186251. lajstromszámú szabadalom • Fázismérő berendezés
3 186251 4 A találmány méréstechnikára vonatkozik, különösen fázismérő berendezésekre, két elektromos jel közötti fázis mérésére oda-vissza számlálással. A találmány szerinti fázismérő berendezés elmozdulást és rezgést mérő lézerinterferenciamérőkben, valamint olyan mérőberendezésekben alkalmazható, ahol a mérendő fizikai érték fáziseltolódásra alakítható át. Az utóbbi években jelentősen fejlődtek a lézerinterferencia eljárások, amelyek az optikai átfedés elvén működnek. Ezekben az eljárásokban a mérendő fizikai érték végeredményben két elektromos jel közötti fáziseltolódás változásra alapul. A fizikai érték mérése közben a fáziseltolódás változhat egy periódus értékével (2 n radián) vagy ennek többszörösével, miközben a fáziseltolódás változásának nagy sebessége frekvencia kétszereződéshez vezet, amely többszáz vagy többezer kiloherz értéket érhet el. Az említett fáziseltolódás méréséhez általában fázismérő berendezéseket oda-vissza számlálással használnak. Ezen berendezéseknek nagy számlálási sebességgel és gyors irányváltással kell működniük, valamint nagy felbontóképesség és amellett nagy üzembiztonság szükséges. Belawin O. W. a „Rádióirányítás alapjai” című, a moszkvai Szovjetszkoje Rádió Kiadó által 1977. évben megjelentetett kiadványának 303. oldalán ismertet olyan fázismérő berendezést, amely fázistolóláncot, két fázis-analóg-átalakítót és hányadosmérőt tartalmaz. A fázis-analóg-átalakítók első bemenetei az első bemeneti jelforrásra vannak csatlakoztatva, az első fázis-analóg-átalakító második bemeneté a második bemeneti jelforrásra és a fázistolóláncon keresztül a második fázis-analóg-átalakító második bemenetére csatlakozik. A fázis-analóg-átalakító kimenetei a hányadosmérő bemeneteire csatlakoznak. Ez a berendezés n radián értéket meghaladó fáziseltolódás mérésére nem alkalmas, mivel a hányadosmérő és az egész berendezés kijelzése csak ± xc radián mérési tartományban egyértelmű. (A hányadosmérő két feszültség viszonyát méri : Aysinç és A0cos(p). A Szabványügyi Kiadó, Moszkva—Leningrád, által 1965-ben kiadott 78. sz. „D. J. Mendelejev Kutató Intézet közleményei” című folyóiratban megjelentetett Zorin D. I. és mások „Vonalméretek mérése interferenciasávok számlálásával” című cikkből ismert olyan fázismérő berendezés, amely fázistolóláncot és két fázisanalóg-átalakítót optikai frekvenciatartományban, Schmitt-triggert, számlálóimpulzus formálót és odavissza számlálót tartalmaz. A fázistolólánc és a két fázis-analóg-átalakító kétcsatornás Homodyn interferométer részét képezik, amelynél a szükséges fáziseltolódást az egyik tükör beállításával lehet elérni, ahol a tükör a fénysugár haladási irányát befolyásolja. A fázis-analóg-átalakítás fénysugárvevőben történik (pl. fotoelektron-sokszorosítókban), amelyben a sugarak energiája és_ fázisa az elektromos áram energiájává és mennyiségévé változik át. A fénysugár haladási irányának változtatásával a vevők kimeneti árama periodikusan változik és egymáshoz viszonyítva tt/2 radiánnal van eltolva. A fázis-analóg-átalakítók kimenetei Schmitt-triggeren keresztül a számlálóimpulzus formálók bemeneteire csatlakoznak, az utóbbi kimenetei odavissza számlálóval vannak összekötve. Ennél a berendezésnél az irányváltás számlálásának kis felbontóképessége van, amely egy interferenciasávot tesz ki (2 % radián), továbbá a számlálás és irányváltás sebessége kicsi (1300 impulzus/másodperc), ami a fázis-analógátalakító kimeneti jelének a frekvencia behatárolására, valamint a számlálóimpulzus formáló és az oda-vissza számláló szerkezeti és kapcsolástechnikai hiányosságaira visszavezethető. Azonkívül a berendezés üzembiztonsága kicsi az impulzusformáló áramkörökben található egyenáramú berendezések sajátos hiányosságai miatt : nullpontvándorlás, zaj — ami a Homodyn mérési eljárásnál is kiküszöbölhetetlen. Az ennél a berendezésnél a felbontás megnövelésére alkalmazott módszer az interferenciasáv tört részének mérése az elektronsugárcső ernyőjén nem automatizálható, miközben a ciklus oda-visszaszámlálás felbontásának megnövelése alapvetően nincs megoldva. Az „Avtrometrija” 1. sz. 1971-es Nowosibirsk kiadásban megjelentetett Koronkewits W. P. és mások „Lézerin terferométerek hosszmérésre” és Kirjanov W. P. és mások „Elektromos számláló- és regisztrálóberendezés lézerelmozdulásmérőhöz” kiadványából ismert olyan fázismérő berendezés, amely fázistolóláncot és két fázisátalakító egységet tartalmaz az optikai frekvenciatartományban. Minden fázisátalakító egység fázisanalóg-átalakítóként Michelson-interferométerben elhelyezett fotovevőt, Schmitt-triggert és két impulzusformálót tartalmaz, ahol a Michelson-interferométer Homodyn kapcsolású. A fotovevőre eső interferáló sugárnyaláb útjában fázistolóláncként negyedhullámú lamella van elhelyezve. A Schmitt-trigger invertáló és nerninvertáló kimenetei a fázisátalakító egység feszültségkimenetei, míg az impulzu sformáló kimenetei impulzuskimenetek. A berendezés impulzuselosztót is tartalmaz, amelynek bemenetei a fázisátalakító egységek kimeneteivel vannak összekötve és az impulzuselosztó kimenetei a digitális regisztráló berendezéssel összekötött oda-vissza számlálóra csatlakoznak. A berendezés késleltető áramkört is tartalmaz. Az oda-vissza számláló szabályozására, a késleltető áramkör az előjel-flip-flop kimenetei és az oda-vissza számláló beállító bemenetei közé van csatlakoztatva, az előjel-flip-flop megadja a mérendő érték előjelét (az oda-vissza számláló beállító bemenetei a számláló flip-flopot logikai „1” és „0” állapotba helyezik). Ennek a fázismérő berendezésnek a hiányossága a kis felbontása, amely n/2 radián, a határolt irányváltás sebessége a lehetséges számlálósebességhez képest, valamint a kis megbízhatósága. Ezek a hiányosságok összefüggnek azzal, hogy a zéró állapot után az oda-vissza számláló átvezérlése a kivonás műveletéről az összeadás műveletre az első összeadás impulzus megjelenésével történik. Ebben a pillanatban a számláló kijelzése hibás és egy bizonyos késleltetéssel helyesbítés történik. A helyesbítéshez szükséges időtartam behatárolja a számlálóimpulzusok megengedett bemeneti frekvenciáját, amely n/2 radián felbontása esetében a Doppler-frekvencia négyszeresét meghaladja. Ennek következtében a fázismérő berendezés megbízhatósága kicsi, amit a számláló elakadásának nagy valószínűsége von maga után és különösen gyakran fordul elő a bemeneti jelek és a megfelelő Doppler-frekvencia közötti fáziseltolódás gyors változásánál. A találmány célja a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése. A találmány feladata, hogy olyan fázismérő berendezést alakítsunk ki, amelynek felbontóképessége, irányváltás sebessége és üzemi megbízhatósága nagyobb ki-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
