Способ измерения 180°-го сдвига фаз между двумя переменными напряжениями

 

О П И С А Н И Е 89ОЗО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социглистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10.V.1965 (№ 1009265/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Кл. 21е, 36/03

МПК G Olr

УДК 621.317.373(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 17.Х1.1966. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 30.XII.1966

®СЕСОЗЗНДф

617EMThg.

ТЕН1уз р, т, Авторы изобретения

В. И. Скрипник и 1О. А. Скрипник

Заявитель "И®ФТЕ11Д

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ 180 -го СДВИГА ФАЗ МЕЖДУ

ДВУМЯ ПЕРЕМЕННЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ

Известные способы измерения 180 -го сдвига фаз между двумя переменными напряжениями требуют, как правило, предварительного уравнивания амплитуд сравниваемых напряжений (например, способ суммирования противофазных напряжений, осциллографический способ с индикацией по фигурам Лиссажу и различные модификации этих способов).

Это приводит к необходимости вводить в измерительную схему уравнивающие делители напряжения или аттенюаторы, в которых вносимые фазовые сдвиги являются функцией коэффициентов деления (ослабления) . Поэтому при индикации противофазности между напряжениями разных амплитуд возникает дополнительная фазовая погрешность, равная

Разности фазовых сдвигов, вносимых делителями напряжения.

Амплитудно-нечувстви гельные схемы с усилителями-ограничителями не обеспечивают высокой точности измерения из-за несимметрии уровней ограничения, нестабильности нулевой линии ограничителей и т. и.

Аналогичные недостатки присущи и триггерным схемам.

С целью повышения точности индикации противофазности при наличии неравенства амплитуд, предлагается способ, при котором перемножаемые напряжения дополнительно сдвигают на угол приблизительно равный 90, и момент противофазности сравниваемых напряжений обнаруживают по исчезновению переменной составляющей частоты коммутации в напряжении, пропорциональном произведе5 нию сравниваемых напряжении; при этом выходному прибору соответствует нулевое показание.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого спо1о саба, Блок-схема содержит входные устройства (эмиттерные повторители) 1 и 2; двухпозиционные переключатели 8 и 4; фазосдвигающую цепочку 6; множительную схему 6 с фильт15 ром 7 на выходе; усилитель 8 коммутационной частоты; фазочувствительный выпрямитель 9, 10, на выходе которого включен фильтр 11 постоянного тока и индикатор 12; коммутирующий мультивибратор Ы, управляющий

20 диухпозиционными переключателями.

Частота переключений выбрана значительно меньшей частоты сравниваемых напряжений.

Сраьниваемые по фазе напряжения Uz(t) и

lJ>(t) поступают на переключатели 8 и 4. На

25 выходе каждого переключателя формируется напряжение, состоящее из пакетов (импульсов) сравниваемых напряжений. Переключение осуществляется таким образом, что в один пслупериод коммутации на выход переключа30 теля 8 проходит напряжение U>(t), а на вы189080

A4K2U4U2 со$ (ф + Q)

= К4КЯ 4 Ь со$ (I I + ), ход переключателя 4 — U>(t). В следующий полупериод коммутации — наоборот. После иереключения одно из напряжений при помощи фазосдвигающей цепочки 5 поворачивается на угол ф=90 . Причем в один полупериод коммутации поворачивается напряжение

U>(t), а в другой полупериод — напряжение

U(t). Затем пакетные напряжения поступают на множительную схему б.

В один полупериод коммутации конденсатор фильтра С> на выходе множительной схемы заряжается до напряжения: где К4 — коэффициент передачи фазосдвигающей цепочки с учетом входной цепи множительной схемы;

К вЂ” коэффициент передачи входной цепи второго входа множительной схемы;

q> = 180 +- 6 — сдвиг фаз между напряжениями U> и U, б — угловое. «отклонение, дополняющее сдвиг фаз до 180, ф — сдвиг:фаз, вносимый фазосдвигающей цепочкой б.

В следующий полупериод коммутации напряжение на конденсаторе С4 изменится до значения:

U" = =К4К U4U., cos (6 — q) .

При непрерывной работе переключателей напряжение на конденсаторе С> периодически изменяется с частотой коммутации. Через разделительный конденсатор С> проходит переменное напряжение частоты коммутации, амплитуда которого пропорциональна:

U — = К, (U — U") = К4К,К,ИД, (c os (c + )— с0$ (0 u)) — 7(4UyUg $гп 0 $1п g, где К4 — — 2К4К Кз — коэффициент пропорциональности.

При = 90 и 6 — 0 напряжение частоты коммутации равно

К4 1 2б °

Далее напряжение усиливается усилителем

8 частоты коммутации, выпрямляется при помощи фазочувствительного выпрямителя 9, 10 и после сглаживания измеряется индикатором 12, При наличии противофазности сравниваемых напряжений (6 = О) переменное напряже5

50 ние частоты коммутации исчезает независимо от степени неравенства амплитуды сравниваемых напряжений (U> U ). Этому соответствует нулевое показание выходного прибора.

Отличие ф от 90 не обуславливает погрешность в индикации противофазности при

6 = О. Значительные отклонения ф от квадратуры (до 20 — 30 ) только несколько снижают чувствительность устройства, но не влияют на точность измерения 180 -ro сдвига фаз.

В качестве автоматических переключателей

8 и 4 могут быть использованы как контактные, так и бесконтактные устройства. В качестве множительных схем можно использовать фазочувствительные схем., на полупроводниковых диодах, элементах Холла, на смесительных лампах и др.

Таким образом, описанный способ позволяег осуществить индикацию противофазности двух напряжений с высокой точностью нулевым методом независимо от соотношения амплитуд сраьниваемых напряжений. При частоте коммутации 1 — 2 гц способ позволяет индицировать противофазность, начиная с 40—

50 ги. Верхний диапазон частот определяется частотными погрешностями множительных схем и составляет примерно 0,5 — 1 44гц.

Предмет изобретения

Способ измерения 180"-го сдвига фаз между двумя переменными напряжениями, заключающийся в том, что сравниваемые по фазе напряжения переключают в каждый из двух полупериодов коммутации, периодически замещают одно другим с частотой коммутации значительно меньшей частоты сравниваемых напряжений на входе, поочередно подают на фазосдвигающую цепь, перемножают между собой и на фильтре выделяют напряжение с частотой коммутации, которое после усиления, выпрямления и сглаживания пульсаций индицируют на чувствительном приборе, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения точности индикации противофазности при наличии неравенстга амплитуд, перемножаемые напряжения сдвигают на угол приблизительно равный 90, и момент противофазности сравниваемых напряжений определяют по исчезновению переменной составляющей частоты коммутации в напряжении, пропорциональном произведению сравниваемых напряжений, при этом выходному прибору соответствует нулевое показание.

189080

Составитель Г. Н. Кучеренко

Редактор И, Л. Корченко

Заказ 3893!10 Тираж 1525 Формат бум. 60X90 /з Объем 0,27 изд. л. Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типотрафия, пр. Сапунова, 2 !

Техред А. А, Камыиникова Корректоры; О. Б. Тюрина и С. Н, Соколова