Устройство для измерения сдвигафаз b четырехполюсниках

 

Союз Советских

Социалнстических

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 110379 (2t) 2734276/18-21 (51)М с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

G R 25/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2802Л1,Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 2802.81 (53) УДК 621.317..373(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.A. Ананченко, В.Ф. Астафьев, Л.Н. Ивано

С.А. Кравченко, С.Ю. Лапунов и Г.П. Пивир (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ

В ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАХ

Изобретение относится к фаэонзмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов в четырехполосниках.

Известно устройство для измерения фазовых сдвигов в четырехполюсниках, содержащее генератор синусоидальных сигналов,отсчетный калиброванный фазовращатель,соединенный с балансным амплитудным модулятором, связан" ным через последовательно соединенные исследуемый четырехполюсник,смеситель, селективный усилитель с индикатором нуля,две последовательно соединенные системы фазовой автоматической подстройки частоты с общим генератором сдвига, включенным между выходами синусоидальных сигналов, который также подключен ко второму входу смесителя и входу балансного амплитудного модулятора,отсчетный калиброванный фаэовращатель,включенный между выходом генератора сдвига и входом фазового детектора одной иэ систем фазовой автоматической подстройки частоты (lj .

Недостаток данного устройства низкая точность измерения угла сдвига фаз в четырехполосниках на дискретных частотах. ЗО

° Известно также устройство для измерения фазовых сдвигов, содержащее контролируемый четырехполюсник и фазонесдвигающий аттенюатор,которые через автоматический переключатель поочередно включаются в контур с самовоэбуждением из усилителя и линии задержки, генератор тактовых импульсов,схему управления и р .-.ерсивный счетчик импульсов,синхрониэирующий генератор гармонических колебаний, который через ключ, управляемый через схему управления тактовым генератором,подключен"к контуру ссамовозбуждением и смесителем, первый вход которого соединен с выходом усилителя контура с самовозбуждением,второй - с синхронизирующим генератором,а выход смесителя через фильтр нижних частот и формирователь соединен с реверсивным счетчиком импульсов,цепь управления которого соединена с цепью управления автоматического переключателя контура с самовозбуждением f2) .

Однако в известном устройстве низкая точность вследствие нелинеи ности зависимости частоты контура с самовозбуждением от угла сдвига фаз, 808964 вносимого исследуемым четырехполюсником.

Цель изобретения - повышение точности.

Для достижения поставленной цели устройство для измерения сдвига фаз 5 в четырехполюсниках,содержащее фазонесдвигающий аттенюатор,входы которого подсоединены к выходам автоматического переключателя, генератор гармонических колебаний, усилитель, блок отсчета и счетчик, снабжено круговым Аазовращателем,.блоком согласования,нуль-индикатором,Ааэовращателем,цифровой вычислительной машиной, арифметическим блоком, измерителем . временных интервалов, первым, вторым и третьим дополнительными усилителими,токосьемником, первой,.второй и третьей магнитными головками,первым и вторым двигателями, первым и вторым магнитными барабанами, причем выход генератора гармонических колебаний соединен со входом автоматического переключателя и входом кругового фазовращателя,выход исследу емого четыгехполюсника через блок 25 согласования соединен с первым входом нуль-индикатора, второй вход которого через последовательно соединенные фазовращатель и усилитель подсоединен к выходу кругового фазовра- ЗО щателя,который механически связан с первым двигателем и первым магнитным барабаном, один из входов цифровой вычислительной машины соединен с выходом нуль-индикатора,а второй вход 3$ и первый, второй и третий выходы - соответственно с выходом арифметического блока и входами первого двигателя и автоматического переключателя, первый и вторбй входы ариАметическо- 4О

ro блока подсоединены к выходам счет чика и измерителя временных интервалов,выход первой магнитной головки соединен через первый дополнительный усилитель с первыми выходами измерителя временных интервалов и счетчи- 45 ка,выход второй магнитной головки через второй дополнительный усилитель — с вторым входом счетчика, третья магнитная головка через последовательно соединенные токосьемник 5О и третий дополнительный усилитель соединена с третьим входом счетчика

H:âòoðûì входом измерителя временных интервалов, второй двигатель механически связан со вторым магнитным бараба- 55 ном и с третьей магнитной головкой, На фиг.1 изображена блок-схема устройства для измерения угла сдвига фаз; на фиг.2 — временные диаграммы.

Устройство содержит исследуемый четырехполюсник 1 и Аазонесдвигающий аттенюатор 2,автоматический переключатель З,генератор 4 гармонических колебаний, усилитель 5,блок 6 отсчета, счетчик 7,круговой фазовращатель 8,блок 9 согласования, нульиндикатор 10, фазовращатель 1. цифровую вычислительную мыаину 12, арифметический блок 13:, измеритель 14 временных интервалов, первый, второй и третий дополнительные усилители

15,16 и 17,токосъемник 18,первую, вторую и третью магнитные головки 19, 20 и 21,первый и второй двигатели 22 и 23,первый и второй магнитные барабаны 24 и 25.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый четырехполюсник 1 подключается между первым выходом автоматического переключателя 3 и ,входом блока 9 согласования, устанавливается необходимая рабочая частота генератора 4. По команде от ЦВМ

12 автоматический переключатель 3 устанавливается в первое положение, при этом выход генератора 4 соединен со входом фаэонеэависимого аттенюатора 2,коэффициент передачи которого устанавливается равным коэффициенту передачи исследуемого четырехполюсника 1. Второй двигатЕль 23,находящийся в режиме непрерывного вращения, механически связан с вторым магнитным барабаном.25,в непосредственной близости от которого находятся первая и вторая магнитные головки 19 и 20. На втором магнитном барабане

25 имеются две дорожки магнитной записи,на одной из.которых>воспроизводимой первой головкой 19,равномерно записаны магнитные метки (всего 36000 меток), угловое расстояние между которыми равно 0,01О (фиг.2A), на другой дорожке,воспроизводимой вгорой головкой 20,записана одна магнитная метка (фиг.2Â) . Магнитный барабан 24 механически соединен с третьей магнитной головкой 21,находящейся в непосредственной близости от барабана 24,механически связанного с круговым фаэовращателем 8. На барабане 24 имеется одна дорожка магнитной записи, на которой записана одна магнитная метка (фиг.2C). Импульс, считываемый головкой 20,является импульсом старт,при поступлении которого на счетчик 7 начинается счет импульсов, считываемых головкой 19, а импульс, поступающий с выхода головки

21 - импульсом стоп для счетчика 7, количество импульсов N,зафик ированное счетчиком 7 между импульсами старт и стоп,соответствуег углу поворота ротора кругового фазовращателя 8. Одн.:.:.. погрешность измерения угла поворота составляет в этом случае 0,01 . Для снижения погрешности о измерения угла поворота до 0,001 импульс стоп с головки 21 цоступа-. ет на вход измерителя 14 временных интервалов и запускает его. Ближайший импульс, считываемый головкой 19, является импульсом стоп для измерителя 1 Измеренный временный интер6

S 808964 вал обозначим „, измеритель 14 измеряет временный интервал ь2 между

N„ N< + 1 импульсами,считываемыми головкой 19. Коды измеренных временных интервалов („(д%(и числа

N„ ïîñòóïàþò на входы арйфметического блока 13,вычисляющего угол по5, ворота ротора КФВ по формуле и„=c,о д+д,01 (-"-Ц вЂ” — "}

Код угла поворота Х„вводится и хранится ЦВМ 12.

Фазовращателем 11 устанавливается нулевое показание нуль-индикатора 10,по команде ЦВМ 12 переключатель 3 соединяет выход генератора 4 со входом исследуемого четырехполюсника 1,а двигатель, 22,вращая ротор

КФ 8.,устанавливает нулевое показание индикатора 10,счетчйк 7 зафиксирует

Н, импульсов между импульсами 20 старт и стоп, считываемыми головками с

19 и 21,а измеритель 14 определит временные интервалы „ и Т,арифметический блок 13 вычисляет и вводит код угла поворота ротора фаэовращателя 8 в память ЦВМ 12, вычисляемый по формуле

65!

}(= 00.("- )Ц +ОО " (: "— )

Аналогичные операции повторяются 30

1 раэ,выбирая различные начальные значения х„ дв зависимости от необходимой точности измерения угла сдвига Фаз исследуемого четырехполюсника l,ïðè этом в памяти ЦВМ 12 35 накапливается k значений разностей

Х. - Х °, 1 1

Зависимость угла сдвига Фаз Ю от угла поворота ротора выражается Aop"" мулой ., 4p

Ч=М+ f(}(), где (х) — мультипликативная погрешность Фазовращателя 8.

Для определенияэначения угла сдви га Фаз д ч д BHocHMoro исследуемым 45 четцрехполюсником 1,ЦВМ 12 решает ,систему из k линейных уравнений с k неизвестными: к/2, к12 )

)((дц + ; (А.(сакэ }(-соэ х„)1+ Q S-фп)М- Sp (, „„1 . i ,-Б(й(х x) !

1 1 е ) I

1 1

KI2 . (, 1 к((2-1,, 55

Х,-xnx÷, X-„{ä,(ccxõ,. -càc(x}) Å ((,(c(n(x„ -c(njx(}j

1 х -((=д%ф (c09(x ьи(я ф(юп(и -эй(х }}, где А . и В. — амплитуды косинусной

3 и синусной составляющей j -aN гармоники кривойх1х) Точность определения рла сдвига фаэ ьЧ составляет 0,008 при ) =3 к диапазон рабочих частот устройства

1-10000 кГц, .Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига

Фаз в четырехполюсниках,содержащее фазонесдвигающий аттенюатор,входы которого подсоединены к выходам автоматического переключателя,генератор гармонических колебаний,усилитель, блок отсчета и счетчик, о т— л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности,оно,снабжено круговым фазовращателем,блоком согласования,нуль-индикатором,фазовращателем,цифровой вычислительной машиной, арифметическим блоком,измерителем временных интервалов, первым, вторым и третьим дополнительными усилителями,токосъемником,первой, второй и третьей магнитными головками, первым и вторым двигателями, первым и вторым магнитными барабанами, причем выход генератора гармонических колебаний соединен со входом автоматического переключателя и входом кругового фазовращателя,выход исследуемого четырехполюсника через блок согласо(вания соединен с первым входом нульиндикатора, второй вход которого через последовательно соединенные усилитель и фазовращатель подсоединен к выходу кругового фаэовращателя, который механически связан с первым двигателем и первым магнитным барабаном,один из входов цифровой вычислительной машины соединен с выходом нуль-индикатора,а второй вход и первый,второй и третий выходы соединены соответственно с выходом арифметического блока и входами первого двигателя и автоматического переключателя,первый и второй входы арифметического блока подсоединены к выходам счетчика и измерителя временных интервалов, выход первой магнитной головки соединен через первый допол-о нительный усилитель с первыми выходами измерителя временных интервалов и счетчика, выход второй магнитной головки через второй дополнительный усилитель соединен с вторым входом счетчика, третья магнитная головка через последовательно соединенные токосьемник и третий дополнительный усилиТель соединена с третьим входом счетчика и вторым входом измерителя временных интервалов, второй двигатель механически связан со вторым магнитным барабаном и с третьей магнитной головкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 444129, . G 01 R 25/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 31б029,кл. G R 25/00, 1970

8089á4 авиа.1

С/77 да

Фиг. 2

Составитель M. Барашков

Техред Н.Майором Корректор н. Стец

Редактор К. Лембак

Заказ 404/48 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4