6.4. Метод преобразования фазового сдвига в интервал времени

Как уже неоднократно отмечалось, преобразование измеряемой величины в интервал времени очень эффективно при построе­нии ЦИП. Широко применяется этот метод и в фазометрии, являясь основным при проектировании большинства типов ЦФ. Суть метода поясняется рис. 6.10.

Если с помощью ФУ, аналогичных рис. 5.2, преобразовать гар­монические сигналы и (рис. 6.10, а) в короткие импульсы и (рис. 6.10, б, в), соответствующие моментам перехода и U₂ через нуль в положительном направлении, то интервал времени

между ближайшими импульсами (рис. 6.10, г) будет пропорцио­нален . Действительно, по определениям

и

т. е.

(6.12)

Как видно из (6.12), при измерении рассматриваемым методом необходимо определять отношение . Наиболее просто это мож­но осуществить, если значение (называемое еще фазовым интер­валом) будет задано не опорным и интервальным импульсами и (как в измерителях ), а с помощью прямоугольного импульса длительностью . Действительно, из рис. 6.10, г, следует, что в этом случае значение может быть определено как постоян­ная составляющая периодической последовательности прямоуголь­ных импульсов и легко измерено аналоговым или цифровым вольтметром. Если же нужно преобразовать в цифровой код,

то это также легко может быть сделано с помощью селектора, управляемо­го импульсами как стробирующими (по аналогии с ЦЧ). В связи с этим во всех фазометрах, реализующих метод преобразования , предусматривается образование из и периодической последовательности прямоугольных импульсов. Наиболее часто это осуществляется с помощью триггеров, и поэтому такие фазометры называют триггерными. Таким образом, напряжение на рис. 6.10, г — это выходное напряжение преобразователя, струк­турная схема которого показана на рис. 6.11, а.

В практических схемах фазометров могут фиксироваться моменты перехода и через нуль не только в положительном, но и в отрицательном направлениях. Такие фазометры называются двухполупериодными и имеют преобразователь , структурная схема которого показана на рис. 6.11, б, а дополнительные временные диаграммы — на рис. 6.10, д, ж

Р ис. 6.10. Временные диаграммы, поясняющие метод преобразования

а— входные сигналы , и ; б — короткие импульсы, соответствующие моментам пере­хода через нуль в положительном направлении; в — короткие импульсы, соответствую­щие моментам перехода через нуль в положительном направлении; г — импульсы на выходе триггера однополупериодного фазометра; д — короткие импульсы, соответствующие моментам перехода через нуль в отрицательном направлении; е —короткие импульсы, соответствующие моментам перехода через нуль в отрицательном направлении; ж — импульсы на выходе второго триггера двухполупериодного фазометра.

.

Рис. 6.11. Структурные схемы преобразователей триггерных фазометров:

а — однополупериодного; б — двухполупериодного.

Классификация ЦФ аналогична классификации ЦВ (см. § 3.6.1) и ЦЧ (см. § 5.3). Среди них выделяют ЦФ, измеряющие значение за один период (или даже его часть) — неинтегрирующие ЦФ и измеряющие среднее за интервал времени (см. рис. 6.10, г) значение — интегрирующие ЦФ (ИЦФ).