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.