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.