SU1223162A1 - Фазоизмерительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано , например, в метрологии. Цель изобретени  - повышение чувствительности устройства и расширение области его использовани . Устройство содержит входной усилитель 1, синхронные интеграторы 2, 12 и 13, апериодический усилитель 3, син- хронный детектор 4, генератор 5 опорной частоты, фазовращатель 6, формирователи 7,10 и 11 опорного напр жени , фазовращатели 8 и 9 с фиксированньими фазовыми сдвигами, операционный усилитель 14, интегратор 15, широтно-импульсньй модул тор 16 и управл емый фазовращатель 17. Операционный ус1шитель собран по схеме вычит ани  сигналов. В описании представлены блок-схемы широт- но-импульсного модул тора и управл емого фазовращател . 3 ил. § (О с 7f N3 o со

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в метрологии, спектроскопии малых концентраций газов, а также в системах контрол  различных технологических процессов.

Цель изобретени  - повьшение чувствительности устройства и расширение области его применени , заключающеес  в возможности производить измерени  более малых концентраций газов, более широкого набора газов, а также производить исследование частоты поверхности материалов и тонких пленок.

На фиг.1 представлено фазоизмери тельное устройствоi на фиг.2 и 3 изображены соответственно широтно- импульсный модул тор и управл емый фазовращатель фазоизмерительного устройства.

Фазоизмерительное устройство (фиг.1) содержит входной усилитель . 1, синхронный интегратор 2, апериодический усилитель 3, синхрон ный детектор 4, последовательно соед,иненные друг с другом генератор 5 опорной частоты, подключенный через фазовращатель 6 к входу первого формировател  7 опорного напр  жени , выход которого подключен к соответствуюа им входам синхронного интегратора 2 и синхронного детектора 4, а также содержит два фазовращател  8 и 9 с фиксированными фазо .-jjвыми сдвигами на + -у- радиан и на

-и - -г радиан соответственно, входы

которых подключены к выходу первого формировател  7, а выходы через формирователи 10 и 11 опорного напр жени  подключены к соответствующим входам синхронных интеграторов 12 и 13, сигнальные входы которых объединены и подключены к выходу входного усилител  1, а выходы подключены;у синхронного интегратора 1 2 к инвертирующему входу операционного усилител  14, собранного по схеме вычитани  сигналов, у синхронного интегратора 13 - к неинвертирующему входу операционного усилител  14, выход которого подключен через последовательно соединенные интегратор 15 и широтно-импульсный модул тор 16 к управл ющему входу управл емого фазовращател  17, сигнальный вход которого соединен с

20

2231622

входом устройства, на который поступает исследуемый сигнал, а выход подключен к входу входного усилител  1.

5 Широтно-импульсный модул тор 16 фазоизмерительного устройства (фиг.2) содержит генератор 18 пилообразного напр жени , выполненной по любой схеме, операционный усили10 тель 19, собранный по схеме вычитани  сигналов, первый вход которого соединен с входом широтно-импульсно- го модул тора, а второй вход подключен к движку потенциометра 20,

15 выход усилител  19 подключен к первому входу компаратора 21, второй . вход которого подключен к выходу генератора 18 пилообразного напр жени , а выход компаратора 21 соединен

с выходом широтно-импульсного модул тора 1 6.

На фиг.З представлена схема управл емого фазовращател  17, в качестве которого использована схема известного ШИМ-ДАУ RC -фазовращател . Он содержит операционный усилитель 22, совместно с RC образующий схему фазовращател  , и полевой транзистор 23,  вл ющийс  фазорегулирующим элементом.

Вход и выход усилител  22 соединены с входом и выходом управл емого фазовращател , а затвор полевого транзистора 23 соединен с управл ющим входом управл емого фазовращател  17.

Фазоизмерительное устройство работает следующим образом.

Генератор 5, фазовращатели 6, 8 и 9 совместно с формировател ми опорного напр жени  7,10 и 11 формируют три сигнала опорного напр жени , из которых сигнал, формируемый формирователем 7,  вл етс  основным, а сигналы, формируемые формировател ми 10 и 11, - вспомогательными, причем эти сигналы по фазе сдвинуты относительно основного опорного

сигнала на i -т- радиан.

Пусть на вход управл емого фазовращател  17 поступает смесь сигнала и шума, и пусть фазовращатель 6 в исходном состо нии вьщает фазу сигнала такой, что она совпадает с фазой опорного напр жени , формируемого формирователем 7.

Через входной усилитель 1 смесь шума и сигнала поступает на синхрон3

ные интеграторы 2, 12 и 13, на выходах которых вьщел тс  сигналы: на выходе синхронного интегратора 2 - пропорциональный амплитуде входного сигнала, на выходах синхронных интеграторов 12 и 13 - пропорциональный амплитуде входного сигнала и обратно пропорциональный сдвигу фаз опорных сигналов синхронных интег- раторов 12 и 13 от фазы опорного сигнала синхронного интегратора 2.

Таким образом, на выходе синхронного интегратора 2 имеетс  максимальный выходной сигнал, а на выходах синхронных интеграторов 12 и 13 - сигналы по амплитуде меньше, но равные друг другу, в св зи с чем на выходе усилител  14 и интегратора 15 выходной сигнал равен нулю, соответственно широтно-им- пульсный модул тор 16 сигнала на своем выходе не измен ет и фаза сигнала на выходе управл емого фазовращател  17 остаетс  прежней.

Если в смеси шум-сигнал фаза сигнала не измен етс , а амплитуда начинает мен тьс , то начинают мен тьс  выходные сигналы на выходах синхронных интеграторов 2, 12 и 13, но так как равенство сигналов синхронных интеграторов 12 и 13 не нарушаетс , на выходе усилител  14 и интегратора 15 сигнал остаетс  равным нулю, в результате чего фаза сигнала на выходе управл емого фазовращател  17 не измен етс .

Если же в смеси шум-сигнал начинает измен тьс  фаза сигнала, то начинают измен тьс  сигналы на выходах синхронных интеграторов 12 и 13, причем, в зависимости от знак ухода фазы сигнала, сигнал на одном синхронном интеграторе начинает уменьшатьс , а на другом - возрастать . Возникает неравенство амплиту сигналов на входах усилител  14, на выходе которого по вл етс  сигнал, пропорциональный уходу фазы сигнала Этот сигнал, проинтегрированный интегратором 15, воздействует на ши- ротно-импульсный модул тор 16 и приводит к образованию на выходе широтно-импульсного модул тора 16 сигнала, по которому управл емый фазовращатель 17 возвращает уход щую фазу входного сигнала к согла231624

сованному с фазой опорного напр же-. ни , формируемого формирователем 7, положению.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5 .

   Фазоизмерительное устройство,

   содержащее последовательно соединенные входной усилитель, первый синхронный интегратор, апериодичес10 кий усилитель и синхронный детектор, генератор опорной частаты, подключенный через фазовращатель к входу первого формировател  опорного напр жени , выход которого подключен

   15 к соответствующим входам первого синхронного интегратора и синхронного детектора, отличающеес  тем, что, с целью повьйпени  чувствительности и расширени  облас2Q ти применени , оно дополнительно содержит два фазовращател  с фиксированными фазовыми сдвигами, второй и третий формирователи опорного напр жени , два синхронных интеграто25 ра, усилитель, интегратор, широтно- импульсный модул тор, управл емый фазовращатель, причем фазовращатели с фиксированными фазовыми сдвигами подключены входами к выходу первого

   ,„ формировател  опорного напр жени , входы второго и третьего формирователей опорного напр жени  соединены с выходами соответствующих фазовра-; щателей с фиксированными фазовыми сдвигами, управл ющие входы второго и третьего синхронных интеграторов подключены к выходам третьего и второго формирователей опорного напр жени  соответственно, сигнальные входы второго и третьего интеграторов объединены и подк.шочены к выходу входного усилител ,сигнальный выход второго синхронного интегратора подключен к инвертирующему входу усилител , а сигнальный выход третьего синхронного интегратора подключен к неинвертирующему входу усилител , выход которого подключен к входу интегратора, подключенного выходом к входу широтно-импульсно50 го модул тора, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого фазовращател , сигнальный вход которого соединен с входом устройства, а выход подключен к вхо55 ду входного усилител .

   35

   40

   45

   фиг.2

   Фиг.З