Фазометр с постоянным измерительным временем

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении разности фаз сигналов в течение ограниченного времени измерения. Пелью изобретения является повышение точности измерения разности фаз. Для достижения поставленной цели в фазометр, содержащий преобразователь 1 разности фаз в д.аительность импульсов, первый интегратор 2, дополнительно введены первый и второй перемножители 4 и 5, сумматор 6 с тремя входами, второй и третий интеграторы 7 и 8, генератор 9 пилообразного напряжения с функциональными связями, показаннььми на чертеже . Любое изменение от полной совокупности предлагаемых отличительных признаков, включая отклонения коэффициентов передачи блоков от рекомендуемых и указанных в описании изобретения , приводит к увеличерп1ю погрешности измерений. Это рекомендуется учитывать при определении технических допусков на отклонения параметрогз узлов предлагаемого устро1 1ст1за по допустимой погрешности измерения. 1 ил. lO |сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) А1 (51) 4 С 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4044243/24-21 (22) 27.03.86 (46) 15.09.87. Бюл. й" 34 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С.И.Богомолов (53) 621.317.772 (088.8) (56) Галахова О.П. и др. Основы фазометрии. Л.: Энергия, 1976, 256 с.

Цифровые методы измерения сдвига фаз / Под ред. С.Ф.Корндорфа. Новосибирск: Наука, 1979, с. 288. (54) ФАЗОМЕТР С ПОСТОЯННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении разности фаз сигналов в течение ограниченного времени измерения ° Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз, Для даст«жения «oc— тавленнай цели в фазометр, содержащий преобразователь 1 разности фаз в длите IbHocTb импульсов, первый интегратор 2, дополнительно введены первый и второй перемножители 4 и 5, сумматор 6 с тремя входами, второй и третий интеграторы 7 и 8, генератор 9 пилообразного напряжения с функциональными связями, показанными на чертеже. Любое изменение от полно« совокупности предлагаемых отличительных признаков, BK÷þ÷àÿ отклонения казффициентов передачи блоков от рекоме«дуемых и указанных в описан«и изобретения, приводит к увеличению погрешности измерений, Это рекомендуется учитывать при определении технических допусков на отклонения парам .тров узлов предлагаемого устройства по допустимой погрешности измерения. 1 ил, 1337814

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении разности фаз сигналов в течение ограниченного времени измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз.

На чертеже представлена схема предлагаемого фазометра.

Фазометр с постоянным измерительным временем содержит последовательно соединенные преобразователь 1 разности фаэ в длительность импульсов, первый интегратор 2, усилитель 3, первый и второй перемножители 4 и 5, сумматор 6, второй и третий интеграторы 7 и 8, а также генератор 9 пилобразного напряжения, выходом подключенный к вторым входам перемножителей 4 и 5, Второй вход сумматора 6, подключен к вьгходу первого интегратора 2, а третий вход — к выходу первого перемножителя 4.

Фаэометр работает следующим образом.

На входы преобразователя 1 поступают сигналы: U<(t )=U<соя(с1г+у);

U (t)=Uzcosgt. На выходе преобразователя 1 разности фаэ в длительность импульсов формируется последовательность импульсов, период следования которых равен периоду входного сигнала, а длительность импульсов пропорциональна разности фаэ между входными сигналами согласно = /Л.

Представим последовательность этих импульсов в виде ряда Фурье, тогда последовательность этих импульсов, поступающих на вход интегратора 2, на выходе последнего преобразуется в сигнал вида

Uz(t) =- „), U,+ Ц„соя(пй +<р„) d7=

Il = l о

Uо 1)н — СОЯ (П- )J

Т „, nQTL

С выхода интегратора 2 сигнал (1) поступает на вход усилителя 3, коэффициент усиления которого равен 6, и с выхода последнего после усиления в 6 раз поступает на перемножитель 4.

На второй вход перемножителя 4 с выхода генератора 9 пилообразного напряжения поступает сигнал

U (t) — -г/Т, (2) На выходе перемножителя 4 формируется сигнал, равный произведению сигналов (1) и (2), поступающих на его входы:

134 (1) =60 () У9 () ° (3)

С выхода перемножителя 4 сигнал (3) поступает на вход перемножителя 5, на второй вход которого поступает сигнал (2) с выхода генератора 9 пилообразного напряжения. Таким образом, на выходе перемножителя 5 будет формироваться сигнал, равный произведению сигналов (2) и (3), поступа15 ющих на его вход:

U (t) =У.э(t) U9(t) =60 (t) U (C) .(4)

Сигнал (1) с выхода интегратора 2, сигнал (3) с выхода перемножителя 4 и сигнал (4) с выхода перемножителя

2р 5 поступают на входы сумматора 6, с выхода которого сумма этих сигналов поступает, на вход интегратора 7. При этом на выходе интегратора 7 сигнал будет иметь вид:

U,iri=- J (u,(ñ). и,(ei +v,iri) à". is) о

С выхода интегратора 7 сигнал (5) поступает на интегратор 8, на выходе

ЗО которого к концу интервала измерения

Т напряжение достигает величины т

Бв(Т)=- U,(t) (6) о

Подставляя в выражение (6) значения соответствующих напряжений иэ выражений (1) — (5), получим т (Т) = — -- У -+ соя(пйТ+

4О о о

6л 6л2

+ Ч ) -сояц 1 — — +- — ) dt.

Т Т (7)

Представим интеграл суммы в выра45 женин (7) B виде суммы табличных HHтегралов и, производя поочередное интегрирование по переменным и получим и (Т) = — +, 1„1 х

50 8 60, (цТ) L (AT) J

x cos (nnT+ q ) -соя, — — I sin(gnr+ y ) +

ПТ п

+sin p„)). (8)

Первое слагаемое в правой части

55 выражения (8) характеризует собой полезную составляющую результата измерения. Второе слагаемое в правой части выражения (8) характеризует

1.33 78 упрощено:

ВНИИПИ Заказ 4126/43 Тираж 730 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 погрешность измерения разности фаз фаэометром с постоянным измерительным временем при некратности времени измерения периоду исследуемого сигнала °

При этом относительная погрешность измерения устройством может быть определена как

1 т — Uï30 )) 12 и = — — -" — — 1+ — — — cos(ngT+ )т О (ДпТ) 3 (gT) J L -г„10

6 à — совц)- -TIsin(naT+ q)+sing )). (9) При QT»1 выражение (9) может быть

1 с — V 3Î вЂ” —" — — Los(nIIT+g )-cosy (10)

r U (qnT)3 )

О и)

В частности, при QT т 20 )) погрешность приближенного соотношения (10) будет отличаться от точного значения (9) не более чем на 107..

Погрешность измерения устройством в N раз меньше, чем погрешность измерения прототипом, где N определяется как N =S-,/Sт=60/(йТ)г .

Максимальная погрешность измерения разности фаз устройством не превьппает величины

) д), (д ц /И=2,5 /70=0,035

Из анализа выражений (7) и (8) следует, что уменьшение погрешности измерений данным устройством достигается эа счет такой обработки входного сигна35 ла, которая позволяет скомпенсировать на выходе устройства составляющие погрешности вида U„/naT и U„/(ncT), На выходе устройства юмеются лишь составляющие погрешности вида Б„/ 40

/(поТ)г и U„/(пйТ), величина которых при Т и 1 значительно меньше величины составляющих вида П„/дпТ, характерных для прототипа. Любые изменения в обработке сигнала будут приводить к изменению в выходном напряжении устройства относительного уровня различных составляющих погрешностей и в результате не будут приводить к полной компенсации составляющих погрешности вида U„QnT и U„/(GnT) .

Так только лишь повторное интегрирование сигнала (1) приведет не к

14 уменьшению погрешности измерений, а к ее увеличению, В то же время, исключение любого из интеграторов из процесса обработки сигналов также приведет к неполной компенсации составляющих погрешности вида U„/qnT и U„/(naT)г, Любое изменение от предлагаемой совокупности, в том числе и отклонения коэффициентов передачи блоков от рекомендуемых, приводит к увеличению погрешности измерений, Так, иэ анализа выражений (7) и (8) следует, что отклонения козффифиента усиления от 6 на и Х усилителя 3 приведет к неполной компенсации составляющих погрешности вида U„ QnT u

V„/(qnT), причем относительная величина этих нескомпенсированных составляющих будет пропорциональна и. То же самое относится к отличию коэффициента наклона пилообразного напряжения (2) на выходе генератора 9 от величины (-1/Т). Это обстоятельство следует использовать при определении технологических допусков на отклонения параметров узлов предлагаемого устройства по допустимой погрешности измерения.

Формула изобретения

Фаэометр с постоянным измерительным временем, содержащий последовательно соединенные преобразователь разности фаэ в длительность импульсов и первый интегратор, входы преобразователя разности фаз в длительность импульса являются входами фаэометра, отличающийся тем, что, с целью повьш)ения точности измерения разности фаз, в него введены генератор пилообразного напряжения и последовательно соединенные усилитель, первый и второй перемножители, сумматор, второй и третий интеграторы, вход усилителя соединен с выходом первого интегратора и с вторым входом сумматора, выход первого перемножителя соединен с третьим входом сумматора, а выход генератора пилообразного напряжения соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей.