Способ определения и устранения погрешности измерения, вносимой не идентичностью измерительных каналов
Класс Q)e, 36юз
ЭЙ 137581
СССР
1 1и1,;,р
О
1, "1 на/ф
3О
1(»
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИтт-—
К ЗАВИСИМОМУ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Подписная группа JH 95
В. П. Скуридин
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ
ИЗМЕРЕНИЯ, ВНОСИМОЙ НЕИДЕНТИЧНОСТЬЮ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ
Заявлено 3 ноября 1958 г. за М G11001/24 в Комитет по аслам изобретсцпй и открытий при Совете Министров СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений» 1хз 8 за 1961 г.
Основное авт. св. 1Ха 12!872 от 3 ноября 1958 г. на имя того же лица
Одним из основных элементов устройства для измерения разности фаз периодических сигналов компенсационным (нулевым) методом являются калибровочные фазовращатели, питаемые двумя переменными напряжениями, сдвинутыми по фазе одно относительно другого на 90 . Точность измерения сдвига фаз компенсационным методом обусловливается точностью показаний фазовращателей. т. е. зависит от соблюдения величины фазового сдвига между указанными напряжениями.
В связи с этим возникает необходимость контролировать и подстраивать величину фазового сдвига между напряжениями, питаюшими фазовращатель, причем неидентичность измерительных каналов в устройствах для контроля сдвига фаз на 90 неизбежно приводит к погрешностям при измерениях.
Известны способы для определения и устранения этих погрешностей с помощью сравнения взаимного расположения изображений импульсов напряжения на экранах осциллографа. Недостаток этих способов состоит в неточности индикации фазового сдвига.
Отличие предлагаемого способа от известных заключается в том, что смещение изображений импульсов на экране осциллографа определяют путем изменения порядка подачи сравниваемых напряжений к измерительным каналам, что делается с помощью переключателя, установленного на в оде схемы, и затем по взаимному смещению импульсов на экране до и после переключения устанавливают неидентичность измерительных каналов.
¹ 137581
Для устранения погрешности, создаваемой неичентичностью каналов, предлагается переключать каналы несколько раз и при каждом переключении производить компенсацию смещения импульсов с помощью фазовращателя, введенного в один из каналов. Такое переключен. е каналов продолжается до тех пор, пока получающаяс>. осциллограмма импульсов становится зеркальным отобра>кением относительно оси развертки осциллограммы импульсов до переключения.
На фиг. 1 изображена блок-схема компенсационного индикатора фазового сдвига на 90, при помощи которого осуществляется предлагаемый способ; на фиг. 2 — эпюры напряжений в различных точках схемы при сдвиге фаз сравниваемых напряжений точно на 90 при полной взаимной компенсации фазовых сдвигов, вызываемых неидентичностью измерительных каналов; на фиг. 3, За и Зб — то же, при отсутствии полной взаимной компенсации фазовых сдвигов и соответствующие осци,члограммы импульсов; на фиг. 4, 4а, 4б — то >ке. при отсутствии полной взаимной компенсации фазовых сдвигов и неравенстве 90 сдвига фаз сравниваемых напряжений.
Индикация сдвига фаз на 90 при условии, что фазовые сдвиги, вносимые в отдельности каждым из каналов А и Б, одинаковы, осуществляется следующим образом.
Напряжение, изменяющееся по закону U = U s пщ1 (кривая > на фиг. 2), подается на горизонтальный усилитель-ограничитель 1. на выходе которого получается напряжение, близкое по форме к прямоугольному (кривая б на фиг. 2). Это напряжение после дифференцирования в дифференцирующем устройстве 2 (кривая в на фиг. 2) используется для синхронизации генератора > треугольной развертки. Каждый положительный импульс запускает генератор в прямом направлении, что соответствует движению луча по экрану электронно-лучевой трубки 4 по линейному закону (например, слева направо), а каждый отрицательный импульс запускает генератор в обрат ном направлении, причем луч совершает обратное движение также по линейному закону с такой же скоростью, что и при ходе вперед (кривая г на фиг. 2). С выхода генератора треугольной развертки напряжение подается через горизонтальный усилитель 5 на горизонтальные отклоняющие пластины Х трубки 4. Таким образом, развертка производится с одинаковой скоростью как при прямом, так и при обратном движениях луча по экрану индикатора.
Напряжение, изменяющееся по закону U = U„,sin(cot — — ) (кривая д на фиг. 2) через фазовращатель б настройки индикатора подается на вертикальный усилитель-ограничитель 7 и далее на дифференцирующее устройство 8, с помощью которых из него формируются импульсы, соответствующие моментам максимальной сксрости изменения синусоидального сигнала, достигаемой при прохождении синусоиды через нуль (кривые е и ж на фиг. 2). Эти импульсы подаются на вертикальные пластины у электронно-лучевой трубки 4 и на экране трубки наблюдается осциллограмма, показанная на фиг. !.
Индикация сдвига фаз на 90 осуществляется по совпадению передних фронтов разнополярных импульсов, появляющихся на экране в течение одного цикла развертки. Точность индикации мо>ке1 быть повышена увеличением коэффициента усиления горизонтально. го усилителя-ограничителя 1, вследствие чего увеличивается крутизна напряжения, подаваемого на горизонтальные пластины Л; и становятся заметными даже самые незначительные отклонения слвига фаз от 90 . При этом в работе устройства эффективно участвует часть развертки вблизи точек пересечения пилообразной кривой с осью, времени t, вследствие чего горизонтальный усилитель 1 можно ставить в режим ограничения, увеличивая .коэффициент усиления. Таким образом получаются очень большие .скорости развертки и тем самым уточняется индикация, TBK как искажения происходят за пределами экрана трубки 4, т..е. в .нерабочей части развертки.
Однако в силу того, что измерительные каналы имеют сущест»венно различную структуру, а регулировка усиления горизонтального усилителя приводит к изменению в некоторых пределах фазового сдвига при регулировке чувствительности индикатора, фазовые сдвиги, вносимые измерительными каналами, отличаются друг от друга. Кроме .того, фазовые,сдвиги, будут, различными .при .измерениях на различных частотах, Поэтому при точном сдвиге на 90 фаз .сравниваемых напряжений, подаваемых на индикатор, передние фронты .импульсов на,экране трубки не совпадают.
Компенсация .фазовых сдвигов отдельных каналов в устройстве осуществляется .при .помощи,фазовращателя .б настройки индикатора и переключателя П входов. Настройка индикатора производится в процессе измерения путем последовательного .приближения к пол,ной компенсации следующим образом.
Предположим, что канал Б вносит дополнительный фазовый сдвиг Лу по сравнению с каналом А. В этом случае эпюры напряжений в схеме устройства .выражаются кривыми а, б, .в, на фиг. 3 и на экране трубки 4 получается осциллограмма, показанная на фиг. За.
При этом при точном сдвиге фаз входных напряжений на 90 создается впечатление, что эти напряжения сдвинуты на угол, больший 90.
Для того чтобы .выяснить, обусловливается ли такое показание .индикатора действительным отклонением фазового сдвига сравниваемых напряжений или:неидентичностью каналов индикатора, пер:=ключатель П переключается в верхнее (по схеме) положение и .напряжение U= U„, sin м t подается в канал Б, а напряжение ! с
U =- U sin( 2 жаются кривыми г, д, е на фиг. 3. Если изображение на экране трубки 4 (фиг. Зб) представляет собой точное зеркальное отображение относительно оси 1 осциллограммы на фиг. За, расхождение передних фронтов импульсов обусловливается только неидентичностью каналов индикатора. Если же изображения на экране трубки 4 не являются зеркальными отображениями одно другого, это означает, что, кроме неидентичности каналов, имеет место и неравенство сдвига сравниваемых напряжений 90 . Этот последний случай иллюстрируется фиг. 4. Здесь эпюры напряжений показаны в несколько увеличенном масштабе времени. Второе из сравниваемых напряжений изменяется по закону ll .U = U sin(«>t — —,— Лф), где Лф — дополнительный сдвиг фазы подаваемого напряжения; второй канал вносит дополнительный сдвиг Л р. Для того чтобы уравнять расхождения импульсов, нужно несколько изменить фазу одного из сравниваемых напряжений и пе,реключить переключатель П. Если расхождение импульсов при этом увеличивается, фазу напряжения следует изменять в противоположном направлении до тех пор, пока расхождения между импульсамн не ;сравняются. После этого регулировкой фазовращателя 6 настройки индикатора добиваются сближения передних фронтов гхгпульсов ьплоть до их совпадения, а затем увеличивают коэффициент усиле,liHH горизонтального усилителя 4, растягивая развертку. Снс ва № 137581 переключая переключатель П, проверяют, скомпенсированы ли сдвиги фаз, вносимые каналами Х и У и т. д. до тех пор, пока фазовый сдвиг между сравниваемыми напряжениями не будет равен 90 . Предлагаемый индикатор пригоден для работы в весьма широком диапазоне частот: от низких звуковых до радиочастот. Предмет изобретения Способ определения и устранения погрешности измерения, вносимой неидентичностью измерительных каналов, в устройстве длн контроля сдвига по фазе на 90 между двумя переменными напряжениями по авт. св. № 121,872, отличающийся тем, что смещение изображений импульсов на экране осциллографа определяют путем изменения порядка подачи сравниваемых напряжений с помощью переключателя, установленного на входе схемы, и определяют неидентичность измерительных каналов по взаимному смещению импульсов на экране до .и после переключения, а для устранения погрешности, создаваемой неидентичностью каналов, производят несколько переключений каналов и при каждом переключении производят компенсацию смещения импульсов с помощью фазовращателя, введенного в один из каналов до тех пор, пока получающаяся в результате переключения осциллограмма импульсов не будет зеркальным отображением осциллограммы, имевшей место до переключения, относительно оси развертки. Кйналй Фиа/ № 137581 б g A Фигура Фиг. Ф Техред А. М Токер Рсдактор В. М Парнес Корректор И. А. Шпыиева 11одп. к печ. ЗЛ 111-61 г Зак, 6485 Формат бум. 70Х108 /is Тираж 1150 ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, M. Черкасский пер., д. 2/6 Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14. Об»ем 0,44 изд. л. Цена 9 коп.
