Способ передачи размера единицы угла сдвига фаз и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советскнх

Соцнвлнстнческнх

Реслублнк

<„>911364 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 180380 (21) 2893886/18-21 с присоединением заявки ¹â€”

Р1 М К з

01 R 25/Ог

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет —

Опубликовано 070382, . Бюллетень ¹

Дата опубликования описания 070382 (53) УДК 621. 31 7. .373(088.8) (54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ РАЗМЕРА ЕДИНИЦЫ УГЛА

СДВИГА ФАЗ V. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к фазоизмерительной технике, в частности к способам передачи размера единицы ., Угла сдвига фаз от образцовых высших разрядов к образцовым мерам низших разрядов (образцовым двухфазным генераторам)

Известен способ передачи размера единицы угла сдвига фаз, основанный на сравнении фазовых углов двух различных частот путем преобразования сдвигов фаз в постоянные напряжения, пропорциональные этим сдвигам фаз с последующим их суммированием и регистрацией с помощью стрелочного прибора.

Устройство для реализации этого способа содержит два фаэоизмерительных устройства, каждое из которых выполнено из двух параллельно включенных усилителей-ограничителей, нагруженных на входы двухстабильных триггеров, между выходами которых включены прецеэионные потенциометры, подключенные своими движками к стрелочному прибору, причем одинаковые вы- 25 ходы триггеров соединены между со,бой (1) .

Недостатком данного способа и устройства является невысокая точность ограниченность диапазона частот. 30

Известен также способ передачи размера единицы фазового сдвига, реализованный устройством, который основан на разновременном компарировании сдвйга фаэ и преобразовании передаваемого сдвига фаз в соответствующий ему временной интервал, синхронизации напряжения основной эталонной частоты и напряжения дополнительной частоты, близкой по значению к эталонной, фиксации моментов фаэ эталонных и дополнительного напряжений, измерении сдвига фаз на основании измеренного значения интервала времени между моментами совпадений фаз эталонных и дополнительного напряжений и измерении периода на основании измеренного значения интервала времени между моментами совпадений фаз одного из эталонных и дополнительного напряжений, на последующей подаче вместо-эталонного напряжения напряжения с калиброванной частотой, перестройке напряжения дополнительной частоты до значения, близкого к напряжению калиброванной частоты, синхронизации их и осуществлении тех же приемов, что и для основной эталонной частоты с последующим сравнением полученных сдвигов

911364 фаз на основной эталонной и калиброванной частотах. Устройство, реализующее способ для передачи размера единицы угла сдвига фаз, содержит эталонный фазовращатель, образцовый измерительный генератор, синхронизированные между собой основной и дополнительный синтезаторы частот, сдвоен1ный двухпоэиционный переключатель, три формирователя импульсов, две фиксирующие схемы совпадений, триг- 10 гер, схему совпадений фаза, схему совпадений период, одинарный двухпозиционный переключатель и счетчик импульсов (2).

Недостатком известного способа и устройства его реализующего является наличие значительных погрешностей, обусловленных нелинейностью значений угла фазового сдвига от показаний шкал эталонного фазовращателя и образцового двухфазного измерительного генератора, как нелинейностью показаний шкалы устройства для передачи размера единицы угла сдвига ..фаз, а также ограниченным частотным диапазоном.

Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона.

Указанная цель достигается тем, что способ передачи размера единицы угла сдвига фаз, основанный на син-. хронизации.рабочих частот образцовой меры первого разряда и образцовой меры вгорого разряда, рабочую частоту выходных сигналов образцовой меры З5 второго разряда приводят к рабочей частоте выходных сигналов образцовой меры первого разряда и выводят на ней стабильное приращение угла сдвига фаз, которое после этого уравнове- 40 шивают. углом сдвига фаз, вносимым образцовой мерой второго разряда, повторяют операции, вводя стабильное приращение угла сдвига фаз на рабочей частоте и сигналов образцовой 45 меры второго разряда, определяя таким образом зависимость угла сдвига фаз на выходе образцовой меры второго разряда от угла сдвига фаз на выходе образцовой меры первого разряда и градуируют шкалу меры второго разряда в значениях единицы угла сдвига фаз меры первого разряда.

Устройство, реализующее способ, содержащее образцовую низкочастотную меру первого разряда со шкалой, высокочастотную меру второго разряда со шкалой, основной и дополнительный синтезаторы частот, входы которых .соединены, снабжено преобразователем частоты, высокочастотным и низкочастотным фазовращателями, фазоиндикатором, стандартом частоты, электронной вычислительной машиной, дисплеем и делителем частоты, причем входы обоих синтезаторов частот сое- 65 динены с первым выходом стандарта частоты, второй выход которого через делитель частоты подсоединен к одному из входов образцовой низкочас. тотной меры первого разряда, выход основного синтезатора частот соединен с входом высокочастотной образцовой меры второго разряда, а дополнительного синтезатора — с третьим входом преобразователя частоты, первый вход которого через высокочастотный фазовращатель, а второй — не посредственно подсоединены собственно к первому и второму выходами высокочастотной образцовой меры второ

ro разряда, первый выход преобразователя частоты через низкочастотный фазовращатель соединен с вторым .входом образцовой низкочастотной мерой, первого разряда, выход, которой и второй выход преобразователя частоты подсоединены соответственно к первому и второму входам фазоиндикатора, выходы шкал высокочастотной образцовой меры второго разряда и об,разцовой низкочастотной меры первого разряда соединены соответственно с первым и вторым входами электронной вычислительной машины, соединенной с дисплеем.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит низкочастотную образцовую меру 1 первого разряда со шкалой 2, высокочастотную образцовую меру 3 второго разряда со шкалой 4, основной 5 и дополнительный 6 синтезаторы частот, преобразователь

7 частоты,.высокочастотный и низкочастотный фазовращатель 8 и 9, фаэоиндикатор 10, стандарт 11 частоты, электронную вычислительную машину 12, дисплей 13 и делитель 14 частоты.

Устройство, реализующее заявляемый способ, работает следующим образом.

Шкала 4 высокочастотной меры 3 второго разряда устанаьливается в положение р С помощью низкочастотной меры 1 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10.

Низкочастотным фазовращателем 9 вводится приращение угла сдвига фаз ь, основное требование к которому - высокая стабильность значения во времени. С помощью шкалы 4 высокочастотной меры 3 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10. Показание шкалы 4 в. этом положении равно pt< . Выбирая р „(у„ ц„+„, проводим подобные операции N раэ. Число операций определяется, главным образом, спектром частот преобразователя 7 частоты. Как показывают результаты эксперимента, для достижения погрешности передачи размера единицы УСФ порядка 0,01 N лежит в

911364

Точность передачи размера единицы угла сдвига фаз определяется стабильностью стандарта частоты (напри-лл мер Ч1-50), равной 3. 10, чувствительностью фазоиндикатора и ценами делений шкал. Если выбрать чувствительность фазоиндикатора 0,0020 003 и цены делений шкал низко и

t е высокочастотной меры 0,001, то погрешность передачи размера единицы е угла сдвига фаз не превысит 0,01 в диапазоне рабочих частот до 10 ИГц.

1 пределах 15-20. При этом получим N пар значений р,- ц „.

Значимость значений угла сдвига фа э между выходными сигналами преобразователя 7 частоты от показаний шкалы 4 высокочастотной меры 3 имеет следующий вид =р - ((p) где р. — показание шкалы 4; нелинейная часть зависимости;

f (p) - значение УСФ между выходными сигналами преобразователя 7 частоты.

Используя полученные N пар разностей ц», — »»I, функция ф(() определяется в виде обобщенного многочлена

)Ь, равного (Ч) СлУл() Сх Ра® ... С » 9ч (q) ° где ф, ... фц — система ортогональных функций, например полимеров Чебышева.

Для этого значения N пар разностей вводятся и хранятся в памяти электронной вычислительной машины 12, которая для определения ф ((1) решает систему из И линейных уравнений с М 25 неизвестными, имеющую вид: »"М )-Ф (р4 =з -у 4 А 4МУ ) - КР )1-А -Р1

N-\ Д = Д» Щ4)-ф1(1ц) = ф „-Я„

Определенные таким образом парамет ры ф у) хранятся в памяти электрон-,,ной вычислительной машины 12.

Шкала 4 высокочастотной меры устанавливается в положение »1», а с помощью низкочастотной меры 1 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10. Высокочастотным фазо- . вращателем 8 вводится приращение 4р значения угла сдвига фаз до(., основное требование к которому — стабильность значения во времени. Затем шкала 4 устанавливается в положение, при котором показание фазоиндикатора 45

10 равно нулю. Обозначим это положение »1л . Выбирая значения »»,», )(„». ц„„ проводим данные операции N раз. При этом получим N пар разностей ц, -„ц„ которые вводятся и хранятся в памяти машины 12.

Зависимость значений угла сдвига фаз между сигналами преобразователя . частоты 7 имеет вид

Д /„( где Ь ((() — нелинейная часть зависи- 55 мости; значение УСФ между выходными сигналами ВЧ меры.

Используя полученные N nap разностей (»„-,ц„ определим функцию 6(у) в gp виде обобщенного многочлена Ь, равногоМ сж(i) с2М)Ф-. e„q„(yL)

С этой целью машина 12 решает систему. из М линейных уравнений с N неизвестными, имеющую следующий вид:

N-1 дс . с (»у,(ул)- Д;()»л)) =у»-.М ь»+Z„"с уф )-В(И А У

+ Д . О.„ф()А„)-f(PN)) ЯМ УЬ

Определенные таким образом пара= метры д (p) хранятся в памяти машины

12. Используя найденные зависимости ф(ф, л (p), машина 12 определяет зависимость между величинами ех. и в следующем виде:

a=g+e(g) .

Функция »=.(у) с использованием частичной суммы ряда Лагранжа определяется мини-ЭВМ 12 в виде обобщенного многочлена вида

;)=.()=а-л ЬЬ()+Ъф (ь )+-- ° + N4ps®

Для этого электронно-вычислитель.ная машина производит определение

Р(у) по следующей формуле: а -®--Ю(Ф+Е®Ф (1) дФ+д(б(Е®Ф®-9_#_L где y(y), D, (ó) — значения производных функций g(g), д(у), соответственно ..

После проведения этих вычислений шкала 2 мдры 1 и шкала 4 меры 3 вы ставляются в нулевые значения, а фа-. зовращателем 9 устанавливается нулевое значение фазоиндикатора 10.

Значение ® (г) при )(=0 принимается равным нулю. Шкала 2 НЧ меры 1 устанавливается в положение 9„, это соответствует значению УСФ между входными сигналами НЧ меры 1, равному М„= )"л . Затем с помощью ВЧ меры 3 устанавливается нулевое показание фазоиндикатора 10 ° Показание шкалы

4 меры 3 при этом равно ц„. Расчитывается значение функции (") для

Значение Z (((» ) прибавляется к значению 1"л, что соответствУет значению угла сдвига фаз между выходными сигналами меры 3, равному о.л. К показанию шкалы 4 меры 3 ул прибавляется величина B.(gÄ) Ä т.е. наносится новая нелинейная шкала в единицах угла сдвига фаз меры 1, либо составляется таблица поправок к шкале высокочастотной меры. Количество таких операций определяется числом поверяемых точек.

911364

ПИ Заказ 1114/32 ж 719 Подписное

Формула изобретения

1. Способ передачи размера единицы угла сдвига фаэ, основанный на синхронизации рабочих частот образцовой меры первого разряда и образцовой меры второго разряда, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона рабочих частот, рабочую частоту выходных сигналов образцовой меры второго разряда приводят к ра- lo бочей частоте выходных сигналов об« раэцовой меры первого разряда и вводят на ней стабильное приращение угла сдвига фаз, которое после этого уравновешивают углом сдвига фаз, 15 . вносимым образцовой мерой второго разряда, повторяют операции, вводя стабильное приращение угла сдвига фаэ на рабочей частоте сигналов образцовой меры второго разряда, опре- 2р деляя таким образом зависимость угла сдвига фаз на выходе образцовой меры второго разряда от угла сдвига фаэ на выходе образцовой меры первоРазряда и градуируют шкалу меры второго разряда в значениях единицы угла сдвига фаз меры первого разряда.

2. Устройство, реализующее способ по и. 1., содержащее образцовую. низкочастотную меру первого разряда со шкалой, высокочастотную меру вто рого разряда со шкалой, основной и дополнительный синтезаторы частот, входы которых соединены, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности Й расширения ди- З5 апазона рабочих частот, оно снабжено преобразователем частоты, высокочастотным и низкочастотным фазовращателями, фаэоиндикатором, стандартом частоты, электронной вычислительной машиной, дисплеем и делителем частоты, причем входы обоих синтезаторов частот соединены с первым вы 6одом стандарта частоты, второй выход которого через делитель частоты подсоединен к одному из входов образцовой низкочастотной меры первого разряда, выход основного синтезатора частот соединен с входом высокочастотной образцовой меры второго разряда, а дополнительного синтеэатофас третьим входом преобразователя частоты, первый вход которого через высокочастотный фазовращатель, а второй - непосредственно подсоединены соответственно к первому и второму выходам высокочастотной образцовой меры второго разряда, первый выход преобразователя частоты через низкочастотный фазовращатель соединен с вторым входом образцовой низкочастотной мерой первого разряда, выход которой и второй выход преобразователя частоты подсоединены соответственно к первому и второму входам фазоиндикатора, выходы шкал высокочастотной образцовой меры второго разряда и образцовой низкочастотной меры первого разряда соединены соответственно с первым и вторым входами электронной вычислительной машины, соединенной с дисплеем.

ИстОчники информацииq принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР .Р 256863, кл. G 01 R 25/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 711491 кл ° G 01 R 25/00 1978.

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