39. Метод преобразования фазового сдвига во временной интервал.

Фазометр содержит преобразователь фазового сдвига в интервал времени и измерительный прибор. Преобразователь имеет одинаковые формирователи Ф1 и Ф2 и триггер Т.

Синусоидальные сигналы u1 и u2, имеющие некоторый фазовый сдвиг , подают на идентичные формирователи Ф1 и Ф2, преобразующие их в последовательности коротких импульсов u3 и u4. Импульсы u3 запускают, а импульсы u4 сбрасывают триггер Т в исходное состояние. В результате на выходе триггера формируется периодическая последовательность импульсов напряжения, период повторения и длительность которых равны периоду Т и сдвигу во времени исследуемых сигналов u1 и u2.

Импульсы, поступая на резистор R, соединенный с микроамперметром , преобразуют в последовательность импульсов тока i с аналогичными периодом и длительностью и амплитудой Im. В качестве измерительного микроамперметра применяют прибор магнитоэлектрической системы, реагирующий на среднее значение тока i за период Т. Пусть Icp - среднее значение протекающего через прибор тока i. Тогда его показание определится как:

, где - измеряемый фазовый сдвиг.

Шкалу микроамперметра градуируют непосредственно в градусах. Измеренное значение фазового сдвига является средним за время измерения. Рассмотренный фазометр - прямопоказывающий. Диапазон его рабочих частот ограничен снизу инерционностью магнитоэлектрического микроамперметра, а сверху - конечностью длительностей фронтов импульсов формирователей, влияющих на работу триггера Т. Аналоговые фазометры измеряют фазовый сдвиг сигналов в диапазоне частот с погрешностью .

40. Цифровые фазометры.

Классификация фазометров.

F1 - приборы для поверки средств измерения фазового сдвига. F2 - измерители разности фаз (фазометры). F4 - измерители группового времени запаздывания. F5 - импульсные фазометры.

Цифровые фазометры с промежуточным преобразованием фазового сдвига в постоянное напряжение.

Структурная схема. Работа схемы.

Напряжения U₁ и U₂, сдвиг фаз между которыми должен быть измерен, поступают на входы формирующих устройств (ФУ). Формирующие устройства из приходящих сигналов вырабатывают прямоугольные импульсы, фронты которых совпадают с моментами перехода исследуемых напряжений через 0. По приходу первого импульса триггер (Тр) переводится из состояния 0 в положение 1. При приходе второго импульса триггер возвращается в исходное состояние. Изменение состояния триггера привязано к переднему фронту импульса. На выходе триггера возникают импульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз. Формирующее устройство 3 (ФУ₃) стабилизирует размах импульсного напряжения, снимаемого с выхода триггера. Фильтр нижних частот (ФНЧ) выделяет постоянную составляющую из приходящих импульсов. Цифровой вольтметр (ЦВ) измеряет величину постоянного напряжения на своем входе. Данные значения напряжения пропорциональны сдвигу фаз. Цифровой вольтметр градуируется непосредственно в единицах фазы.

Погрешность цифрового фазометра имеет три составляющие:

1) Погрешность преобразования фазового сдвига во временной интервал .

2) Погрешность преобразования временного интервала в постоянное напряжение .

3) Погрешность цифрового вольтметра.

Цифровой фазометр с время-импульсным преобразованием за один период исследуемого сигнала.

Структурная схема. Работа схемы.

Формирующее устройство (ФУ) вырабатывает напряжение в виде последовательности импульсов, с длительностью, пропорциональной фазовому сдвигу, и периодом повторения, равным периоду поступающих импульсов. Триггер (Тр.) формирует импульс, длительность которого равна периоду. Этот импульс открывает временной селектор (ВС). Через временной селектор импульсы начинают приходить на счетчик (Сч.). Арифметическое устройство (АУ) считывает со счетчика число импульсов, прошедших на счетчик в течении длительности периода и в течении длительности импульса. Запись этих чисел в арифметическое устройство осуществляется по окончанию срезов импульсов. В арифметическом устройстве производят вычисление отношения , которое является разностью сдвига фаз.

Погрешность имеет три составляющих:

1) Погрешность формирования временного интервала .

2) Погрешность формирования периода повторения

3) Погрешность дискретности счета.

Основной недостаток: 1)Узкий диапазон работы частот.2)Плохая помехоустойчивость.

Цифровой фазометр время-импульсного преобразования с измерением в течение постоянного времени.

Структурная схема. Работа схемы.

Исследуемые напряжение U₁ и U₂ поступают на формирующее устройство (ФУ), которое вырабатывает напряжение в виде последовательности импульсов. Длительность этих импульсов пропорциональна разности фаз, а период повторений равен периоду поступающих импульсов. Данный импульс открывает временной селектор 1 (ВС₁). На его выходе образуются пачки импульсов. Эти пачки импульсов поступают на временной селектор 2 (ВС₂). Временной селектор 2 открывается на время измерения импульсов, формируемых делителем частоты (ДЧ), ограничивая число пачек импульсов, которые считаются счетчиком (Сч.). Число импульсов в пачке определяется фазовым сдвигом, а число пачек импульсов определяется временем измерения. Число импульсов, сосчитанных счетчиком, будет пропорционально разности фаз.

Погрешность имеет две составляющие:

1) Погрешность, обусловленная не кратностью значений длительности импульса и периода повторения импульса.

2) Погрешность, обусловленная не кратностью значений длительности измерения и периода сигнала.

Недостаток - большое время измерения.