МЕТОД ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ

Измерение фазового сдвига методом преобразования во временной интервал основано на алгоритме, описываемом выражением

 ,                                      

где Тх –  период сигнала;

Δtx – интервал  времени, пропорциональный  измеряемому фазовому сдвигу.

Структурная схема фазометра, реализующего метод преобразования фазового сдвига во временной интервал, приведена на рисунке 4, временные диаграммы, поясняющие принцип его работы, представлены на рисунке 3.7.4.

Рисунок 3.7.4 – Структурная схема цифрового фазометра.

Гармонические сигналы U1 и U2 преобразуются с помощью  формирующих устройств  в  последовательность  коротких импульсов U3 и U4 (рисунок 3.7.5), временное положение которых соответствует нуль-переходам входных сигналов из отрицательной области в положительную. Интервал времени Δtx между ближайшими импульсами первой U3 и второй U4 последовательностей будет пропорционален измеряемому фазовому сдвигу φх.

Рисунок 3.7.5 – Временные диаграммы, иллюстрирующие метод преобразования фазового сдвига во временной интервал

Однако, как видно им выражения, для измерения фазового сдвига φх рассматриваемым методом необходимо определить отношение Δtx/Tx. Это отношение наиболее просто определяется как постоянная составляющая периодической последовательности прямоугольных импульсов U (рисунок 3.7.5) в соответствии с выражением

.

Следовательно,                             

.                                            

Зафиксировав с помощью стабилизатора уровня амплитуду прямоугольных импульсов Um на уровне, например, 360 мВ и выделив с помощью фильтра низкой частоты постоянную составляющую периодической последовательности импульсов, получим, что измеренное средне значение напряжения U (например, в мВ) будет равно измеряемому фазовому сдвигу в градусах.

Рассмотренный цифровой фазометр; реализующий метод преобразования фазового сдвига во временной интервал, работает по алгоритму преобразования: фазовый сдвиг – интервал времени – напряжение – цифровой код. Однако в настоящее время широко применяются цифровые фазометры, реализующие алгоритм преобразования: фазовый сдвиг – интервал времени – цифровой код. Целесообразность применения такого алгоритма преобразования очевидна: упрощается алгоритм работы фазометра и, как следствие, появляется потенциальная возможность повышения точности измерения фазовых сдвигов.