Фазометрические устройства на ПАВ

Одним из наиболее распространенных методов измерения сдвига фаз электрических сигналов является компенсационный метод, основанный на применении фазовращателей и нуль-индикаторов. В фазометрических устройствах на ПАВ в качестве фазовращателей используются МЛЗ, расположение отводов которых определяет дискретный либо непрерывный отсчет фазового сдвига радиоимпульсов.

Рисунок - Фазометр с дискретным отсчетом

Фазометр с дискретным отсчетом. На по­верхность звукопровода нанесены две группы идентичных электродных структур, образующих два канала устройства. Входные преобразователи в обоих каналах содержат идентичные ВШП и электрически изолированы. Выходные преобразователи содержат N_П пар ВШП в каждом канале и электрически соединены параллельно. Расстояния между входными пре­образователями и первыми электродами ВШП выходных преобразователей каждого канала равны и определяют началь­ную задержку выходного сигнала t₀. В первом канале группы ВШП выходного преобразователя отстоят друг от друга на одинаковое расстояние l, которое выбирается так, чтобы время задержки сигнала между ними () было не меньше максимальной длительности исследуемых радиоимпульсов. Такой выбор величины l исключает одновременное воздействие импульса упругих колебаний, распространяющегося в звукопроводе, на две соседние группы ВШП.

Электроды ВШП второго канала смещены относительно электродов первого канала, причем величина смещения изме­няется вдоль преобразователя. Если количество пар электро­дов в ВШП N_П, то приращение смещения определяется из соотношения . Смещение электродов в m-й паре выходного преобразователя .

При подаче на вход фазометрического устройства двух ра­диоимпульсов, имеющих произвольный сдвиг фазы , с каж­дой т-й пары электродов выходного ВШП последовательно снимается суммарный электрический сигнал. Вследствие того что смещение электродных решеток в парах возрастает от 0 до , вызываемый этим смещением дополнительный фазовый сдвиг ступенчато изменяется от 0 до 360° и определяется по формуле . Элементарное приращение сдвига фаз , равное шагу ступенчатого отсчета, соответствует при­ращению смещения ВШП и вычисляется как . Существует определенная пара ВШП выходного преобразователя, на которой импульсы складываются в противофазе (с точностью до шага ступенчатого отсчета ), т. е. . Суммарный сигнал максимальной ам­плитуды снимается с пары электродных решеток, обеспечи­вающей синфазное сложение радиоимпульсов.

Фазовый сдвиг входных сигналов определяется по времен­ному положению минимального уровня огибающей выход­ного сигнала фазометрического устройства и может быть найден из соотношения

где Е — символ выделения целой части числа; — время распространения ПАВ вдоль одной группы ВШП.

Выходной сигнал фазометрического устройства наблюда­ется на электронно-лучевом индикаторе.

Фазометр с непрерывным отсчетом. Каждый из выходных преобразователей фазометра с непрерывным отсчетом фазового

Рисунок - Фазометр с непрерывным отсчетом

сдвига представляет собой эквидистантный преобразователь с периодом и , где — частота расстройки каждого канала относительно частоты за­полнения измеряемого радиоимпульса. В этом случае смеще­ние электродов первого канала относительно соответствующих им электродов второго канала изменяется вдоль длины вы­ходного преобразователя. Максимальное смещение для исклю­чения неоднозначности отсчета сдвига фаз не должно превы­шать двух длин волн (рис. 84, б). Входные преобразователи с периодом настроены на частоту в обоих кана­лах.

Если на входы устройства одновременно подать два радио­импульса одинаковой амплитуды с разностью фаз, то с вы­ходного преобразователя снимется сигнал с огибающей, имею­щей минимум в точке, временное положение которой опреде­ляется сдвигом фаз входных радиоимпульсов [28]. Минималь­ный уровень выходного сигнала соответствует пространствен­ному положению тех электродов ВШП первого и второго ка­налов, относительное смещение которых дополняет фазовый сдвиг до 180°. Уровень выходного сигнала, снимаемый с других электродов выходного преобразователя, отличен от нуля и достигает максимума для пары электродов с простран­ственным сдвигом, компенсирующим до 0 (360°).

Пусть на вход устройства поступают импульсы

где — длительность входного сигнала.

Если ,, то отклик каждого канала

Поскольку выходные преобразователи соединены электри­чески, выходной сигнал фазометрического устройства опреде­лится в виде суммы

Учитывая, что и , преобразуем последнее равенство

Временное положение минимума огибающей выходного сигнала определяется из условия

, n=0,1,2,...

Отсюда

Следовательно, в фазометре с непрерывным отсчетом поло­жение минимума огибающей выходного сигнала зависит не только от разности фаз выходных сигналов, но и от их длитель­ности. Поэтому, в отличие от фазометров с дискретным отсче­том, необходима нормировка входных радиоимпульсов по длительности. Фазометрами с непрерывным отсчетом измеря­ют фазовый сдвиг радиоимпульсов, длительность которых соизмерима с длительностью импульсной характеристики выходного преобразователя, что в N_П раз больше (N_П — число секций ВШП) по сравнению с фазометрами с дискретным от­счетом.

Дата добавления: 2014-01-07