34. Цифровой фазометр

Интервалы времени можно измерять методом дискретного счета. Он, применим и для измерения относительных интервалов времени, соответствующих определяемому фазовому сдвигу.

На рисунке приведена структурная схема цифрового фазометра, измеряющего средние за h периодов фазовые сдвиги. Она состоит из двух частей: измерительного преобразователя (содержащего два канала формирования импульсов из исследуемых синусоидальных сигналов и триггер, формирующий прямоугольные импульсы длительностью, .равной временному сдвигу ДГ) и цифрового измерителя. Устройство работает следующим образом.

Исследуемые напряжения, подводимые к входам 1 и 2 прибора, преобразуются в периодические последовательности коротких импульсов, сдвинутые на интервал ΔТ. С помощью триггера из этих двух последовательностей формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов длительностью ΔТ и периодом следования Т (а). Полученные импульсы подаются на вход 1 временного селектора и заполняются счетными импульсами, подводимыми к входу 2 селектора (а, б). Пачки счетных импульсов (в) с выхода селектора поступают в счетчик импульсов. На входе 3 временного селектора действует стробирующий импульс, задающий интервал измерения Т_изм (г). Его выбирают из условия Т_изм>Т_н, где Т_н – период самого низкочастотного напряжения, исследуемого данным фазометром.

35. Микропроцессорный фазометр

Прибор состоит из микропроцессорной системы и ряда измерительных преобразователей. Такой цифровой фазометр, помимо общих преимуществ по сравнению с приборами, выполненными по схемам с жесткой логикой работы, обладает еще рядом специфически «фазометрических» достоинств. Одно из них заключается в том, что прибор позволяет измерять фазовые сдвиги за один период исследуемого напряжения.

Синусоидальные напряжения u₁ и u₂, фазовый сдвиг между которыми надлежит измерить, преобразуются в короткие лярные импульсы (а–в). Из первой пары импульсов 1 и 2 в приборе формируется стробирующий импульс длительностью ΔT (г). С помощью временного селектора I он заполняется счетными импульсами, подаваемыми из микропроцессорной системы с частотой следования F_сч. Число импульсов, поступающих в счетчик I за интервал ΔT (д): . Параллельно формируется стробирующий импульс длительностью, равной периоду исследуемого синусоидального напряжения (а, в, е). Этот стробирующий импульс подается на временной селектор II и заполняется счетными импульсами с той же частотой F_сч. Число импульсов, сосчитанных счетчиком II за период Т (ж): . Числа n и N передаются из счетчиков I и II в микропроцессорную систему, где вычисляется отношение n/N. После φ вычисляется по формуле: .

36. Фазометр с расширенным частотным диапазоном

Применение гетеродинного преобразователя частоты существенно расширяет частотный диапазон, в котором измеряются фазовые сдвиги. Оно позволяет измерять фазовые сдвиги сигналов очень высоких частот, включая сверхвысокие, низкочастотными фазометрами.

Сущность метода заключается в следующем. Два напряжения u₁ и u₂ частотой f, фазовый сдвиг между которыми нужно измерить, подаются на два одинаковых смесителя. Одновременно к обоим смесителям подводится напряженне частотой f_г от одного и того же гетеродина. На выходах смесителей получаются напряжения комбинированных частот, из которых выделяется напряжение разностной частоты f_г–f.

Если оба канала идентичны и напряжение гетеродина подается на оба смесителя в одинаковой фазе, то фазовый сдвиг между напряжениями, образующимися на выходах усилителей разностной частоты, равен φ. Его измеряют низкочастотным фазометром. Преобразование частоты при необходимости может быть двухступенчатым.

Чтобы фазометр работал в широком диапазоне частот, применяют перестраиваемый в заданном диапазоне гетеродин, широкополосные смесители, аттенюаторы и другие элементы.