Файл: Проворов К.Л. Радиогеодезия учеб. пособие.pdf

соответствующей координатной оси, заключенного между началом координат и точкой пересечения этой оси с эллипсом. Для быстрого определения разности фаз этим способом заранее строят сетку коор­ динат (рис. 50) с переменным масштабом, определяемым равенствами

Способ интерференционных фигур можно применять также и для измерения фазового сдвига колебаний разных, но кратных частот. В этом случае интерференционные фигуры (фигуры Лиссажу) будут сложными и определение по ним разности фаз возможно с примене­ нием специальных палеток. Фигуры Лиссажу для некоторых зна­ чений разностей фаз при отношениях частот 3 : 2 показаны на рис. 51.

Другим осциллографическим способом является способ круговой развертки, при котором одно из сравниваемых напряжений расще­ пляется на два. Одно напряжение подается через усилитель сразу на одну пару отклоняющих пластин, а другое предварительно сдви­ гается по фазе на 90° и после этого подается на другую пару откло­ няющих пластин. Отрегулировав усиление так, чтобы предельные отклонения луча в горизонтальной и вертикальной плоскостях были одинаковыми, на экране трубки получат, как было показано выше, круговую развертку. Другое напряжение предварительно преобра­ зуется в импульсы той же частоты так, чтобы определенным значениям фазы соответствовало появление коротких импульсов. Чаще всего формирование импульса осуществляется с помощью ограничения

114

напряжения по амплитуде и дифференцирования в момент перехода напряжения через нуль при его нарастании. Сформированный им­ пульс чаще имеет отрицательную полярность. Если используется электронно-лучевая трубка с центральным электродом, то отрица­ тельный импульс подается на центральный электрод, тогда в круговой развертке, наблюдаемой на экране, появляется «выброс» (рис. 52, а). Если трубка не имеет центрального электрода, то отрицательный импульс подается на управляющий электрод (модулятор) трубки и тогда в моменты прихода импульса электронная пушка будет за­ пираться, а в круговой развертке наблюдаться разрыв (рис. 52, б).

Рис . 52

и 270°. Способ круговой развертки обеспечивает одинаковую точ­ ность измерений, независимо от величины фазового сдвига. Осциллографические способы измерения разности фаз обладают нагляд­ ностью, пригодны для измерения фазовых сдвигов вплоть до высоких частот, но обеспечивают точность не выше 2—3°. При более точных измерениях применяют специальные фазометры, обеспечивающие измерение фазового сдвига с ошибкой 0,5—1°.

Схема простейшего фазочувствительного выпрямителя, приме­ няемого в качестве фазометра прямого отсчета, показана на рис.53,а. Напряжения одинаковой частоты

их = Uml sin coi;

разность фаз которых необходимо определить, подаются на первич­ ные обмотки трансформаторов Т\ и Т2- Под действием этих напряже­ ний в цепи последовательно включенных вторичных обмоток транс­ форматоров наводится электродвижущая сила (э. д. с.)

е ~ ех + е2 = Eml sin töt - f Em% sin (co2 - j - •ф).

Полагая, что соответствующей регулировкой фазометра достиг­ нуто равенство амплитуд Ет1 = Ет2 = Ет, после преобразования полученного выражения получим

где амплитуда суммарной э. д. с.

t/770.

2Е„

1,0

0,8

0,6

ОЛ

0,2

О

Р и с . 53

является функцией искомой разности фаз'ф. Ток в цепи фазометра, определяемый с помощью миллиамперметра тА, зависит от величины сопротивления резистора R и будет пропорционален э. д. с. (161). Положим

шкале миллиамперметра большая точность измерений обеспечивается для разностей фаз г|? > 90°, когда кривая имеет наибольший наклон и малую нелинейность. Для обеспечения одинаковой точности при измерении фазовых сдвигов г)) < 90° путем переключения клемм

I

через 2иг и 2и2, подаются на клеммы 1—1 и 2—2. При распределе­ нии знаков мгновенных напряжений, показанном на рис. 54, через измерительный прибор будет протекать ток

Если вольт-амперные характеристики диодов, образующих мост, идентичны и имеют квадратичный характер

^д =а о +а 1ы + а2"2,

h = O-0+ «1 ("2 — Щ) + «2 ("2

Тогда вместо (163) получим

Среднее интегральное значе­ ние силы тока, на которое реа­ гирует прибор постоянного тока, будет

/ = Aa2UjU2 cos i|) = Ucos г|>, (165)

где / , Uи U2 и U — действующие значения тока и соответствующих напряжений. При постоянных значениях Ux и U2 прибор можно проградуировать в единицах фазового сдвига.

В последние годы для измерения разности фаз стали применять цифровые счетно-импульсные устройства, аналогичные цифровым время-измерительным устройствам, описанным в § 13. Блок-схема цифрового фазометра показана на рис. 55. Генератор счетных им­ пульсов вырабатывает импульсы, частота которых много больше частоты сравниваемых по фазе напряжений. Сравниваемые по фазе напряжения и1 и и2 при помощи формирователей также преобразу­ ются в импульсы, моменты формирования которых соответствуют обычно моментам перехода напряжений через нулевые значения

117

(при возрастании). Следовательно, разность фаз этих колебаний бу­ дет характеризоваться запаздыванием соответствующих импульсов. В начале измерений ключ к разомкнут и на устройство управления сигналы поступают только по одному каналу. С приходом первого импульса по этому каналу устройство управления открывает селек­ тор и счетные импульсы генератора начинают поступать на счетчик

Генератор

счетных

импульсов

Формирователь

импульсиб

Устройство Селектор управления

Счетчик

импульсов

Р и с . 55

импульсов. Второй импульс того же напряжения закрывает вход счетчика. Пусть в этот момент показания счетчика будут N. Они, очевидно, соответствуют периоду Т напряжения иг. После сбрасы­ вания этих показаний ключ к замыкается и сигналы начинают

поступать по обоим каналам. Счет импульсов начинается после при­ хода первого импульса по одному из каналов и прекращается с по­ ступлением первого по другому каналу. Если за это время поступило

ве всегда обеспечивают необходимую точность измерений. Во мно­ гих случаях повышение точности фазовых измерений достигается применением компенсационных методов.

При компенсационном способе одно из сравниваемых напряжений

и і — Uml sin (ùt

r

подводится к индикатору ф а з ы 0 (рис. 56) непосредственно, а другое

иг = Um-sm ((ùt - f г|з)

118