SU661393A1 - Измеритель сдвига фаз - Google Patents

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ

Изобретение относитс  к области электрорадиоизмернтельной техники, а именно к двухкаиальным (|)азо.1етрам, и может быть использовано при измерении фазовы.х сдвигов . Известны измерители разности фаз триггерного типа с псключепием зон неопределенности в пределах периода, содержан1ие формирую цее устройство, формирователи коротких импульсов, соответствующих моментам перехода входн1 1х сигналов через нуль, измерительные триггеры и индикатбр 1. В этих измерител х дл  устранени  неопределенности показаний вблизи 180° фазовых сдвигов между входными сигналами в один из каналов добавл етс  фиксированный фазовый сдвиг. В этом случае не исключаютс  зоны неопределенности как таковые , а нереноситс  (сдвигаетс ) измер ема  разность фаз из зоны неопределенности на определенный (фиксированный) угол. В этом измерителе разность фаз вблизи 180° определ етс  оператором по фор.муле ФИЗМ ±ФОАВИГА+ (±ФПОК.), гдефлок,- показание прибора после введени  сдвига в один из каналов, так как в этом случае нет соответстви  между величиной измер емой разности фаз и показанием прибора. Отмечаетс  значительное врем  измерени  в зонах неопределенности; при записи показаний фазоизмерител  регистрирующими приборами (самописец, ЦПУ и т.д.) фазовые сдвиги между входными сигналамн в зонах неустойчивой работы триггеров выпадают из общей фазовой характеристики , что приводит к ощибочным результатам . Использовать такие фазоизмерители в автоматических системах без участи  оператора невозможно. Известны также фазоизмерители, где неопределенность показаний индикатора устран етс  в пределах периода делением частоты входных сравниваемых сигналов по фазе 21. Однако они обладают пониженной точнoqтью и разрешающей способностью, так как при делении частоты входных сигналов в п раз уменьшаетс  и фазовый сдвиг между ними.

Цель изобретени  - повышение точности и разрешающей способности.

Это достигаетс  тем, что измеритель сдвига фаз, содержащий в каждом из двух каналов последовательно соединенные формирующее устройство и триггер-делитель частоты, во тором канале инвертор, вход которого подключен к выходу триггера-делител , общие дл  обоих каналов филЬтр и пороговые устройства, св занные между собой , измерительный триггер и индикатор, снабжен коммутирующими элементами, формировател ми коротких импульсов, вычитающим устройством с коммутируемым коэффициенто передачи, дополнительным ф.ильтром , ключевым фазовым дискриминатором, при этом входы формирователей коротких импульсов подключены к формирующим устройствам , а выходы св заны с коммутирующими элементами и измерительными триггерами , последовательно включенные вычитающее устройство и дополнительный фильтр включены между измерительными триггерами и индикатором, входы ключевого фазового дискриминатора подключены к триггеруделителю первого канала и инвертору второго канала, а выход - к фильтру.

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого измерител ; на фиг. 2 - временные диаграммы процессов формировани  выходных напр жений фазоизмерител  во всех его режимах.

Измеритель разности фаз содержит формирующие устройства 1 и 2, формирователи коротких импульсов 3-6, соответствующих моментам перехода входных сигналов через нуль, причем формирователи 3 и 4 вырабатывают импульсы, соответствующие фронтам сформированных входных сигналов, а формирователи 5-6 - импульсы, соответствующие спадам сформированных сигналов , делители частоты на два 7 и 8; логический элемент НЕ 9; ключевой фазовый дискриминатор 10, 11 нижних частот; компараторы положительного 12 и отрицательного 13 напр жений, коммутирующие элементы 14-17, управл емые компараторами 12 и 13; измерительные триггеры 18 и 19; вычитающее устройство 20 с измен емым коэффициентом передачи, второй фильтр 21 нижних частот и индикатор 22.

Измеритель работает следующим образом .

Сигналы Uo,, Ug, разность фаз которых подлежит измерению, подаютс  на входы формирующих устройств 1 и 2. С выходов формирующих устройств напр жени  (фиг. 2 а, б) поступают на формирователи коротких импульсов 3-6. Короткие импульсы с выходов формирователей (фиг. 2, в, г, д, е через нормально замкнутые контакты коммутирующих элементов 14-17 поступают перекрестно в основном режиме на триггеры 18 и 19 дл  управлени  ими. При маль1х фазовых сдвигах триггер 18 устанавливаетс  в

единичное состо н.ие импульсом формировател  3, соответствующим фронту сформированного сигнала Uo., в нулевое состо ние :- импульсом формировател  6, соответствующим спаду сформированного сигнала Us (фиг. 2, ж).

Триггер 19.устанавливаетс  в единичное состо ние импульсом формировател  4, соответствующим фронту сигнала US, и в нулевое состо ние - импульсом формировател  5, соответствующим спаду сигнала Ua (фиг. 2, 1,3).

Выходные сигналы триггеров подаютс  на входы вычитающего устройства 20, например , выполненного на основе дифференциального усилител . В этом режиме коэффициент передачи вычитающего устройства равен половине максимального своего значени , ухудшени  разрешающей способности фазоизмерител  при этом не происходит, так как коэффициент передачи вычитающего устройства может быть больше «1. Разностный сигнал поступает на фильтр 21. Напр жение на его пропорционально измер емой разности фаз.

Амплитудно-фазова  характеристика фазоизмерител  в основном режиме приведена на фиг. 2, а. Напр жение с выхода фильтра 21 поступает на индикатор 22, в качестве которого может использоватьс  стрелочный прибор или аналого-цифровой преобразователь . Выходные сигналы формирующих устройств 1 и 2 поступают также на входы делителей частоты на два 7 и 8 цепи управлени , сигналы с поделенной вдвое частотой, один непосредственно, а другой - инвертированный элементом НЕ 9, подаютс  на ключевой фазовый дискриминатор 10. Выходной сигнал дискри.минатора фильтруетс  фильтром 11, знак и амплитуда выходного напр жени  которого определ етс  разностью фаз выходных сигналов.

Напр жение с фильтра 11 поступает на два компаратора 12 и 13 напр жений. При малых фазовых сдвигах выходное напр жение фильгра 11 меньще пороговых значений компараторов.

Во втором режиме при фазовых сдвигах выходных сигналов, близких к плюсовой зоне неопределенности основного режима (положительна  разность фаз, канал USприн т за опорный) или лежащих в ней, напр жение на входе компаратора 12 достаточно дл  его срабатывани  и переключени  коммутирующ ,их элементов 14 и 15. Цепь установки триггера 9 в единичное состо ние отключаетс , триггер 19 во втором режиме находитс  в нулевом состо нии. Триггер 18 устанавливаетс  в единичное состо ние попрежнему импульсом формировател  3 (фиг. 2,8), а в нулевое - импульсом формировател  4. Коэффициент передачи вычитающего устройства устанавливаетс  равным удвоен11ому значению по сравнению с основным режимом. Зона неустойчивой работы триггера 18 при этом возможна только при фазовых сдвигах, близких к нулю или 360° При выходе значени  измер емой разности фаз за пределы зоны неустойчивой работы триггеров основного режима напр жение на входе компаратора 12 становитс  меньше его порогового значени . Компаратор 12 возвращаетс  в исходное состо ние, коммутирующие элементы 14 и 15 также переключаютс  в прежнее состо ние, и фазоизмеритель снова работает в основном режиме. В третьем режиме при фазовых сдвигах сигналов, близких к минусовой зоне неопределенности основного режима (фазовый сдвиг близкий к - 180°), или лежащих в ней, напр жение на входе компаратора 13 достйточно дл  его срабатывани , при этом переключаютс  коммутирующие элементы 16 и 17, цепь установки триггера 18 в единичное состо ние прерываетс . Работает только триггер 19, который устанавливаетс  в единичное состо ние импульсом формировател  6, соответствующим спаду сформированного сигнала Ш, а в нулевое состо ние - по-прежнему импульсом формировател  5. Коэффициент передачи вычитающего устройства так же, как и во втором режиме, удваиваетс .

Claims (2)

1. го Формула изобретени  Измеритель сдвига фаз, содержащий в каждом из двух каналов последовательно соединенные формирующее устройство и триггер-делитель частоты, во втором канале инвертор, вход которого подключен к выходу триггера-делител , общие дл  обоих каналов фильтр и пороговые устройства, св занные между собой, измерительный триггер и индикатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и разрещающей способности , он снабжен коммутирующими элементами , формировател ми коротких импульсов, вычитающим устройством с коммутируемым коэффициентом передачи, дополнительным фильтром, ключевым фазовым дискриминатором , при этом входы формирователей коротких импульсов подключены к формирующ|1м устройствам, а выходы св заны с коммутирующими элементами и измерительными триггерами, последовательно включенные вычитающее устройство и дополнительный фильтр включены между измерительными триггерами и индикатором, входы ключевого фазового дискриминатора подключены к триггеру-делителю первого канала и инвертору второго канала, а выход - к фильтру. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 286073, кл. G 01 R 25/00, 27.01.1969.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 359611, кл. G 01 R 25/04, 18.01.1971.

   ,-- 0--П Г1 ГЬ

   6

   л

   П П ГЬ -иГиТ/ f . n n

   Ш