Многоканальное инфранизкочастотное устройство цифрового измерения угла сдвига фаз

 

Соооз Советских

Социалистических

Республик (11) 60В1 41

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18.06.75 (2))2146288/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.05.78. Бюллетень №1 (45) Дата опубликования описания 12.04,78 (51) М. Кл.

Cj 01 h 25/00

Гасудврстоонный квинтет

Совотв Министров СССР во долам изобретений и открытий (53) УДК 62 1.3 17.373 (088.8 ) (72) Авторы изобретения С. А. Кравченко, A. A. Анепир и Е. Q. Колтик (T l) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНОЕ

УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СДВИГА ФАЗ

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Известно многоканальное инфранизкочастотное устройство цифрового измерения угла сдвига фаз, содержащее формирующие 5 устройства, триггер, элемент совпадения, кварцевый генератор импульсов, счетчик импульсов, Однако это устройство дает большую потерю времени при измерении. 10

Известно также многоканальное инфранизкочастотное устройство цифрового измерения угла сдвига фаз, содержащее два блока формирования, входной блок, формирователь прямоугольных импульсов, выходь| ко- I5 торых подключены к блоку формирования, измерительных импульсов, блок автоматического управления, интегратор и переключатель, цифровой вольтметр.

Однако это устройство имеет недостаточно высокие быстродействие и точность.

Для повышения быстродействия и точности в многоканальное инфранизкочастотное устройство цифрового измерения угла сдвига фаз, содержащее два блока формирования, в которые входят входной блок и формирователь прямоугольных импульсов, выходы блоков — один непосредственно, а другой через переключатель, — подключены к блоку формирования измерительных импульсов, блок автоматического управления, интегратор и переключатель, установленный между входом второго блока формирования и всеми параллельными каналами, цифровой вольтметр, соединенный с выходом интегратора, введены электронный ключ, резисторный делитель, эталонный источник постоянного напряжения, элементы задержки и разрядное реле, причем выход блока формирования измерительных импульсов через электронный ключ подключен ко входу интегратора, управляющий вход электронного ключа через резисторный делитель соединен с эталонными источником постоянного напряжения, вход блока автоматического управления подключен к выходу первого блока формирования,-а выход — к управляющему входу цифрового вольтМетра и через элемент задержки — к разрядному реле, которое своими выходами

606141

4 равного фаэовой шкаприсоединено ко входу и к выходу интегратора.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на ф г, 2 изображены апюры напряжений, Ь

Два параллельных канада 1 содержат включенные последовательно входные устройства 2 и формирователи 3 прямоугольных импульсов. К выходу первого канала подключен блок формирования измерительных им- 1ф пульсов 4. На вход второго канала через переключатель 5 поступает И -1 напряжение О - U, где pl например, равно 24.

Устройство содержит также электронный I5 ключ 6, интегратор Миллера 7, блок 8 автоматического управления, Пень регулируемого потенциала, подаваемого на интегратор„ выполнена из эталонного источника 9 постоянного тока, соединенного с ним через М

/ резисторньгй делитель 10 электронного ключа

6, связанного с ним через резистор интегратора 7, нагруженного на вход цифрового вольтметра 11, причем второй (управляющий) вход ключа соединен со входом блока Л

4. Вход блока 8 связан с выходом канала

Полупериод", а выход блока 8 соединен непосредственно с зажимом Запуск вольт. метра и через элемент задержки 12 — с разрядным реле 13, два нормально откры- ® тых контакта 14 которого включены параллельно конденсатору 15 интегратора, Из синусоидапьных сигналов U< (опорного) и U>„ 4 (одного иэ 24 сигналоВ) в каналах 1 получают прямоугольные импульсы (фиг, 2а), которые через блок 4 попадают на управляющий вход ключа 6. Bb>ход напряжения эталонного источника посто янного тока 9 через делитель 10 и ключ 6 соединен со входом интегратора 7, который переводят в режим накопления потенциала

Е (фиг, 2б) в течение попупериода переключателем 16 (положение "Полупериод"), Напряжение на выходе интегратора 7 измеряют цифровым вольтметром.

На выходе интегратора получаютпотенциал

Чат напряжения, пе (фиг, 2в);

8 О", где К - числа натурального ряда 1, 2, 3,.... и т. д.

При К 2 и К Е 9 ff 180 получают наименьший разряд цифрового вольтметра с учетом фазовой шкалы разрешение по фазе в 1 на 1 В, С учетом точности цифровых вольтметров 0,02-0,0Ц% получают разрешение по фазе до 0,02 "0 03 . С учетом а линейности интегратора в 0,05% погрешность о не превышает 0,1 - 0,2 .

Рассмотрим затрату времени.

Для точной калибровки на частоте, допустим, 0,05 Гц, требуется всего 2 — 3 пе риода сигнала, чтобы точно подготовить постоянное напряжение с эталонного источника, которое определяет цифры на табло цифрове. го вольтметра равные фазовой шкале, т.е.

180 В 180, Это основана на том, что на интегратор заранее выставляют требуемую величину входного потенциала е — «о к7з(В)

leo s y,üöö э K 7 ч ч например, при К.„ = 100, для частоты 1 Гц, с учетом деления через обратную связь иэ-за частотозадающих С-элементов, После калибровки интегратор переводят на накопление нотенциапа от прямоугольного измерительного импульса, длительность которого равна длительности фазового сдвига (положение фаза переключателя 16), и измеряют фазу последовательно во многих каналах, причем напряжение на выходе интегратора получают равным значению фазы в градусах, которое отсчитывают по табло цифрового вольтметра за время менее пери ода (фиг. 2г).

В связи с тем, что калибровка не меня ется для данной частоты, все фаэовые соотношения Й -1 каналов по отношению к пер- вому, например, 24 каналов, измеряются в фаэовой шкале без ошибки за 28 периодов, где; " — коэффициент усиления усилителя интегратора; — напряжение эталонного источниэ ка постоянного тока;

Напряжение Е для данной частоты регулируют таким образом (штрихи ни фиг, 2б), пока на выходе интегратора не пэпуНа измерение в известных устройствах, например, 24 каналов, будет затрачено в

66 два раза больше периодов, т.е. 56, а так как каждый период — это большая потеря времени (для f 0,001 Гц - 16 мин), то очевидно преимущество данного устройства.

М Работает устройство следующим образом.

Импульсы от сигнала О на выходе канала

1 "ведут" блок автоматического управления

8, который выдает необходимые по времени импульсы (в соответствии с фиг. 2 ) в части бй запуска интегратора Миллера, цифрового вольт606141 метра, разряда конденсатора и повторения цикла периодическим в соответствии с частотой.

Блок формирования измерительного импульса открывает электронный ключ 6, Последний пропускает постоянное напряжение от эталонного источника постоянного тока 9 на интегратор Миллера, причем напряжение регулируют вручную реостатным делителем (только в положении "Полупериод 1. Элемен- g ты интегратора R и С устанавливают на середину выбранного. частотного диапазона.

Результат регулировки делителя получают на цифровом табло цифрового вольтметра, После окончания интегрирования (6 д при положении Полупериод" и Ф Ф при положении "Фаза, фиг.2эийг)блок8даИ команду на запуск цифрового вольтметра для индикации результата и через элемент задержки 12 — на срабатывании разрядного 20 рере 13 для снятия потенциала с конденсатора. Элемент 12 обеспечивает выдержку, равную времени измерения, т.е. „ (фиг, 2в и 2г). Далее процесс повторяется. 5

Формула изобретения

Многоканальное инфранизкочастотное уст- ройство цифрового измерения угла сдвига фаз, содержащее два блока формирования, в которые входят входной блок и формирователь прямоугольных импульсов, выходbT блоководин непосредственно, а другой через переключатель, - подключены к блоку формирования измерительных импульсов, блок автоматического управления, интегратор и переключатель, установленный между входом второго блока формирования и всеми параллельными каналами, цифровой вольтметр, соединенный с выходом интегратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности„ в него введены электронный ключ, резисторный делитель, эталонный источник постоянного напряжения, элемент задержки и разрядное реле, причем выход блока формирования измерительных импульсов через электронный ключ подключен ко входу интегратора, уп .равляющий вход электронного ключа через резисторный делитель соединен с эталонным источником постоянного напряжения, вход ,. г блока автоматического управления подключен к выходу первого блока формирования, а выход - к управляющему входу цифрового вольтметра и через элемент задержки - к разрядному реле, которое своими выходами присоединено ко входу и к выходу интегратора, 606141

Составите н П. Лягин

Редактор Б. Федотов Тохре.t Л. Ьогдан

Корректор Н. Ковалева

Филиал ffffff "Пот ит, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2411/34 Тираж i.f l 2 Подписное

ЦНИИПИ Государственного кэчитота Совета Министров СССР ио делом и зо6ротони и и открытий

113035, Мосина, Ж-35, Раушслая наб., д. 4/5