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

Дальнейшее снижение погрешности от квантования, обусловленной некратностью Гц и Тх при низких частотах, в фазометрах среднего сдвига фаз достигается изменением частоты квантующих импульсов по симметричной затухающей весовой функции.

При весовом усреднении на основе треугольной весовой функции (окно Бартлета) погрешность от квантования для однополярного фазометра

Ак = 90/Гх,

у биполярного фазометра

Лк = 90/8Г/х.

Для вышерассмотренного примера при Ам = 0,Г и = 1 с /х, будет снижена до 10 Гц.

В фазометре средних значений рабочий диапазон низких частот можно расширить, увеличивая время измерения Гц. В области верхних частот диапазон, как и для фазометров мгновенного значения, определяется погрешностью от квантования, разрешающей способностью счетчика и временем измерения.

При обеспечении кратности Г и Гц погрешности квантования не возникает, что позволяет значительно снизить нижнюю границу частотного диапазона цифрового фазометра среднего сдвига фаз. Этот способ реализован в широкодиапазонном ЦФ с микропроцессором.

Широкодиапазонный цифровой фазометр среднего сдвига фаз со встроенным микропроцессором. Разработан новый широкодиапазонный цифровой фазометр повышенной точности [19]. В основу алгоритма этого прибора положено определение среднего значения 4 и среднего значения периода Тх за время измерения Гц = пТо + (0... ... Т == пТх. Следовательно, время измерения в данном случае фиксируется в определенном интервале и обязательно кратно периоду сигнала Г. Благодаря этому, устраняется погрешность от некратности Гц и периода сигнала Тх и расширяется частотный диапазон измерения вплоть до инфранизких частот.

После подачи сигнала на триггер пуска ТП в момент (рис. 8.14) первого положительного перехода через нулевое значение сигнала по второму каналу срабатьшает логическая схема И1, а триггер Г и блок управления микропроцессора MP открывает ключи SW1 и SW2. Через ключ SW\ на счетчик CTI начинают поступать квантующие импульсы частоты /о в течении «интервалов t. Через ключ SW2 на счетчик СТ2 начинают поступать квантующие импульсы частоты /о-В момент /з, когда счетчиком СТ2 сосчитано заданное число импульсов «3. По истечении времени tisjo счетчиком СТ2 посылается импульс, который выключает триггер пуска ТП. Поэтому в момент первого положительного перехода через нулевое значение сигнала f/g, т. е. в момент ti через логическую схему И2, триггер Т на блок управления БУ подается импульс окончания цикла измерения. При этом ключи SW1 и 5Г2 закрываются. На выходе счетчика СТ1 получают число импульсов Шх = txfilTo, а на выходе счетчика СТ2 получают 12* • 347




"J 10

Ги=ПзТо-КОШ

Рис. 8.14. Цифровой фазометр широкодиапазоиный среднего сдвига фаз с микропроцессором:

а - структура; б временная диаграмма.

Tj. = ТхП/То. В микропроцессоре получаем среднее значение угла сдвига фаз Л в градусах

= 360N- п {Nj = 360h/fx = Фх.

Результат измерения выдается микропроцессором в градусах или в радианах, а также могут быть выданы производные параметры cos ф, sin Фг и др. Если в приборе предусмотреть еще один счетчик импульсов для определения п числа периодов сигнала в цикле измерения, то возможно определить: среднее значение периода сигнала

и среднее значение частоты сигнала

AT "

"Fx = iv-

Относительная погреншость измерения среднего значения периода и частоты сигнала составляет бг -8f = т-L- и практически не зави-

* о ц

сит от частоты сигнала в достаточно широком частотном диапазоне.



±±J~L"


гил.

I V, , Ta/2 N N"

SW 1

->

Рис. 8.15. Структура цифрового фазометра периодического сравнения для измерения среднего значения сдвига фаз.

Цифровой фазометр периодического сравнения для измерения среднего сдвига фаз. В фазометрии для устранения иддитивной погрешности каналов успешно применяется метод периодического сравнения.

В структурную схему цифрового фазометра периодического сравнения (рис. 8.15) входит двухканальный электронный коммутатор SW2, управляемый генератором импульсов управления. Частота переключений коммутатора выбирается, исходя из необходимой длительности цикла измерения Гц, равного периоду коммутации. Входные напряжения (/ = (/imsin(co + и (/g = {/гт sin cof подаются коммутатором поочередно на вход измерительного канала 1. Напряжение на входе измерительного канала

ih3m = f/lM sin (СО + ф Fi {t) -f U2m SIH (HtF {t),

гд,е Fi{t), Fif) - периодические прерывистые функции, удовлетворяющие условиям

Pг{t)-F,{t)=\, F,{t)F,{t)=0.

На вход второго опорного канала 11 фазометра постоянно подается входное напряжение i/g- Поскольку фазовые характеристики каналов фазометра могут быть неидентичными, напряжение на выходе измерительного канал I в первый полупериод коммутации, когда на выходы каналов I и II подаются разные напряжения,

UI = Kif/i„ sin (со/ + Ф;, + А),

а во второй полупериод коммутации, когда на входы обоих каналов подается одно напряжение U, напряжение на выходе канала I

VI = k-Vzm sin (со/ + А),

где А - сдвиг фаз между выходными напряжениями измерительного и опорного каналов при подаче на их входы синфазных напряжений.

Напряжение измерительного и опорного каналов поступают на входы однополярной триггерной схемы, содержащей усилители-ограничители УО и триггер Т. Триггерная схема преобразует фазовые сдвиги (ф + А) или (+ А) в совокупность импульсов напряжения с общей длительностью

ttxFxify+CFif),





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