Патент ссср 156243

 

№ 156243

Класс 6 01r; 21е, 36Iig

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа М 95

Г. А. Алексеев

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА СДВИГА ФАЗ КОМПЛЕКСНЫХ

СОПРОТИВЛ ЕН ИЙ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Заявлено 15 сентября 1962 г, за ¹ 794904/25-10 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Б!оллетене изобретений и товарных з!!аков» . Ге 15 за 1963 г.

Для определения угла сдвига фаз комплексных сопротивлений нспользуют метод непосредственного определения фазового угла и косвенный метод, заключающийся в определении постояннои времени.

Однако с помощью известных методов невозможно определять угол сдвига фаз в широком диапазоне частот.

Известные же устройства для определения угла сдвига фаз комплексных сопротивлений не обладают достаточной чувствительностью к измсне !ию угла сдвига фаз комплексного сопротивления.

Отличительной особенностью предлагаемого способа определения угла сдвига фаз комплексных сопротивлений в широком диапазоне частот H-";!Heòñÿ периодическое замещение друг другом суммы и разности паден и напряжений, пропорциональных модулю комплексного сопротивления и модулю непроволочного сопротивления, и суммы падений напряжений на непроволочном сопротивлении. 1,ля определения отношения этих величин служит многодекадный проволочньш делитель

НЯПРЯ)КЕНИЯ, PBOOTBIOIIIHII HB фИКСНРОВЯННОЙ ННфРЯННЗКОН Ч2СТОТЕ

".амегцения. Это позволяет повысить чувствительность и точность определения фазового угля i! 2;iioooi! Частоте pBon Ier О диапазона.

Предлагаемое однoкаíà Iüíое модуляционное устройство для определения угла c„IBIII B фаз комплексных сопрот1!влений в шпро! Ом д1!япязоне частот отличается от известных тем, что оно содержит фазочувствите;!ьнын с1 л!ъ!Нр1 Iощий кяскяд, два инфраннзкочастотнъ|х ре, е1!Н1>1х переключателя, один из которых является модулятором, избирательный усилитель модулированных колебав!!й! с регулируемой частотой на№ 156243 стройки, катодный повторитель, амплитудный детектор, демодулятор, включенный через интегрирующий элемент, усилитель инфранизкой частоты, двухполупериодный выпрямитель с фазоинверсным каскадом, релейным переключателем и инфранизкочастотным индикатором.

Предлагаемое устройство отличается также тем, что в цепь питания обмоток релейных переключателей введены два одновибратора с регулируемой задержкой времени.

Это позволяет повысить чувствительность устройства к изменению угла сдвига фаз комплексного сопротивления и согласовать фазы огибающей модулированного напряжения на выходе детектора и фазоинверсного каскада с работой релейных переключателей.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для определения угла сдвига фаз комплексных сопротивлений в широком диапазоне частот.

Схема работает следующим образом.

Переключатель 1 устанавливают в положение 2, и на вход симметрирующего трансформатора 8, служащего для устранения паразитных емкостей и выравнивания емкостей, шунтирующих сопротивления 4 и 5, от источника питания подается напряжение с частотой, при которой должен быть определен угол сдвига фаз исследуемого комплексного сопротивления 4. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора 8, подается на цепочку, состоящую из сопротивления 4 и непроволочного сопротивления 5, зависимостью значения которого от частоты можно пренебречь в широком диапазоне частот. При этом необходимо заметить, что угол сдвига фаз комплексного сопротивления 4 можно определить как угол сдвига между падениями напряжений на сопротивлениях 4 и 5, поскольку падение напряжения на сопротивлении 5 совпадает по фазе с током через сопротивление 4. Непроволочное сопротивление б, шунтирующее вторичную обмотку трансформатора 8, придает нагрузке трансформатора чисто активный характер и уменьшает колебания нагрузки при изменении сопротивлений 4 и 5 в широких пределах, Падение напряжения U,„ на сопротивлении 4 подается на вход фазоинверсного каскада 7, который расщепляет его на два противофазных напряжения КУ„и — KU, где К вЂ” коэффициент передачи фазоинверсного каскада. Если переключатель 8 находится в положении 9, то на релейный переключатель 10, работающий с малой частотой переключения (например, порядка 0,5 — 1,0 au), поочередно подается то напряжение U =- KU зт (со1 -, ср), то падение напряжения

Up = U пава, где Up — мгновенное значение напряжения на сопротивлении 5. С выхода релейного переключателя 10 сравниваемые сигналы поочередно с инфранизкой частотой коммутации подаются на один из входов электронного суммирующего каскада 11. Одновременно один из сравниваемых сигналов (Up) поступает на второй вход суммирующего каскада 11 (без коммутации). В один из полупериодов коммутации, когда на суммирующий каскад 11 поступают оба сравниваемых сигнала (положение 12 якоря переключателя 10), на выходе

его формируются суммарные колебания с амплитудой U В следующий полупериод коммутации, когда на оба входа суммирующего каскада 11 подается один и тот же сигнал (положение 18 переключателя 10), на его выходе формируются суммарные колебания с амплитудой Г,.

В результате выходное напряжение сумматора при непрерывной работе релейного переключателя 10 оказывается амплитудно промодулированным и имеет огибающую прямоугольной формы. Частота моду¹ 156243.75IIIHH Р3ВНВ IBcT0Te K0xlMJTBUHH cPBBHHB3e3IbIx cHI H37оВ. Отношение наибольшего значения напряжения к наименьшему на выходе сумма 1т тора равно " . Модулированное прямоугольной огибающей напряже 1т" ние усиливается избирательным усилителем 14 модулированных колебаний с регулируемой частотой настройки и подается на вход катодного повторителя 15, который согласует выход усилителя с низкоомным диодным детектором 16. Детектор преобразует модулированное по амплитуде напряжение в пульсирующее напряжение, отношение наибольшего значения которого к наименьшему также равно, . Напря - т 1т жение «несущей» сглаживается конденсатором 17, причем для приближения формы огибающей к прямоугольной постоянная времени сопротивлений 18 и 19 и конденсатора 17 должна быть значительно меньше полупериода коммутации. Изменяющееся с частотой коммутации пульсирующее напряжение, отношение амплитуд которого также соответ(/ 1 ствует ", подается на демодулятор, состоящий из делителя напряЦ lf т жения (сопротивления 18 и 19) и релейного переключателя 20, работающего синхронно с переключателем 10. При помощи делителя напряжения, образованного сопротивлениями 18 и 19, при определенном значении сопротивления 18 устраняется пульсация напряжения на выходе переключателя 20. Так как частота пульсации мала (0,5 — 1,0 гг(), то в качестве сопротизлений 18 и 19 могут быть применены проволочные со IpoTHBëåíHH, фазовые погрешности которых при этой частоте пренебрежимо малы.

rla рельефный переключатель 20 поочередно подается падение напряжения то с суммы сопротивления 18 и 19, то только с сопротивления 19. Если подбором величины сопротивления 18 демодуляция сигнала не достигнута, то пульсирующее напряжение инфранизкой частоты, проходя через фильтр инфранизкой частоты, подается на вход усилителя 21 инфранизкой частоты. Снимаемое с выхода усилителя напряжение поступает на фазоинверсный каскад 22, который расщепляет его на два противофазных напряжения. Релейный переключатель 28, работающий синхронно с переключателями 10 и 20, производит двухполупериодное выпрямление напряжения инфранизкой частоты.

Получаемое на переключателе 28 пульсирующее напряжение через переключатель 24 подается на одну из двух интегрирующих цепочек (сопротивление 26, конденсатор 26 или сопротивление 27, конденсатор 26), которая усредняет его. При этом постоянная составляющая получаемого на конденсаторе 26 напряжения подается через сопротивление 28 или 29 на нуль-индикатор 80, который дает отклонение.

Переключатель 31 служит для сброса показаний нуль-индикатора 80 шунгированием емкости на землю и для защиты прибора B процессе уравновешивания схемы.

Регулируя сопротивление 18, нетрудно добиться равенства наибольшего и наименьшего значений прямоугольного пульсирующего напряжения на выходе переключателя 20; на конденсатор 82 подается при этом постоянное напряжение с коммутационными всплесками, частота которых вдвое больше частоты коммутации. Благодаря применению управляемого выпрямителя коммутационные импульсы не создают постоянной составляющей, и моменту демодуляции соответствуег нулевое показание нуль-индикатора 80. При этом оператор фиксирует только величину сопротивления 18. № 156243

Затем переключатель 8 переводится в положение 38. В этом случае фаза напряжения, снимаемого с фазоинверсного каскада 7, повор",÷!".âàåòñÿ на 180, и на релейный переключатель 10 поочередно подается то напряжение U = — К11„,» sin (o t + rp), то напряжение

Uo = U sincot. В положении 12 якоря релейного переключателя 10, когда на сумматор 11 поступают оба сравниваемых сигнала, на его выходе формируются суммарные колебания с амплитудой U " . В следующий полупериод коммутации на выходе сумматора формируются суммарные колебания с амплитудой l ".

Затем вновь производится уравновешивапие схемы по нулевому показанию нуль-индикатора 80, причем демодуляция происходит уже при ином значении сопротивления 18.

Предмет изобретения

1. Способ определения угла сдвига фаз комплексных сопротивлений в широком диапазоне частот, отличающийся тем, что, с целью погышения чувствительности и точности определения фазового угла па любой частоте рабочего диапазона, сумму и разность падении напряжений, пропорциональных модулю комплексного сопротивления и модулю непроволочного сопротивления, и сумму падений напряжений на непроволочном сопротивлении периодически замещают друг другом с ипфранизкой частотой, а их отношение определяют по многодекадпому проволочному делителю папря кения, работающему па фиксированной частоте замещения.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, о т л и ч а юшееся тем, !To, с целью повышения чувствительности к изменению угла сдвига фаз комплексного сопротивления, оно состоит из фазочувствительпого суммирующего каскада, двух инфранизкочастотных релейных переключателей, один из которых является модулятором, избирательного усилителя модулированных колебании с регулируемой частотой настройки, катодпого повторителя, амплитудного детектора, демодулятора, включенного через интегрирующий элемент, усилителя и франизкой частоты, двухполупериодного выпрямителя, содержащего фазопнверсный каскад, релейный переключатель !i ипфрапизкочастотпый ин.".икатор.

3. Устройство по п. 2, о тл и ч à IG lil, ее с я тем, что с целью согласования фазы огибающей модулированного напряжения на выходе детектора и фазоинверсного каскада с работой релейпых переключателей, в цепь питания обмоток релейных переключателей введены два одновибраIopB с регулируемой задержкой времени.

¹ 156243

Составитель Ю. И. Теснек

Редактор А. С. Вайсберг Текред А. А. Камышникова Корректор М. И. Эльмус

Попд. к печ. 16/1Х вЂ” 63 г. Формат бум. 70 / 108 /ы Объем 0,44 пзд. л.

Заказ 2182/2 Тираж 1200 Цена 4 кон.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР москва, Центр, пр. Серова, д. 4.

Типография, пр. Сапунова, 2.