига по строкам, получают

К-кратные значения угла фазового ,сдвига (УФС и погрешностей фазометра, т,8. K (f К у, К (f К ц,, К(м

Путем нахождения среднего значения погрешности и отклонений относительно него получают значение по-. грешности фазометра

-63мд — максимальное отрицательное-отклонение от 15 где среднего значения погрешности по всем строкам;

1 -6)„м (- максимальное положительное отклонение от средне- Z0 го значения погрешности по всем строкам;

К вЂ” число столбцов.

Аналогично, складывая углы фазового сдвига по столбцам, получают

М-кратные значения УФС и погрешностей калибратора фазы, т.е. И(у,, М(,...,Щ, Mp . Путем нахождения среднего значения погрешности и отклонений относительно него получают 30 значение погрешности калибратора фазы среднего значения погрешности по всем столбцам; 40

6 i „— максимальное положительное отклонение от среднего значения погрешности по всем столбцам;

М вЂ” число строк. 45

Таким образом, погрешность фаэометра при проверке определяется как сумма абсолютных значений максимального отрицательного и максимального положительного отклонений от сред- 50 него значения погрешности по всем

М строкам, деленная на число столбцов К. Погрешность калибратора при

I поверке определяется как сумма абсолютных значений максимального от- 55

М К 1 ма Л с где -hi M Ä вЂ” максимальное отрицательное отклонение от рицательного и максимального положительного отклонений от среднего

Формула изобретения

Способ поверки высокочастотных калибраторов фазы, заключающийся в иэ— мерении фазовых сдвигов и сравнении измеренных значений при различных значениях амплитуды и частоты высокочастотного сигнала, о т л и ч а юшийся тем,, что, с целью повыше- ния точности и автоматизации процесса измерения, высокочастотный контрольный сигнал преобразуют в низкочастотный сигнал, формируют из него дна сигнала типа меандр, устанавливают первый из М-фазовых сдвигов контрольного сигнала, оставляют его постоянным при изменении фазовых состояний, сформированных меандров калибровочного сигнала от первого до последнего возможного, проводя при этом измерения суммарного фазового сдвига, зэ.тем производят установку второй из М-фазовых сдвигов контрольного сигнала и операции изменения суммирования и измерения фазовых сдвигов состояний калиброванных сигналов повторяют, таким же образом производят измерения сигналов до последнего М значения фазового сдвига и вновь повторяя измерения фазовых сдвигов при измерении контрольного сигнала от М значения к первому значению фазового сдвига контрольного сигнала, повторяя указанные операции по всем К состояниям сигналов калибратора и М состояниям меандров из полученного массива результатов измерений производят разделение погрешностей калибратора фазы по

К вертикальным столбцам и измеритель-. ного блока по М горизонтальным столбцам, при этом погрешность аттестуемого калибратора фазы определяют как сумму абсолютных значений максимальных отрицательного и положительного отклонений от среднего значения погрешностей по К вертикальным столбцам деленную на М строк, а погрешность фазометра определяют как сумму абсолютных значений максимальных отрицательного и положительного отклонений от среднего значения погрешности по всем горизонтальным строкам, деленную на К столбцов.

1298680

1298б80

Итрай ение пряода

6 ЗОРых сОспЗОЯнуу адоРмг состорииу меаюУроЮ.

Составитель В.Шубин

Редактор Н.Бобкова Техред И.Попович Корректор С,Шекмар

Заказ 885/48 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое прецприетие, r.ужгороц, ул. Проектная, 4