ФАЗОМЕТР

Полезная модель относится к радиоизмерительной технике и может быть использована для измерения сдвига фаз в различных радиоэлектронных устройствах.
Известен цифровой фазометр (А.с. СССР №637682), содержащий формирователи, подключенные к источникам опорного и исследуемого сигналов, генератор импульсов, соединенный через блок управления со счетчиком, и блок индикации. Для повышения помехоустойчивости в него введены цифровой управляемый фильтр, блок усреднения и следящий умножитель.
Известен цифровой фазометр (А.с. СССР №1273831), содержащий времяимпульсный преобразователь с подключенным к нему генератором счетных импульсов, счетный триггер и два идентичных канала, включающих в себя формирующее устройство, четыре элемента совпадений и реверсивный счетчик. С целью повышения помехоустойчивости в него введены в каждом канале четыре стандартизатора импульсов, второй реверсивный счетчик, два дешифратора и триггер, а также общий для обоих каналов формирователь импульсных последовательностей.
Известен также цифровой измеритель сдвига фаз (А.с. СССР №868625), содержащий последовательно соединенные блок формирования, блок совпадения и счетчик импульсов, генератор импульсов, блок управления. С целью повышения помехоустойчивости в него введены блок перемножения, сумматор, реверсивный счетчик и блок преобразования кодов.
Недостатками данных устройств являются низкая точность и значительная погрешность измерения, ограничение быстродействия и низкая помехоустойчивость.
В устройстве для измерения фазовых сдвигов (Чернушенко A.M.,
Майбородин А.В. Измерение параметров электронных приборов дециметрового и сантиметрового диапазонов волн. М.: Радио и связь, 1986 г., стр.162, рис.6.10) используются первый и второй формирователи, подключенные к источникам опорного и исследуемого сигналов, ключ, генератор, счетчик, дешифратор и индикатор. Данное устройство является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели.
Недостатком указанного устройства является низкая помехоустойчивость при незначительном зашумлении входных сигналов (при отношении сигнал /шум не менее 60 дБ), которая вызывает эффект «мерцания» показаний индикатора фазометра.
Задачей, на решение которой направлено создание полезной модели, является расширение арсенала технических средств указанного назначения с одновременным улучшением эксплуатационных характеристик, в частности, создание устройства для измерения сдвига фаз с повышенной точностью и помехоустойчивостью.
Техническим результатом при реализации полезной модели являются повышение уровня помехоустойчивости фазометра, снижение инструментальной погрешности при измерении сдвига фаз, уменьшение габаритов устройства.
Для достижения указанного технического результата из устройства измерения фазовых сдвигов изымается ключ, счетчик и соответствующие им связи, а вводятся два идентичных фильтра, триггер, преобразователь и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Фазометр содержит первый и второй формирователи, подключенные к источникам опорного и исследуемого сигналов, генератор счетных импульсов, дешифратор, цифровой индикатор, первый и второй фильтры, триггер, преобразователь и АЦП. Первый формирователь через первый фильтр соединен с первым входом триггера, второй формирователь через второй фильтр соединен со вторым входом триггера, выход триггера через преобразователь подключен к второму входу АЦП. Выход АЦП через дешифратор соединен со вторым
входом индикатора, а выход генератора подключен к первым входам АЦП, дешифратора и индикатора. Отличительным признаком предлагаемого устройства от прототипа является введение в схему после триггера преобразователя длительности импульса в постоянное напряжение, что обеспечивает повышение помехоустойчивости предлагаемого фазометра, т.к. синхронизирующие импульсы используются для синхронизации АЦП, дешифратора и индикатора после преобразователя.
На фиг.1 приведена структурная схема фазометра.
Фазометр содержит первый формирователь 1, который через первый фильтр 2 соединен с первым входом триггера 3, второй формирователь 4, который через второй фильтр 5 соединен со вторым входом триггера 3. Выход триггера 3 через преобразователь 6 соединен со вторым входом АЦП 7. Выход АЦП 7 через дешифратор 8 соединен со вторым входом индикатора 9. Выход генератора 10 соединен с первыми входами АЦП 7, дешифратора 8 и индикатора 9.
1
2
1
2
3
4
1
2
3
4
Фазометр работает следующим образом. Исследуемый синусоидальный сигнал Uu (t)=UmuSm(ωt+φ) (где Umu - амплитуда исследуемого сигнала, ω - радианная частота сигнала, φ - сдвиг фазы между исследуемым и опорным сигналами) поступает на вход первого формирователя 1. Опорный синусоидальный сигнал Uo=UmoSin(ωt) (где Umo - амплитуда опорного сигнала) поступает на вход второго формирователя 4. Формирователи 1 и 4 из синусоидальных сигналов Uu и Uo формируют прямоугольные периодические импульсы Uu и Uo. Фильтры 2 и 5 из прямоугольных импульсов Uu и Uо формируют очень короткие импульсные сигналы Uu и Uo, положение которых на временных осях соответствует фронтам прямоугольных импульсов Uu и Uo. Триггер 3 из двух периодических последовательностей Uu и Uo коротких импульсов формирует периодическую последовательность импульсного напряжения Us, длительность импульсов которого т пропорциональна сдвигу фазы φ между исследуемым Uu и опорным Uo синусоидальными сигналами.
5
6
6
8
8
9
Преобразователь 6 осуществляет преобразование длительности τ импульсного напряжения U в уровень постоянного напряжения U. Генератор 10 осуществляет синхронизацию работы АЦП 7, дешифратора 8 и индикатора 9. АЦП 7 осуществляет преобразование уровня постоянного напряжения U в последовательный двоичный код фазы U. Дешифратор 8 выполняет преобразование последовательного двоичного кода фазы U в параллельный двоично-десятичный код фазы U. Индикатор 9 осуществляет индикацию показаний фазометра.