Учебное пособие: Цифрові фазометри

.

Подальшим розвитком цифрового час-імпульсного фазометра є фазометр середніх значень фазових зсувів, структурна схема і часові діаграми роботи якого наведені на рис.7.16. Він також передбачає операції виділення і час-імпульсного перетворення інтервалу у пропорційне число імпульсів за допомогою формувача інтервалів часу і часового селектора 1 (рис.7.16, а). Але на відміну від фазометра миттєвих значень у фазометрі середніх значень ці операції виконуються безперервно (рис.7.16, б, в). Пакети імпульсів з виходу часового селектора 1 надходять до часового селектора 2, який відкривається формувачем інтервалу часу на певний вимірювальний час (звідки ще одна назва таких фазометрів - цифрові фазометри з постійним вимірювальним часом). За час через відкритий селектор 2 в блок індикації надходить m пакетів по імпульсів кожен (рис.7.16, в), причому

.

Сумарна кількість лічильних імпульсів опорної частоти, що надійде до блоку індикації, визначається за формулою

,

або ,

де - дискретність вимірювання фазового зсуву , її вибирають із рівності , де

Рис. 2. Цифровий фазометр середніх значень фазових зсувів:

а – структурна схема; б, в – часові діаграми

Дискретність характеризує роздільну здатність фазометра. При град/імп вона дорівнює .

Таким чином, результат вимірювання не залежить від частоти вхідних сигналів і є пропорційним усередненому значенню m фазових зсувів. Цим забезпечується зменшення в разів СКЗ випадкової складової похибки вимірювання. Водночас у таких фазометрах з'являється похибка, обумовлена можливістю втрати цілого пакета імпульсів або його частини, якщо не є цілим числом. Ця похибка за своєю природою являє собою похибку квантування інтервалу часу . Для забезпечення малого значення цієї похибки необхідно виконати умову m >> 1 або >>T, що істотно обмежує нижню межу частотного діапазону фазометра середніх значень. Тому такі фазометри належать до високочастотних. В області низьких частот, виходячи із забезпечення мінімального часу вимірювання, доцільно застосовувати фазометри миттєвих значень.

Цифрові фазометри з проміжним перетворенням фазового зсуву в постійну напругу

Такі фазометри складаються з двох основних вузлів: фазового детектора (перетворювача фазового зсуву в постійну напругу) і цифрового вольтметра ЦВ, призначеного для вимірювання цієї напруги (рис.7.17, а). Якщо на входи фазометра подати синусоїдні напруги u1(t) і u2(t) (рис.7.17, б), то у фазовому детекторі буде відбуватися проміжне формування послідовності прямокутних імпульсів напруги тривалістю (рис.7.17, в), амплітуда яких стабілізується фіксатором рівня.

Ці імпульси потрапляють на фільтр нижніх частот ФНЧ, який виділяє їхнє середнє значення

,

звідки

,

тобто при середнє значення напруги пропорційне фазовому зсуву . Напруга вимірюється за допомогою ЦВ постійного струму, проградуйованого в одиницях фазового зсуву.

Рис. 3. Цифровий фазометр з проміжним перетворенням:

а – структурна схема; б, в – часові діаграми.

З усіх складових сумарної похибки даного фазометра найбільш вагомою є похибка, яка обумовлена неточністю формування тривалості прямокутних імпульсів (незважаючи на заходи, що вживаються для її зменшення), зокрема вона істотно залежить від амплітуд і коефіцієнта гармонік вхідних сигналів. Тому похибка таких фазометрів нормується з урахуванням цих характеристик, а саме:

- основна абсолютна похибка вимірювань указується при однакових і різних амплітудах вхідної напруги для різних діапазонів частот;

- задається додаткова похибка вимірювань, що вноситься нелінійними викривленнями, наприклад у вигляді

.

Цифрові компенсаційні фазометри

Такі фазометри ґрунтуються на відомому методі зрівноважування (компенсації) вимірюваного фазового зсуву зразковим, який створюється мірою фазового зсуву. Особливість міри полягає в тому, що вона виконується дискретною. Підрахунок кількості кроків при її перебудові в процесі зрівноважування з урахуванням "ваги" кроків складає результат вимірювання фазового зсуву. Використовують міри фазового зсуву з прямокутною або східчастою синусоїдною напругою.

На рис. 4 зображена спрощена структурна схема цифрового компенсаційного фазометра, в якому міра фазового зсуву відтворює кусково-східчастий компенсаційний сигнал , що апроксимує синусоїду, з дискретно регульованою фазою .

Формується сигнал за допомогою цифроаналогового перетворювача, який входить до складу міри. Методи і засоби формування таких сигналів розглядаються.

Синусоїдні напруги і , між якими вимірюється фазовий зсув , і компенсаційна напруга подаються на нуль-індикатор фази.

Таблиця.

Автоматично змінюючи фазовий зсув компенсаційної напруги за сигналами нуль-індикатора фази, дістають умови , яка фіксується нуль-індикатором фази. Підраховуючи число кроків перебудови з урахуванням їхньої "ваги" і знака до моменту досягнення рівності , одержують цифровий код результату вимірювання, який відображається блоком індикації.

« 1 2 3 » К-во Просмотров: 223 Бесплатно скачать Учебное пособие: Цифрові фазометри >>> Скачать <<< Меню Поиск