Эталон фазового сдвига между двумя напряжениями

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.05.77 (21) 2483580/18-21 с присоединением заявки № 2498131/21 (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 15.05.79

Государственный квинтет

СССР оо делам мзооретеммй м открытмм (72) Авторы изобретения

С. А. Кравченко, Е. Д. Колтик, С. 1О. Лапунов, В. Е. Новодережкин, С. И. Чистяков, А. А. Блощук и М. С. Головин (71) Заявитель (54) ЭТАЛОН ФАЗОВОГО СДВИГА

МЕЖДУ ДВУМЯ НАПРЯЖЕНИЯМИ

Изобретение относится к области фазовых измерений и может быть использовано при создании устройств (эталонов) для воспроизведения фазовых сдвигов, для обеспечения единства фазовых измерений между двумя напряжениями инфразвуковых, звуко- S вых и ультразвуковых частот.

Известен эталон, содержащий опорный генератор, питающий два одинаковых канала, выполненных из последовательно включенных магазина частот и смесителя, выход которого связан с выходным зажимом, при10 чем в нем имеется фазоизмеритсльное устройство, работающее на основе фигур Лиссажу, а также нуль-индикатор с третьим каналом для контроля приращений фазы (1).

Недостаток такого эталона — прира- 15 щение только через 5 и невозможность установки углов с меньшим дискретом.

Известен также эталон фазового сдвига между двумя напряжениями, содержащий опорный генератор, питающий два одинаковых канала, выполненных из последовательно включенных магазина частот и смесителя, выход которого связан с выходным зажимом, причем вход канала связан через круговой фазовращатель, и еще, два магазина частот, связанных с опорным генерато ром, а также измеритель фазы (2), Недостатком этого эталона является одноканальность измерителя, который вносит большие погрешности в верхней части диапазона частот, и принципиальная невозможность измерения фазы в инфранизкой части диапазона.

Целью изобретения является повышение точности измерения воспроизводимого угла сдвига фаз в широком диапазоне от инфранизких до высоких частот.

Эта цель достигается тем, что эталон фазового сдвига между двумя напряжениями, содержащий опорный генератор, подсоединенный к двуи каналам, выполненным из последовательно соединенных перестраиваемого по частоте и фазе синтезатора частоты, аттенюатора и выходного зажима, и к двх м другим синтезаторам частоты, один из которых подключен к фазоизмерительному устройству, снабжен дополнительным фазоизмерительным двухканальным устройством, выполненным из подсоединенных к выходным зажимам через два переключателя непосредственно или через смеснтели последовательно соединенных формирователей

661402 остроконечных импульсов, импульсно-фазовых детекторов и фазочувствительного элемента, дополнительным синтезатором частоты, дву чя счетчиками и фазоиндикатороч нуля, подключенным к выходным зажимач, при этом импульсно-фазовые детекторы своими вторычи входами соединены с дополнительным си пезатором частоты, выходы формирователей остроконечных импульсов— с первым фазоизмерительным устройством, соединенным по выходу с одним из счетчиков, а фазочувствительный элемент lIQ второму входу — с опорным генератором и по выходу — с вторым счетчиком.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Эталон фазового сдвига между дву мя напряжениями содержит опорный генератор

1, питающий два одинаковых канала 2, 3, выполненных из последовательно соединенных перестраиваемого по частоте и фазе синтезатора частот 4 и 5, аттенюатора 6 и 7 и выходного зажима 8 и 9,два синтезатора частот 10, 11, дополнительный синтезатор частоты 12, фазоизмерительное устройство

13, два переключателя 14 и 15, два смесителя 16 и 17, дополнительное фазоизмерительное устройство 18, содержащее два формирователя остроконечных импульсов 19 и

20, импульсно-фазовые детекторы 21 и 22, фазочувствительный элемент 23, счетчики

24 и 25 и фазоиндикатор 26.

Эталон работает следуloùèì образом.

Опорный генератор 1 может работать на частоте, например, 1 МГц. Фазовый сдвиг между зажимами 8 и 9 задается синтезаторами частоты 4 и 5, в которые встроены неточные круговые фазовращатели и смесители. Аттенюаторы 6 и 7 позволяют изменять выходные напряжения в пределах до

40 дб.

Фазоизмерительная двухканальная цепь

18 работает в двух режимах: измерение с двойным преобразованием частоты и измерение с одни ч преобразова н нем частоты.

Рассмотрим измерение с двойным,преобразованием частоты.

Пусть синтезаторы 4 и 5 настроены так, что на выходы поступают сигналы с частотами 2 МГц. Переключатели 14 и 15 переводятся в первое положение. В синтезаторе частоты 10 устанавливают значение, например, 1999722,21 Гц. На выходе смесителей !

6 и 17 отфильтровываются сигналы с частотами 277,78 Гц. После формирователей 19 и 20 остроконечных импульсов импульсы поступают на первое фазоизмерительное устройство, по второму входу которого поступает частота 10,0 кГц с выхода синтезатора частоты 1!. На счетчике импульсов 24 получается груоое измерение фазы через интервал 10, т. е. он показывает числа от 0 до

360 .

К общим входач импульсно-фазовых детекторов 21 и 22 подводится частота от синтезатора частот 12, равная 9,90 кГц. После указанных детекторов будут иметь значение частоты, равные 100 Гц = (277,78 Гц 36— — 9,900008 кГц) .

Эти сигналы с фазой, умнояенной в 36 раз, поступают на фазочувствительный элемент 23, к которому поступает частота 1 МГц.

Счетчик импульсов 25 считает фазу от

0 до 10 — 360/36 с погрешностью дискретности X 10 = 0,001 . В !

000000 гц этом же диапазоне частота равна, напричер, 6 кГIL. Тогда от синтезатора 16 подводится частота 6277,78 Гц, а от синтезатора 17— частота 9900,08. Тогда тоже имеем (277,78 Гц.36 — 9900,08 Гц) = 100 Гц.

Измерение с одним преобразованием.

С выходов 8 и 9 поступает астота, например, 6 кГц. Формирователи 1,) и 20 формируют остроконечные импульсы, которые запускак т детекторы 21 и 22, ко вторым входам которых поступает частота 6277,78 Гц.

Счетчик импульсов 25 измеряет углы от 0 до 10 . Грубые измерения через 10 производятся счетчиком импульсов 24, для чего к устройству 13 подводится частота 6.36 =

= 216 кГц. Диапазон частот такого режима работы доходит «вниз» до 20 Гц. Далее при инфранизких частотах начинается режим измерения фазы путем счета импульсов только на счетчике 24 через устройство 13 при известной частоте, взятой в значении фазовой шкалы. Например, при частоте 0,01 Гц с выходов 8 и 9 синтезатор частоты 1 настраивается на частоту 3600 Гц, что обеспечивает погрешность в 0,001 . Для частоты

30 Гц синтезатор 11 настраивается на частоту 2 МГц, что обсспечива T снижение погрешности до 0,004".

Для установления нулевого сдвига фаз, т. е. для обеспечения возможности абсолютных измерений, используется фазоиндикатор 26. Как только при регулировке фазового сдвига в каналах эталона 2 и 3, а это производится круговыми фазовращателями, встроенными в блоки синтезаторов частоты

4 и 5, произойдет срабатывание фазоиндикатора 26, то этот момент означает появление нулевого сдвига фаз. При этом цифровые счетные устройства выводятся на нулевые значения встроенными в них регуляторами (на чертеже не показаны).

Чувствительность фазоиндикатора нулевого сдвига 26 +. 0,009 — 0,005 . Предлагаечый эталон фазового сдвига между двумя

sëåêTðè÷åñKHMè напряжениями рассчитан на диапазон частот от 0,01 Гц до 2 мГц, в связи с чем имеет два режима работы, для каждого из которых использован поддиапазон

2 МГц — 6 кГц и 6 кГц — 0,01 Гц.

Устройство может работать также в трех режимах, в этом случае тот же- исследуемый диапазон частот от 0,01 Гц до 2 МГц раз661402

Формула изобретения

Составитель А. Старостина

Редактор М. Трофимова Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 2440 43 Тираж 1080 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Филиал П ll П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 бивается на три поддиапазона от 0,01 Гц—

100 Гц, от 20 Гц — 20 кГц и от 10 кГц—

2МГц, т е. эталон работает с перекрытием второго поддиапазона первым и третьим.

Экспериментальные исследования, проведенные в лаборатории на макете эталона, показали, что в диапазоне частот от 0,01 Гц до

2 МГц и диапазоне фазового сдвига от 0 до 360 погрешность удается снизить до значения 0,005 — 0,006 (имеется в виду измерение приращений угла сдвига фаз), при абсолютной погрешности 0,009".

Эталон фазового сдвига между двумя напряжениями, содержащий опорный генератор, подсоединенный к двум каналам, выполненным из последовательно соединенных перестраиваемого по частоте и фазе синтезатора частоты, аттенюатора и выходного зажима, и к двум другим синтезаторам частоты, один из которых подключен к фазоизмерительному. устройству, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения воспроизводимого угла сдвига фаз в диапазоне от инфранизких до высоких частот, он снабжен дополнительным фазоизмерительным двухканальным устройством, выполненным из подсоединенных к выходным зажимам через два переключателя непосредственно или через смесители последовательно соединенных формирователей остроконечных импульсов, импульсно-фазовых детекторов и фазочувствительного элемента, дополнительным синтезатором частоты, двумя счетчиками и фазоиндикатором нуля, подключенным к выходным зажимам, при этом импульсно-фазовые детекторы своими вторыми входами соединены с дополнительным синтезатором частоты, выходы формирователей остроконечных импульсов — с первым фазоизмерительным устройством, соединенным по выходу с одним из счетчиков, а фазочувствительный элемент по второму входу — с опорным генератором и по BbIxoду — с вторым счетчиком.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 224670, кл. G 01 R 25/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

М 375580, кл. G 01 R 25/00, 1973.