Устройство для измерения фазового сдвига

 

О П VrC- -А 1 Е

И ЗО БРЕТ Е Н И Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.(V.1971 (№ 1641594/18-10) с присоединением заявки №-Приоритет—

Опубликовано 12.ill.1973, Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 8.VI11.1973.Ч.Кл. 6 01г 25/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.317.77 (088.8) Автор н 3 Об рсте н.ив1

В. И. Колосков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники н может быть использовано при создании автоматических систем излучения фазовых сдвигов. основанных на кодирова1.ии измеряемого сдвига фаз.

Известно устройство для измерения фазового сдвига между двумя последовательностями импульсов, представляющее собой преобразователь фазы в цифровой код. Это устройство является разомкнутой системой, в которой управляющий триггер, селекторы, счетчик импульсов и индикаторное устройство составляют последовательную цепочку звеньев, преобразующих сдвиг фазы в цифровой код. Однако неисправность в том или и1юм звене его приводит к ошибке измерения, что влечет малую достоверность измерения фазового сдвига.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения (кодирования) фазового сдвига между двумя последовательностями импульсов. Это достигается тем, что устройст»о снабжено преобразователем код-ток, тремя резисторами, нуль-органом .и преобразователем фаза-ток. При этом выход преобразователя фаза-код соединен с входом преобразоватеIя код-ток, выходные токовые цепи преобразователя код-ток параллельно соединены с выходными токовыми цепями преооразователя фаза-ток, входы которого подключены ко входам преобразователя фаза-код. Преобразовате,1» код ток и ф13за ток вкл1o lенbI В Одно пле чо электрического моста, в три других плеча которого включены резисторы. В диагональ моста включен нуль-орган, который выдает

5 ивформацшо достоверности нли недостоверности измерения фазового сдвига в виде сигнала

ДА — Н ET.

На фиг. 1 представлена блок-схема описыр,,3åìoãî устройства; 11а фиг. 2 — схема Ilpco010 разователя фаза-ток.

Устройство для измерения фазового сдвига

»к,почает в сеоя сооственно фазометр, представляющий 3 ооой преобразователь фазакод 1, выход которого соединен сО входом ип15 дикатора 2 и со входом преобразователя кодток,3. Выходные токовые цепи преобразовате,»1 код-ток соединены параллельно с выходными токовыми цепями преобразователя фазаток 4, входы которого подключены ко входу

20 преобразователя фаза-код. Преобразователи код-ток и фаза-ток составляют одно из плеч электрического моста. Три других плеча моста составлены из резисторов 5, б и 7. В диагональ моста включен нуль-орган 8, выход кото25 рого является вторым выходом устройства.

Преобразователь фаза-ток содержит триггер 9, транзистор 10, резистор II и емкость 12.

Устройство работает следующим образом.

Сдвиг фазы q между импульсной последова30 тельностью 1 и импульсной последователь373646 или приближенно

1,=1. ° (р

2л о

;0

5,»

05 ностью В с помощью преобразователя фазакод 1 преобразуется в цифровой код N. С помощью преобразователя код-ток 8 полученное значение кода N преобразуется в постоянный ток

1, =Л1.N, где Л1 — ток, соответствующий единице младшего разряда преобразователя кодток.

Зависимость тока 1(от N — ступенчатая функция, так как У принимает только целочисленные значения. Нулевому значению фазового сдвига (р=0 соответствует нулевое значение кода Л =0 и нулевое значение тока 1(=0. Максимальному значению фазового сдвига (р=-2 . соответствует максимальное значение кода

Ж =N и максимальное значение тока

1(= 1 т = Л1 Л(т . Выражение для тока, протекающего через преобразователь код-ТоК 3, имеет вид: (I-У М

1 = Л1. Л = — — -- l п . с погрешностью, соответствующей единиц( младшего разряда преобразователя код-ток.

На вход преобразователя фаза-ток 4 поступают входные импульсные последовательности

А и В. Импульсы последовательности В устанавливают триггер 9 в положение, при котором транзистор 10, выполняющий роль ключа, (. TKpbIT, и через него протекает ток l. Импульсы последовательности А устанавливают триггер 9 в положение, при котором транзистор 10 закрыт, и ток i,=0. Врезультате воздействия сдвинутых по фазе импульсных последовательностей А и В через резистор 11 протекают импульсы тока с амплитудой I. ти длительностью, пропорциональной величине 2л — (p. В результате действия емкости 12 через преобразователь фаза-TQK 4 протекает постоянный ток (Г

12 =- и

2т

Сопротивление резистора 11 выбирают таким, чтобы при (р=О, когда транзистор 10 открыт и течение всего периода, ток 4=1

Тогда:

2л — (р (р

1z =1m е Im 1т

- JT 2л

При изменении фазового сдвига от нуля до

2л ток 4, протекающий через преобразователь фаза-ток 4, плавно .изменяепся от 1, до нуля.

Сумма токов преобразователей код-ток и фаза-ток

1 1

11+12 1т +1ò 1 и l есть «еличииа постоянная для любого значения фазового сдгига (р при условии правильио)

l0

25 зо > 5 го кодирования (р и постоянства напряжения U.

Исключение влияния на работу устройства изменения питающего напряжения и уменьшение влияния нестабильности элементов за счет старения и изменения температуры окружающей среды достигается применением схемы электрического моста. Для обеспечения баланса моста и получения максимальной чувствительности сопротивления резисторов, 6 и 7 выбирают равными эквивалентному сопротивлению параллельно соединенных преобразователей код-ток 8 и фаза-ток 4 при IIpBBHJIbHoM кодировании. При правильном кодировании фазового сдвига и при исправности всех звеньев моста выполняется условие его баланса, и нуль-орган выдает сигнал достоверности измерения фазового сдвига. При нарушении правильности кодирования фазового сдвига нарушается условие равенства эквивалентного сопротивления параллельно соединенных преобразователей код-ток и фаза-ток сопротивлениям резисторов 5, 6 и 7 и ие выполняется условие баланса моста. Нуль-орган выдает сигнал недостоверности измерения фазового сдвига. Этот сигнал можно использовать для индикации или как команду включения резервного комплекса аппаратуры.

Порог срабатывания нуль-органа должен превышать допустимое значение разбалалса моста за,счет ступенчатости фуикции I i (Ч), погрешности токозадающих резисторов, входящих в мост, а также за счет остаточных пульсаций тока 1 .

Вместо нуль-органа в диагональ моста может быть включен нуль-индикатор, по положению стрелки которого можно судить о правильности измерения, фазового сдвига.

Быстродействие устройства определяется, в основном быстродействием преобразователя фаза-ток. Поскольку преобразователь фазаток — устройство инерционное, то устройство для измерения сдвига фаз применимо для измерения сравнительно медленно изменяющегося сдвига фаз.

Предмет изобретения

Устройство для измерения фазового сдвига, содержащее преобразователь фаза-код и индикатор, отлича ои1ееел тем. что, с целью повышения достоверности измерения, оио снабжено преобразователем код-ток, тремя резисторами, нуль-органом и преобразователем фаза-ток, входы которого соединены со входами преобразователя фаза-код, а выходы — соединены параллельно с выходами преобразователя код-ток, подключенными в одно плечо электрического моста, в три других плеча которого включены резисторы, а в диагональ-— нуль-орган, соединенный со входом индикатора достоверности фазового сдвига «ДА»вЂ”

«НЕТ», при этом вход преобразователя код-ток соединен с выходом преобразователя фаза-код.

Составитель А. Изюмов

Техред Л. Богданова

Редактор Л. Струве

Корректор Г Запорожец

Заказ 2519 Изд. № 1280 Тираж 755 ° Подписное

1.iilIINHH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Обл. тип. Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли