Конспект лекции: Цифровые фазометры (классификация, функциональные схемы, диаграммы работы)

Компенсационные фазометры

Принцип работы: одно из двух синусоидальных напряжений, в данном случае U₂, поступает на фазовращатель ФВ, управляемый кодом с УУ. Фазовый сдвиг напряжения U₃ относительно U₂ изменяется до тех пор, пока U₁ и U₃ не будут синфазны. В процессе уравновешивания в знак фазового сдвига между U₁ и U₃ определяется с помощью фазочувствительного детектора ФЧД, выходной сигнал которого поступает на устройство управления УУ. Алгоритм уравновешивания соответствует кодоимпульсному методу. По окончанию уравновешивания код на входе ФВ выражает фазовый сдвиг между U₁ и U₃ и, соответственно, U₁ и U₂.

Компенсационный метод обладает высокой точностью, но реализуется в ручном режиме.
Применяются для измерения фазового сдвига.

Методы измерения фазы классифицируются:

Измерение фазы за один период

Принцип работы: входные синусоидальные напряжения преобразуются с помощью формирователей F₁ и F₂ в прямоугольные импульсы. После элемента И₁ образуются прямоугольные импульсы длительностью Δt=φ/ω=φ/(2π*f).
Импульсы опорной частоты f₀ от генератора G проходят через элемент И₂ на счетчик СТ в течение интервала времени Δt, тогда количество импульсов N= Δt/T= Δt*f₀. Код числа N поступает на ЦОУ. Сброс счетчика происходит через период. Из полученных выше формул получим:

в радианах N= f0* φ/(2π*f) (1);
в угловых градусах N= f₀* φ/(360⁰*f) (2).

Выражение (1) и (2) выявляют существенный недостаток фазометра по приведенной выше схеме. Недостатком является связь между N и φ, зависящая от частоты измерения. Это означает, что либо такой фазометр можно применять при фиксированной частоте f, либо измерение φ должно сопровождается измерением частоты или периода.

Пусть например будет измеряться период Т. При измерении Δt (временной интервал) получим число N_Δt= Δt*f₀= φ*f₀/(360*f).
При измерении Т получим число импульсов N_Т=Т*f₀=T/T₀; φ=360* N_Δt /N_T. Как видим в данном случае результат измерения не зависит от f и f₀.

Измерение фазы за много периодов

По сравнению с первой схемой здесь введен делитель частоты и логический элемент И₃. Теперь на счетчик поступают пачки импульсов, причем количество импульсов в каждой пачке определяется выражением
N=φ*f₀/(2π*f)=φ*f₀*f/360⁰.

Пачки проходят в течении интервала времени Δt_у, который задается генератором G и делителем частоты: FR, т.е. Δt_у=k*T₀/2=k/(2*f₀), где k – коэффициент деления частоты. В таком случае количество пачек импульсов будет равно:
m= Δt_у/T= Δt_у*f=k*f/(2*f₀).

Если m>>1, то можно пренебречь тем, что на границах Δt_у могут оказаться неполные пачки и считать, что общее количество импульсов, прошедших на счетчик, будет равно N_у=m*N. Так как m= k*f/(2*f₀), то N=f₀*φ/(360⁰*f), тогда N_у=k*φ/720⁰ – это выражение определяет результат измерения фазового сдвига.

Выбор значений k из условия k=720⁰*10^а обеспечивает соотношение N_у=10^а*φ, т.е. φ=N_у*10^-а=g*N_у, где а может принимать значения 0; 1; 2 и т.д.

Внимание! Каждый электронный конспект лекций является интеллектуальной собственностью своего автора и опубликован на сайте исключительно в ознакомительных целях.