Приборы и преобразователи для измерений частоты и фазы

В электронных аналоговых частотомерах применяются в основном два способа измерения частоты. Первый, используемый в области звуковых частот, основан на формировании импульсов, имеющих постоянную площадь, ограниченную кривой импульса тока и осью времени на диаграмме. Частота этих импульсов должна быть равна частоте измеряемого сигнала.

Рис. 6-12. Структурная схема преобразователя частоты в напряжение

Среднее значение напряжения этих импульсов пропорционально измеряемой частоте. Известны схемы измерительных преобразователей частоты в напряжение (ПЧН), реализующие этот способ. Такие преобразователи применяют как в измерительных информационных системах, так и в электронных частотомерах, в которых на выходе ПЧН устанавливают магнитоэлектрический измерительный механизм. Упрощенная схема преобразователя с использованием перезаряда конденсатора показана на рис. 6-12, где ФИ — формирователь импульсов постоянной длительности Dt с частотой fx входного сигнала U, ИСН — источник стабильного напряжения U₀, В — переключатель, С — конденсатор; R — нагрузка, в качестве которой, в частности, может быть использован магнитоэлектрический измерительный механизм. Выходные импульсы формирователя управляют работой переключателя В, поочередно подключая его к ИСН и к нагрузке R. Если постоянные времени цепей заряда и разряда конденсатора подобраны так, что он практически полностью успевает зарядиться от ИСН и разрядиться на R, то среднее значение выходного напряжения будет, где —заряд конденсатора, отдаваемый в нагрузку при каждом импульсе.

Измерительные преобразователи фазы в напряжение могут быть построены по принципу формирования прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна измеряемой фазе. На рис. 6-14 показана упрощенная схема и диаграмма, поясняющая работу такого преобразователя. Схема содержит два формирователя импульсов ФИ₁ и ФИ₂, вырабатывающих короткие импульсы в моменты перехода напряжений U₁ и U₂ через нуль от отрицательных значений к положительным. Сформированные импульсы управляют электронным ключом В, который замыкается при поступлении импульса от ФИ₁ и размыкается при поступлении импульса от ФИ₂. В результате этого на нагрузке выделяются импульсы длительностью t и амплитудой U₀ Среднее значение напряжения этих импульсов .

Электродинамический частотомер. Применяют логометрический измерительный механизм. Схема включения частотомера представлена на рис. 5-18.

Параметры цепи подвижной катушки Б₁ подбирают так, чтобы фазовый сдвиг между током I₁ и напряжением Ux измеряемой частоты был равен 90°.

Подбором параметров цепи неподвижной катушки А, подвижной катушки Б₂ и элементов R₂, L₂ и C₂ добиваются резонанса напряжения в этой цепи при частоте , равной среднему значению диапазона измерений частотомера. При этом угол отклонения подвижной части логометрического измерительного механизма оказывается функцией отношения реактивных сопротивлений в цепях подвижных катушек, т. е. . Следовательно, шкала прибора может быть градуирована в единицах частоты.

Фазометры. Схема включения электродинамического фазометра с логометрическим измерительным механизмом представлена на рис. 5-19.

Если I₁=I₂, а фазовый сдвиг между токами I₁ и I₂ равен углу между подвижными катушками логометрического механизма, то угол отклонения подвижной части прибора равен фазовому сдвигу между током и напряжением в нагрузке Z

Дата добавления: 2014-01-14