|
Недостаток ранее рассмотренных фазометров в отношении ширины используемого ими частотного диапазона может быть устранен в фазометрах, работающих на принципе преобразования частоты (блок-схема на рис. 7-15).
Такие фазометры позволяют измерять фазовый сдвиг в широком диапазоне частот, т.е. на высоких и сверхвысоких частотах, используя низкочастотные методы измерения фазы.
Принцип измерения фазового сдвига методом преобразования частоты следующий. Исследуемые колебания, поданные на входы фазометра, поступают на два совершенно одинаковых смесителя. Одновременно на смесители подается одна и та же частота вспомогательного гетеродина. В результате преобразования частоты на выходе того и другого смесителя получаются колебания пониженной, т.е. разностной частоты F=f-fг с таким, же фазовым сдвигом φ. Если необходимо (например, на СВЧ), то можно произвести двойное преобразование частоты с тем, чтобы измерение фазового сдвига про изводилось низкочастотным фазометром.
После смесителей преобразованные частоты в том и другом канале усиливаются усилителями разностной частоты и подаются на низкочастотный фазометр, работающий на фиксированной частоте. Поэтому с изменением частоты исследуемых колебаний гетеродин должен быть также перестроен.
Оба канала фазометра должны быть совершенно идентичны. Кроме того, для уменьшения погрешности измерения фазового сдвига оба канала фазометра перед измерением должны быть отрегулированы. Для этого на входы фазометра подают напряжение одного и того же источника и так регулируют каналы, чтобы фазометр показал нулевой сдвиг.
Данный метод позволяет измерять фазовый сдвиг с погрешностью порядка 0,1°.
При малых значениях измеряемого фазового сдвига удобно использовать преобразование не основных частот исследуемого сигнала и гетеродина, а их высших гармоник.
Фазометр с преобразованием фазового сдвига во временной интервал
Прямоугольное напряжение после ограничительно-формирующего устройства каждого из каналов подвергается дифференцированию (рис. 11.25, а и б). В результате этого в каждом канале получаются короткие им пульсы, соответствующие моментам переходов исследуемых синусоидальных напряжений через нуль. После выпрямления импульсы смещаются на интервал ΔТ, связанный с измеряемым фазовым сдвигом соотношением
Эти смещенные во времени импульсы каналов воздействуют на триггер. Длительность выходных импульсов триггера будет равна ΔТ, причем их амплитуда Im для данного типа триггера постоянна. Поэтому показания магнитоэлектрического прибора РА 1 будут
т.е. шкала микроамперметра может быть градуирована непосредственно в градусах фазового сдвига. Показания не будут зависеть от частоты и уровней измеряемых сигналов.
Погрешность измерения фазового сдвига рассмотренным методом определяется погрешностью преобразования его во временной интервал, не стабильностью выходного тока триггера и погрешностью прибора РА1. Для повышения точности измерения в схему вводятся автоматическую регулировку симметрии ограничения, применяются более сложную триггерную систему, стабилизируют амплитуду выходного напряжения, как это сделано в фазометре Ф2-13. Его основные технические данные: измеряемый угол фазового сдвига φ = 0°... 180° на четырех поддиапазонах : диапазон частот 20 Гц ... 1 Мгц; погрешностью измерения Δφ = (0,015φx + 0,5)° на частотах до 200 кГц и Δφ = (0,02φ+ 1,0)° на более
высоких частотах.
|
.png)
