Одноканальное устройство сравнения фаз

 

Ол АНИЕ 024

ИЗОБР ТЕН Я

)

Союз Совет<них

Социалиетичеакик

Республик

+ .л % : vô

%..%

И АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлена 020179 (2! ) 2706329/18-21 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет—

Опубликовано 15,1280. Бнзллетеиь Мо 46

Дата опубликования описания 201280 (5(}М. т(л.З

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР ио делая изобретений и открытий (53} УДЫ б 2 1. 317 . .77,088.8) (72) Авторы изобретения

A. И. Суд-Злочевский, !0. A. Скрипник, E. И. Савченко и В. A. Суд-Злочевский (7!) Заявитель

Киевский технологический институт легкой промышленности (54 ) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УС1РОЙСТВО СРАВНЕНИЯ

ФАЗ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности сравнения фаз двух напряжений без предварительного сглаживания их высших гармоник и без 5 предварительного выравнивания амплитуд.

Известно устройство сравнения фаз, измерительный канал которого состоит из периодического переключателя, фа- 30 зочувствительного усилителя, заграждающего фильтра, настроенного на несу щую частоту сравниваемых напряжений, избирательного усилителя, настроенного на одну из боковых частот и вибра- !g ционного гальванометра (11 .

В этом устройстве избирательный усилитель не насыщается напряжением несущей частоты, а усиливает только одну из боковых частот, которая не- рр сет информацию как о неравенстве амплитуд сравниваемых напряжений, так и о неравенстве их начальных фаз.

Следовательно, это устройство может сравнивать начальные фазы только таких двух напряжений, которые одинаковы по амплитуде. Если же амплитуды сравниваемых напряжений отличаются друг от друга, то результат сравнения их фазовых соотношений будет в Зр значительной степени зависеть от их амтлитудных соотношений.

Известно также устройство, состоящее иэ периодического переключателя, соединенного со входными клеммами устройства, выход которого соединен с последовательно включенным сумматором, избирательным усилителем, фазочувствительным детектором, синхронным детектором и измерительным прибором, а также коммутационного генератора, выход которого подключен к управляющим входам периодического переключателя и синхронного детектора и фазовращателя от со сдвигом фаз на 90о, вход которого соединен с одним из входов устройства, а выход фазовращателя подключен к управлякщему входу фазочувствительного детектора, второго и третьего сую аторов, инвертора, управляемого делителя напряжения, двух аьатлитудных детекторов, причем входы второго сумматора соединены со входами устройства, выход второго сумматора подключен через инвертор ко входу управ-, ляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выход управляемого делителя напряжения соединен с одним из амплитудных детекторов и с

788024 входом первого сумматора, вход второго амплитудного детектора соединен, с выходом периодического переключателя, а выходы амплитудных детекторов подключены ко входу третьего сумматора.

Такое устройство обладает более 5 высокой точностью, так как в нем автоматически подавляется амплитудная модуляция и колебания несущей частоты в модулированном сигнале, и поэтому избирательный усилитель используется для усиления только информативной части сигнала — боковых частот, вызванных фазовой модуляцией (2).

Устройству присущи и существенные недостатки. В устройстве неполностью 15 подавляются колебания несущей часто ты и боковых частот, являющихся следствием амплитудной модуляции. Вслед- ствие неполного подавления несущей и амплитудной модуляции по основной гармонике, на которую настроен избирательный усилитель, невозможно полу-, чить высокую точность сравнения фаз из-за насыщения избирательного усилителя при значительном его коэффициенте усиления.

Пель изобретения — повышение чувствительности и точности сравнения начальных

Поставленная цель достигается тем, что в одноканальное устройство сравнения

90<, вход которого соединен с одной 4 из входных шин устройства, а выход с управляющим входом фазочувствительного детектора, и инвертор, вход которого подсоединен к той же входной шине устройства, что и фазовращатель, со сдвигом фаз на 90<, выход — ко входу управляемого делителя напряжения, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора, введен второй фазочу ствительный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, а выход — к входу управляемого делител напряжения, при этом управляющий вход второго фаэочувствительного детектора со единен со входом инвертора.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит периодический переключатель 1, сумматор 2, инвертор

3, фазовращатель 4 с фазовым сдвигом на 90, коммутационный генератор 5,,избирательный усилитель б, управляемый делитель напряжения 7, фазочувствительные детекторы 8, 9, синхронный детектор 10 и измерительный прибор 11.

Устройство работает следующим образом.

Сравниваемые напряжения Uo и 0 сдвинуты по фазе в общем случае на некоторый угол <ф и подключаются на входные клеммы периодического переключателя 1. С его выхода пакеты напряжений U U, следующие с частотой коммутации, воздействуют на один из входов сумматора 2. Одно из сравниваемых напряжений U o, принятое за опорное, подается через инвертор 3 на управляемый делитель напряжения 7.

Управляемый делитель напряжений автоматически производит амплитудную модуляцию инвертированного напряжения

0 в такт амплитудной модуляции напряжения на выходе периодического переключателя. Таким образом, в сумматоре 2 происходит подавление несущей частоты и боковых частот, вызванных амплитудной модуляцией (при неравенстве амплитуд U и U) напряжения на выходе периодического переключателя 1, Это подавление достигается за счет работы системы автоматического сложения, образованной замкнутым контуром, сумматор 2, избирательный усилитель б, фазочувствительный детектор

9, управляемый делитель напряжения 7.

На входе сумматора 2 происходит сравнение напряжений, поступающих с выходов периодического переключателя

1 и управляемого делителя 7. Разность напряжений подается на избирательный усилитель б. Избирательный усилитель б не пропускает высшие гармоники, которые будут иметь место, если сравниваемые напряжения U и U несинусоидальны. Затем напряжение с выхода избирательного усилителя б подается на фаэочувствительный детектор 9, который его выпрямляет. Так как на управляющий вход фазочувствительного детектора 9 подается опорное напряжение

U, то он выпрямляет только ту составляющую напряжения на его сигнальном входе, которая совпадает (или противоположна) по фазе с напряжением 0„.

Напряжение на выходе фазочувствительного детектора 9 будет появляться только в том случае, когда не равна нулю составляющая напряжения на его сигнальном входе, совпадающая (противоположная) по фазе с напряжением

Uo. Выходное напряжение фаэочувствительного детектора 9 воздействует на управляемый делитель напряжения 7 так, чтобы свести к нулю ошибку слежения, то есть, чтобы подавить несущую частоту напряжения на выходе периодического переключателя 1 и его боковые частоты, вызванные неравенством амплитуд сравниваемых напряжений

788024

U U. При этом выходное напряжение управляемого делителя напряжения 7 оказывается промодулированным по амплитуде также, как и напряжение на выходе периодического переключателя

1. Однако в напряжении на выходе управляемого делителя 7 базовая модуляция отсутствует, в то время как на выходе периодического переключателя

1 при сдвинутых по фазе сравниваемых напряжениях U u U наряду с амплитудной модуляцией будет и фаэовая модуляция. При нулевом фазовом сдвиге .

0 сравниваемых напряжений Uz u U и полном подавлении несущей и амплитудной модуляции напряжение на выходе избирательного усилителя б будет равно нулю. Оно будет появляться только тогда, когда сравниваемые напряжения U u U будут сдвинуты по фазе.

Таким образом, напряжение на выходе избирательного усилителя б содержит только информативную часть сигнала.

его амплитуда пропорциональна углу сдвига фаз ч между сравниваемыми напряжениями U и U. При изменении знака угла сдвига фаз Ч изменяется фаза напряжения на выходе избирательного усилителя б на 1800. Далее напряжение с выхода избирательного уси— лителя б подается .на сигнальный вход фазочувствительного детектора 8, управляемый вход которого подключен к 30 выходу фазовращателя 4, сдвигающего фазу на фиксированный угол, равный

90 . На выходе фазочувствительного детектора 8 выделяется огибакщая частоты коммутации, переменная составля- 35 ющая которой пропорциональна разности фаэ сравниваемых напряжений. Информацию о знаке угла сдвига фаз ч несет начальная фаза переменной составляющей напряжения на выходе фазочувствитель- щ ного детектора 8.

Напряжение огибающей с выхода фазочувствительного детектора 8 подается на сигнальный вход синхронного детектора 10, управляемого от коммутационного генератора 5. Постоянная составляющая напряжения на выходе синхронного детектора 10 будет пропорциональ. на разности фаз сравниваемых напряжений, что регистрируется выходным прибором 11 с нулем на середине шка- о лы.

Благодаря введению одноканального избирательного измерительного элемента и укаэанным связям, автомати ески подавляется амплитудная модуляция и колебания несущей частоты по основной гармонике сравниваелых напр>.жовий, поэтому избирательный усилитель ис— пользуется для усиления только информативной части сигнала — боковых частот, вызванных фазовой лодуляцией.

Это позволяет существеннЬ повысить точность сравнения йаэ основных гармоник двух напряжений независимо от их формы и амплитудных соотношений.

Формула изобретения

Одноканальное устройство сравнения фаз, содержащее периодический переключатель, соединенный с входными шинами устройства, выход которого соединен с последовательно включенными сумматором, избирательным усилителем, фаэочувствительным детектором, синхронным детектором и измерительным прибором, а также коммутационный генератор, выход которого подключен к управляющим входам периодического переключателя и синхронного детектора, фазовращатель со сдвигом фаэ на 900, вход которого соединен с одной из входных шин устройства, а выход с управляющим входом фаэочувствительного детектора, и инвертор, вход которого подсоединен к той же входной шине устройства, что и Аазовращатель, со сдвигом фаэ на 90, выход — ко входу управляемого делителя напряжения, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора, о т л и— чающее с я тем, что, с целью повышения точности сравнения фаэ, в него дополнительно введен второй фаэочувствительный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, а управляющий вход — со входом инвертора, при этом выход второго фазочувствительного детектора соединен с входом управляемого делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 121864, кл. G 01 R 25/00, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2591095/18-21 (030887), 1978.

788024

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8344/52

Филйал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Старостина

Редактор Н. Кешеля Техред Н.Бабурка Корректор И. Муска