Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

А/


mini

iillilll

ml ml in

A A

i 1 T

Нис. 8.11. Структуры цифровых фазометров: а-. мгьовенного сдвига фаз одночастотного; б -тоже с микропроцессором широкополосного; в среднего сдвига фаз; г -то же с преобра-зованием фаза - интервал временинапряжение.

После подстановки в (8.П) значения получим

N = J2nfTo - ц>хТх/2пТо (8. «3)

при = 180° = щ Af„ =\,.2Tofx-

Показания счетчика пропорциональны измеряемому сдвигу фаз только при постоянных /д. и То. Для определения числового значения сдвига фаз ф должна быть точно известна частота или период Тх, поэтому такой тип цифрового фазометра мало удобен.

Если номинальное значение ф = 180°, то максимальная погреш-

ность от квантования у такого фазометра будет равна ступени квантования

АФ« = 9, = 180°/Лн = 360/;,Го



Среднее квадратическое отклонение погрешности от квантования, распределенной по закону Симпсона (п. 6.3), будет равно ==

При То = const погрешность от квантования увеличивается с ростом При заданной Афк верхняя предельная частота

При Дф == 0,18° и То= 10-« с fx = 500 Гц.

Нижняя предельная частота не ограничена, и цифровыми фазометрами данного типа можно измерить сдвиг фаз на любой инфранизкой частоте. Фазометры данного типа обладают наиболее высоким быстродействием.

Кроме погрешности от квантования, в цифровых фазометрах возникают погрешности от неточности передачи моментов прохождения через нулевое значение из-за влияния высших гармоник, шума, от фазовых сдвигов в формирователях импульсов, от нестабильности генератора /о и др.

При работе с цифровым фазометром, измеряющим мгновенное значение сдвига фаз, должна быть известна частота исследуемых напряжений. Поэтому такой прибор целесообразно совмещать с цифровым частотомером. Примером такого прибора был первый отечественный цифровой фазометр-частотомер для инфранизких частот типа НФ-2.

Расширение частотного диапазона цифровых фазометров, измеряющих мгновенное значение сдвига фаз, т. е. устранение зависимости результата их измерения от частоты сравниваемых по фазе напряжений, может бьггь достигнуто следующим образом:

измерением сдвига и периода Тх и последующим вычислением N<f-XtlN Тх при помощи встроенного микропроцессора (рис. 8.11,6);

применением схем преобразования частоты, позволяющих осуществить перенос измеряемых фазовых сдвигов на фиксированную низкую частоту;

умножением частоты квантующих импульсов /о=1/То на f;

двойным преобразованием период Тх- напряжение и = к{Гх- период Т = тогда выходной сигнал / = XjT - l/kikTx используется как квантующий для интервала времени и поэтому Л/ф == = tj,f = зФл результат измерения Л, не зависит от частоты;

умножением временного интервала, пропорционального измеряемому сдвигу, на f.

Цифровой фазометр с умножителем частоты. Применение в схеме цифрового фазометра умножителя частоты квантующих импульсов дает возможность решить задачу измерения мгновенного сдвига фаз без одновременного измерения частоты. Квантующие импульсы с частотой /о получаются от следящего умножителя частоты (рис. 8. \2,а). Частота повторения квантующих импульсов получается переменной и равной

/„=/г/у = 1/Го; Го=1 г/х.



1> wjax

Tcf/fo

Разрешение

Gill 1

III г 1

1II1

2 T

3 <i-

SW -

Рис. 8.12. Структуры цифровых широкополосных фазометров, измеряющих мгновенный сдвиг

фаз:

а -с умножителем частоты; б -с умножителем интервала времени, пропорционального сдвигу фаз; в - временная диаграмма метода нониуса.

Тогда число импульсов, подсчитанных счетчиком импульсов, согласно (8.13) составит

Лх -«Фх/2п,

где п - коэффициент деления делителя частоты в обратной цепи умножителя частоты.

Если п выбрать равным 3600, то Nx будет выражать фх в десятых долях градуса.

Недостатком в этом случае будет увеличенное время разовых измерений, так как неустановившийся процесс в умножителе частоты будет длиться по крайней мере 5... 10 периодов частоты fx- Частотный диапазон прибора будет ограничен частотным диапазоном умножителя частоты.

, Цифровой.фазометр с нониусным умножением временного интервала. Структурная схема цифрового фазометра с умножением временного интервала [24] показана на рис. 8.12,6. В этой схеме временной интервал tx, сформированный по моментам переходов сравниваемых Напряжений через нулевые значения умножается на постоянное число при помощи двух импульсных генераторов близких частот. С этой целью короткий импульс,сформированный формирователем в момент перехода одного из сравниваемых напряжений через нулевое значение, опрокидывает триггер Г-При этом выходным напряжением Т2 запускается генератор импульсов, а также опрокидываются триггеры Т2 и Т2). При опрокидывании последнего открывается ключ SW





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166