Следящий фазометр (его варианты)

 

ЬСледящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном иэмерейия 0-ЗбО°, дифференциатор, амплитуджйй селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счетчик, входы которого соединенСы с соответствующими выходами ам плитудного селектора, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и выходами 1 еверсивного , о ;г-личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, внего введены дополнительный фазометр , коммутатор, входы которого соединены с выходамиФЭ ометров, компенсатор , входы которого соединены с выходами коммутатора, блок слежения, входы которого соединены соот|ветственно с входами фазометров и выходом компенсатора, а выходы соеди о нены с управляющими входами коммутато- ® /) ра и компенсатора,причем входы дифференциатора и аналого-цифрового реобразователя соединены с выходом компен сатора. а с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОВ И

РЕСПУБЛИН,Здр 401 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3367556/18-21 (22) 11.12.81 (46) 15.07.83. Бюл. И 26 (72) В. И.Гупалов (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И.И.Калинина (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2926058718-21, кл. G 01 R 25/00, 1980.

2. Патент США И 0157500, кл. 324/83, 1979. (54). СЛЕДЯЩИЙ ФАЗОИЕТР (ЕГО ВАРИАНТЫ)

: 57) 1.Следящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерейия 0-360, дифференциатор, ампли- . тудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счетчик, входы которого соеди„„SU„„1029095 иены с соответствующими выходами ам". плитудного селектора, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и выходами реверсивного счетчика, о т-. л и ч à ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный фазометр, коммутатор, входы которого соединены с выходами Ф зометров, компенсатор, входы которого соединены с выходами коммутатора, блок слежения, входы которого соединены соот ветственно с входами фазометров и выходом компенсатора, а выходы соеди" д

1нены с управляющими входами KoMyTaT S ра и компенсатора, причем входы дифференциатора и аналого-цифрового гГреобразователя соединены с выходом компей" С сатора.

29095

2. Следящий фазометр по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок слежения содержит два усилителя-огра", ничителя, три формирователя импульсов, два элемента задержки, два элемента И, триггер и компаратор, причем, входы усилителей-ограничителей соеди нены соответственно с источниками входных сигналов, а выход первого усилителя-ограничителя соединен со входом первого формирователя импуль сов и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с. входом второго формирователя импульсов, выход второго усилителя-ограничителя через второй элемент задерж-. ки соединен с входом третьего форми рователя импульсов, первый вход первого элемента И через инвертор ! соединен с выходом первого формирова теля импульсов; первый вход второго элемента И соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход третьего формирователя импупьсов соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствующими установочными входами триггера,выходы которого соединены с управляющи; ми входами коммутатора и компенсатора, при этом первый вход компарртора соединен с выходом компенсатора,второй вход - с источником опорного напряжения, а выход компаратора соединен с управляющим входом компенсатора.

3. Следящий фазометр по п.1, отличающийся тем, что компенсатор содержит инвертор, два,, элемента И, два ключа, два. нормализатора, аналоговый сумматор и фильтр, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора, а выход фильтра является выходом компенсатора, при этом входы нормализаторов сое,динены с выходами коммутатора, первые входы элементов И соединены с одним из управляющих выходов блока слежения, второй вход первого элемента И соединен со вторым управляющим выходом блока слежения и через инверторсо вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с управляющими входами ключей, входы которых соединены с соответствующими источниками напряжений компенсации, а выходы ключей и нормализаторов . соединены со входами аналогового сумматора.

4. Фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения

0-360, дифференциатор, амплитудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциато а, реверсивный счетчик, соединенный своими входами с выходами амплитудного селектора, и блок индикации, о т л и ч а юшийся тем,что с целью повышения точности измерения,в него введены дополнительный:фазометр, коммутатор, блок слежения, компенсатор, квантователь, ограничитель измерительного времени, счетчик, дополнительный счетчик, преобразователь кода и сумматор, причем входы дополнительного фазометра, первый и второй входы блока слежения соединены со входами основного фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометров через коммутатор соединены со входами квантователя и компенсатора, первый выход блока слежения соединен с управляющим входом ко мутатора, второй выход. блока слежения соединен с первым управляющим входом компенсатора и входом дополнительного счетчи. ка, а третий выход блока слежения соединен со вторым управляющим.входом компенсатора и управляющим входом преобразователя кодов, разряды последнего соединены с выходом дополнительного счетчика, выход квантователя соединен со входом счетчика, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами огра- ., ничителя измерительного времени, один из выходов которого соединен со счетным входом дополнительного счетчика, выход сумматора соединен со входом блока индикации, а входы сумматора соединены с выходами реверсивного счетчика, преобразователя кодов и счетчика, выход компенсатора соединен с третьим входом блока слежения и входом дифференциатоа.

5. Фазометр, содержащий основйои фазометр с диапазоном измерения

0-360, аналого-цифровой прео разователь, блок индикации, соединенный своими входами с выходами аналогоцифрового преобразователя и реверсивного счетчика, о т л и ч а юшийся тем,. что, с целью повышения точности измерения а него введены дополнительный фазометр, коммута= l0

2Я095 / ров соединены с выходом блока первоначальной установки.

7. Фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения тор, компенсатор и блок слежения, причем входы дополнительного фазометра соединены со входами основного фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометров соединены через коммутатор с первым и вторым входами компенсатора, выход последнего соединен со входом блока слежения, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, а второй и третий выходы - с третьим и четвертым входами компенсатора, четвертый и пятый выходы блока слежения соединены со входами реверсивного счетчика, выход компенсатора соединен также со входом аналого-цифрового преобразователя.

6. Фазометр по п.5, о т л и ч аю шийся тем, что блок слежения содержит четыре компаратора, два инвертора, четыре формирователя импульсов, блок .первоначальной установки, два элемента ИЛИ, триггер, элемент И, при этом одни входы компараторов соединены с выходом компенсатора, а другие входы - с соответствующими источниками напряжений и уставок, выходы первого и четвертого компараторов соединены со входами .первого элемента ИЛИ и входами реверсивного счетчика, выход второго компаратора соединей со входами первого инвертора и второго формирователя импульсов и входом элемента

И, выход третьего компаратора соединен, со входом второго инвертора и входом четвертого формирователя импульсов, выходы второго и четвертого формирователей импульсов соединены со входами второго элемента ИЛИ, выход первого инвертора соединен со входом первого формирователя импульсов, выход второго инвертора соеди нен со входом третьего формирователя импульсов и вторым входом элемента И, выход бпока первоначальной установки и выходы первого и третьего формиро. вателей импульсов соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с установочными входами триггера, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и компенсатора, выход элемента И соединен со вторым управляющим входом компенсатора, причем стробирующие входы компарато-»

0-360, блок индикации и реверсивный: счетчик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен дополнительный фазометр, коммутатор, ограничитель измерительного времени, квантователь, компенсатор, блок слежения, счетчик, дополнительный счетчик, преобразователь кода и сумматор, причем входы основного фазометра соединены со входами дополнительного фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометров через коммутатор соединены с первыми и вторыми входами квантователя и компенсатора, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами ограничителя измерительного времени, выход квантователя соединен со входом счетчика, первый выход блока слежения соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока слежения соединен с третьим входом компенсатора и первым управляющим входом дополнительного счетчика,третий выход блока слежения соединен с четвертым входом компенсатора и вторым управляющим входом дополнительного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом ограничителя измерительного времени. а -выход — со входом преобразователя кодов, четвертый и пятый выходы блока слежения соеди-. нены со входами реверсивного счетчи-. ка, входы сумматора соединены с выходами счетчика, преобразователя кодов и реверсивного счетчика, выход сумматора соединен со входом блока индикации. ь

8..фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-360, аналого-цифровой преобра зователь, блок индикации, входы которого соединены с выходами аналогоцифрового преобразователя, о т л ич а ю шийся тем, что,c целью-повышения точности измерения, в него сведены дополнительный фазометр, коммутатор, входы которого соединены с выходами фазометров, компенсатор, входы которого соединены с выходами коммутатора, блок слежения, вход которого соединен с выходом компенсатора и входом аналого-цифрового преобразо". вателя, а выходы соединены с управляеь

1029095 .",им входом коммутатора и компенсирующим входом компенсатора.

9. Фазометр по п.8, о т л и ч а ю-1 шийся тем, что компенсатор содержит два нормализатора, аналоговый сумматор и Фильтр, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора, а выход фильтра является выходом компенсатора, входы нормализаторов соедйнены с выходами коммутатора, входы аналогового сумматора соединены с выходами нормализаторов и выходом блока слежения.

10. Фазометр по Il.8, о т л и ч аю щ и " с я тем, что блок слежения содержит шесть компараторов, первые входы первого, второго и третьего компараторов и вторые входы четверто го, пятого и шестого компараторов соединены соответственно с источниками напряжений уставок, вторые входы первого, второго и третьего компараторов и первые входы четвертого,пятого и шестого компараторов соединены с выходом компенсатора, шесть инверторов, входы которых соединены соответственно с выходами компараторов, пять элементов И,элемент ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, шесть ключей, выходы которых соединены со входом

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазового сдвига в пределах -+2ТК

Известен следящий фазометр, содер- s жащий в каждом канале усилитель-ограничитель., два формирователя импульсов, инвертор, вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя и входом первого формирователя; счетный 1О триггер, вход которого соединен с выходом усилителя ограничителя опорного канала, первый, второй, третий и четвертый элементы И, элементы

ИЛИ, причем второй вход первого и 15 третий вход третьего элементов И соединены с первым выходом счетного триггера, а третьи входы второго и четвертого элементов И - co вторым выходом счетного триггера;норма-,20 компенсатора, входы ключей соединены соответственно с источниками компенсирующих напряжений, управляющий вход второго .ключа соединен с выходом первого компаратора, управляющий вход второго ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, а входы первого эле:мента И соединены с выходом первого инвертора и выходом второго компаратора, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом второго элемента И, а входы второго элемента И соединены с выходом второго инвертора и выходом третьего компаратора, выход третьего элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а входы третьего-,элемента И соединены с выходами третьего и четвертого инверторов, управляющий вход чеTBepтого ключа соединен с вь(ходом четвертого элемента И,.входы которого соединены с выходами пятого инвертора и четвертого компаратора, управляющий вход пятого ключа соединен с выходом пятого элемента И и третьим входом элемента ИЛИ, а входы пятого элемента И соединены с выходом шестого инвертора и выходом пятого ком- паратора, выход шестого компаратора соединен с управляющим входом шестого, ключа лизатор, axon которого соединен с . выходом элемента ИЛИ, а входы последнего соединены с выходами элементов И, фильтр, вход которого соединен с выходом нормали затора, а выход - со входом аналогоцифрового преобразователя, выход последнего соединен со входом индикатора, причем выход инвертора измерительного канала соединен со входом второго формирователя; первый, второй и третий элементы задержки, реверсивный счетчик, первый, второй., третий и четвертый компараторы, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, первый и второй ключи, первый, второй, третий; четвертый и пятый управляющие триггера,дифференциатор и третий и четвертый формирователи, причем выход усили

1029095

- теля-ограничителя опорного канала соединен со входом первого элемента задержки, выход последнего соединен со входами третьего формирователя и второго элемента задержки, 5 выход второго элемента задержки соединен со входом четвертого формирователя, выход которого .соединен с первыми входами первого и четвертого управляющих 30 триггеров, выходы упомянутых триггеров, соединены с первыми. sxoI дами соответственно первого и четвертого элементов И, а вто: рые входы . первого и третьего 1s ! управляющих триггеров соединены с выходом первого формирователя .измерительного канала и первыми еха . дами пятого и шестого элементов И, второй вход пятого элемента И соединен с выходом третьего формирователя, а выход - со вторым входом пятого управляющего триггера, первый выход которого соединен с третьим и вторым входами соответственно первого и вто 25 рого элементов И, второй выход — со вторыми входами третьего и четварто- го элементов И,: а первый вход — с выходом шестого элемента И, второй вход последнего соединен с выходом первого формирователя опорного канала; выход инвертора опорного канала соединен со входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего управляющих триггеров, а вы-. ходы последних соединены с первыми входами второго и третьего элементов

И, а второй вход- второго триггера соединен с выходом второго формирова 4О .теля .измерительного канала и вторым входом четвертого триггера, второй вход индикатора соединен с выходом реверсивного счетчика, первый и втоРой входы упомянутого счетчика соеди- 45 нены с выходами третьего и четвертого компараторов; причем второй вход третьего и первый вход четвертого компараторов соединены соответственно с источниками опорного напряжения

+ч„и -ч„, а первый вход третьего и первый вход четвертого компараторов соединены с выходом дифференциатора, вход которого соединен с выходом фильтра и первым входом первого и вторым входом второго компарато 5 ров, а второй вход первого и первый, вход второго компаратора соединены с источниками. опорного напряжения

+Уо/2, а выходы первого и второго каипараторов соединены соответственно со вторыми входами седьмого и восьмого элементов И. первые входы которых соединены со вторым выходом, пятого управляющего триггера, а выходы — первыми входами соответственно первых и вторых ключей, вторые входы которых соединены с источником опорного напряжения соотвественно +v0/2, -ч, /2, а выходы - со вторым входом фильтра. Приведенное устройство обеспечивает измерение, Фазового сдвига в пределах

2У,ж(1 3.

Г

Недостатком этого устройства явявляется наличие составляющей погреш ности, вызванной нестабильностью элементов задержки, включенных непосред*. ственно в измерительные каналы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является многопериодный фазометр, содержащий фаэометр с диапазоном измерения 0-360 о на выходе которого существует пря- моугольный импульсный сигнал, длительность импульсов которого соответ ствует мгновенному фазовому сдвигу, сглаживающий фильтр, вход которого соединен.с выходом фазометра, дифференциатор, вход которого соединен с выходом сглаживающего фильтра,ампплитудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счетчик, входы которого соединены с соответствующими выходами амплитудного селектора, аналогоцифровой преобразователь, соединенный своим входом с выходом сглаживаю-. щего фильтра, а выходом — с блоком индикации, второй вход блока .индит кации соединен с выходом реверсивного счетчика. Известный фазометр обес печивает измерение фазового сдвига в пределах 2яМ. 21.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная наличием мертвых зон и шумов в тракте сигнала.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в известный следящйй фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-360, дифо ференциатор, амплитудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный .счет1029095 6 чик, входы которого соединены с соответствующими выходами амплитудногс селектора, аналого-цифровой преобра" г. зователь, блок индикации, входы кото рого соединены с выходами аналогоцифрового преобр>зователя и выхода-, мт реверсивного счетчика, введены дополнительный Фазометр, коммутатор> входы которого соединены с выходамй фазометров, компенсатор, входы кото" 10 рого соединены с выходами коммутатора, блок слежения, входы которого соединены соответственно с входами

Фазометров и выходом компенсатора, а выходы соединены с управляющими 15 ,входами коммутатора и компенсатора, причем входы дифференциатора и аналого-цифрового преобразователя ! соединены с выходом компенсатора.

Блок слежения содержит два усилителя-ограничителя, три формирователя импульсов, два элемента задержки, два элемента И,триггер и компаратор, причем входы усилителей-ограничителей 25 соединены соответственно с источником входных сигналов, а выход первого усилителя-ограничителя соединен со входом первого формирователя импульсов и входом первого элемента задержки, выход которого соединен .со уходом второго формирователя импульсов, выход второго усилителя-ограничителя через второй элемент задержки соединен со входом третьего -Формирователя импульсов, первый вход первого элемента И через инвертор соединен с выходом первого формирователя импульсов, первый вход второго элемента, И соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход третьего формирователя импульсов соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствующими установочными входами триггера, выходы которых сое- 41 динены с управляющими входами коммутатора и компенсатора, при этом первый вход компаратора соединен с выходом компенсатора, второй вход - с источником опорного напряжения, а выход компаратора соединен с управ. ляющим входом компенсатора.

Компенсатор содержит инвертор,, два элемента И, два ключа, два нормализатора, аналоговый сумматор 55 и Фильтр, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора, а выход фильтра является выходом компенсатора, при этом входы нормализаторов соединены с выходами коммутатора, первые входы коммутатора, первые входы элементов И соединены с одним из управляющих выходов блока слежения, второй вход первого элемента l) соединен со. вторым управляющим выходом блока слежения и через инвертор - со вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с управляющими входами ключей, входы которых сое-. динены с соответствующими источниками напряжений компенсации а выходы ключей и нормализаторов соединены со входами аналогового сумматора.

Поставленная цель также достигается тем, что в известный следящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-360 дифференциатор, амплитудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счетчик, соединенный своими входами с выходами амплитудного селектора,и блок индикации, введены дополнитель- . ный фазометр, коммутатор, блок слежения, ком енсатор, квантователь, огра; ничитель измерительного времени счетчик, дополнительный счетчик., преобразователь кода и сумматор, причем входы дополнительного фазометра, первый и второй входы блока слежения соединены со входами основного фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометров через коммутатор соединены со входами квантователя и компенсатора, первый выход блока слежения соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока слежения соединен с пер" вым управляющим входом компенсатора и входом дополнительного счетчика, а третий выход блока слежения соединен со вторым управляющим входом компенсатора и управляющим входом преобразователя кодов, разряды последнего соединены с выходам дополнительного счетчика, выход квантователя соединен со входом счетчика, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами ограничителя измерительного времени, .один из выходов которого соединен со счетным входом дополнительного счетчика, выход сумматора соединен со входом блока индикации, а входы сумматора соединены с выходами реверсивного

102909 счетчика, преобразователя кодов и счетчика, выход компенсатора соединен с третьим входом блока слежения и входом дифференциатора.

Поставленная цель достигается тем, что в известный. следящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-360", аналогоцифровой преобразователь, блок индикации, соединенный своими входами с !О выходами аналого-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика,.

:введены дополнительный фазометр, ком; мутатор, компенсатор и блок слежения, причем входы дополнительного фазо- : 15 метра соединены со входами основного фазометра, а выходы основного и до-полнительного фазометров соединены через коммутатор с первым и вторым входами компенсатора,выход последнего 20

:соединен со входом блока слежения, :первый выход которого соединен с уп:равляющим входом коммутатора, а второй и третий выходы - с третьим и . четвертым входами компенсатора,чет- 25 вертый и пятый выходы блока слежения соединены.со входами реверсивнсц.о счетчика, выход компенсатора соединен также со входом аналого-цифрового преобразователя.

ЗО

Блок слежения содеркит четыре компаратора,:два инвертора, четыре формирователя импульсов, блок первоначальной установки, два элемента

ИЛИ, триггер, элемент И, при этом одни входы компараторов соединены с

35 выходом компенсатора, а другие входы с соответствующими источниками уставок, выходы первого и четвертого, комйараторов. соединены со входами первого элемента ИЛИ и входами ревер40 сивного счетчика, выход второго компаратора соединен со входами nepeoro инвертора и второго формирователя импульсов и входом элемента И, выход .

-третьего компаратора соединен со вхо-.

45 дом второго инвертора и входом четвертого формирователя импульсов, выходы второго и четвертого формирова телей импулъсев соединены со входами второго элемента ИЛИ, выход. первого .инвертора соединен G0 входом первого формирователя импульсов, выход второго инвертора соединен со входом третьего формирователя импульсов и вторым входом элемента И, выход блока первона- 55 чальной установки и выходы пбрвого и третьего формирователей импульсов соединены с соответствующими )входами .

5 первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с установочными входами триггера, выходы которого соединены с управляющими входами коммута-,, тора и- компенсатора, выход элемента

И соедин ен со вторым управляющим входом компенсатора, причем стробирую- щие входы компараторов соединены с выходом блока первоначальной установки.

Поставленная цель достигается. тем, что в известный следящий фазометр, со. держащий основной фаэометр с диапазоном измерения О-ЗбО блок индикации и реверсивный счетчик, введены дополнительный фазометр, коммутатор, ограничитель измерительного времени,квантователь, компенсатор, блок слежения. счетчик, дополнительный счетчик, преобразователь кода и сумматор, причем входы основного фазометра соединены со входами дополнительного фазсФ. метра, а выходы основного и дополнительного фаэометров через коммутатор соединены с, первыми и вторыми входами квантователя и компенсатора, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами ограничителя измерительного времени, выход квантова" теля соединен со входом счетчика, первый выход блока слежения соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока слежения соединен с третьим входом компенсатора и первым управляющим входом дополнительного счетчика, третий выход блока слежения соединен с четвертым входом компенсатора и вторым управляющим входом дополнительно-. го счетчика, счетный вход которого соединен с выходом ограничителя измерительного времени, а выход - се входом преобразователя кодов, чет-. вертый и пятый выходы блока слежения соединены со входами реверсивного

:счетчика, входы сумматора соединены . ,с выходами счетчика, преобразователя кодов и реверсивного счетчика, выход сумматора соединен со входом блока

:индикации.

Поставленная цель также достигается тем,что в известный следящий фазометр, содержащий основной фазометр о с диапазоном измерения 0-3бО, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации входы которого. соединены с выходами аналого-циФрового преобразователя, введены дополнительный фазометр, коммутатор, входы которого

1о соединены с выходами Фазометров, компенсатор, входы которого соединены с выходами коммутатора, блок слежения, вход которого соединен с выходем компенсатора и входом аналого-цифрового преобразователя, а выходы соединены с управляющим входом коммутатора и компенсирующим входом компенсатора. (.;омпенсатор содержит два нормализатора, аналоговый сумматор и. Филь ;5ц,10 вход которого соединен с выходом ана логового сумматора, а выход фильтра .является, выходом компенсатора, входы нормализаторов соединены с выходами коммутатора, входы аналогового сум-15 матора соединены с выходами нормализаторов и выходом блока слежения.

Блок слежения содержит шесть компараторов, первые входы первого, второго и третьего компараторов и вторые 20 входы четвертого, пятого и шестого компараторов соединены соответственно с источниками напряжений уставок, вторые входы первого, второго и третьего компаратороа и первые входы четвертого, пятого и шестого компараторов соединены с выходом компенсатора, шесть инверторов, входы которых сое. динены соответственно с выходами. компараторов, пять элементов И, элемент

ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, шесть ключей, выходы которых соединены со входом компенсатора, входы ключей соединены соответственно с источниками компенсирующих напряжений, управляю-з5 щий вход первого ключа соединен с выходом первого компаратора, управляющий вход второго ключа соединен с выходом первого элемента И и первым входом элемента ИЛИ, а входы

40 первого элемента И соединены с выходом первого инвертора и выходом второго компаратора, управляющий

Р" вход третьего ключа соединен с вы ходом второго элемента И, а входы второго элемента И соединены с выходом второго инвертора и выходом третьего компаратора, выход третье-. го элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а входы третьего элемента И соединены с выходами третьего и четвертого инверторов, управляющий вход четвертого ключа соединен с выходом четвертого элемента И, входы которого соединены 55. с выходами пятого инвертора и четвертого компаратора, управляющий вход пятого ключа соединен с выходом пятого элемента И и третьим входом элемента ИЛИ, а входы пятого элемента И соединены с выходом шестого инвертора,и выходом пятого компаратора, выход шестого компаратора соединен с управляющим входом шестого ключа.

На фиг.! приведена структурная схема устройства (п.1 формулы изобретения ); на фиг.2 — пример выполнения блока слежения (п.2 формулы изобретения ); на фиг.3 — пример выполнения компенсатора (п.3 формулы изобретения ), на фиг.4 — структур. ная схема Фазометра (п.4 Формулы изо бретения);на Фиг.5 - схема работы orl раничителя измерительного времени; на фйг.6 — схема работы квантователя; на фиг.7 - структурная схема устройства изобретения ; на фиг.8 - структурная схема блока слежения (п.б формулы изобретения ), на фиг.9 — структурная схема Фазометра (п.7 формулы изобретения ; на. Фиг.10 — то же (n.8 формулы изобретения ); на фиг.11 пример выполнения комп нсатора (п.9 формулы изобретения ), на Фиг.12 - пример выполнения блока слежения.(п.10 формулы изобретения ); на Фиг.13 временные диаграммы работы блока сле жения (п.2 формулы изобретения ); на фиг.14 - фазовая характеристика Фазометра (п,п.1, 4, 5, 7 формулы изобретения); на фиг.15 - фазовая характеристика следящего фазометра (п.8 формулы изобретения ).

Структурная схема следящего Фазометра (Фиг.1, п.1 Формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1, дополнительный фазометр 2, коммутатор 3, входы которого соединены с выходами фазометров 1 и 2, выходы 4 и 5 коммутатора, компенсатор 6, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3, аналого-цифровой преобразователь 7, вход которого соединен с выходом компенсатора 6, блок

8 индикации, дифференциатор 9, амплитудный селектор 10, вход которого соединен с выходом дифференциатора 9, реверсивный счетчик 11, входы которого соединены с выхОдами амплитудного селектора 10, блок 12 слежения, входы 13 и 14 блока 12 слежения соединены со входами фазометров и 2, выход 15 блока 12 слежения сое динен с управляющим входом коммутатора 3; выходы 16 и 17 блока 12 слежения подключены к.управляющим вхоФ

11 10290 дам компенсатора 6, вход 18 блока 12 слежения соединен с выходом компенса тора 6, вход 18 блока 12 слежения соединен с выходом компенсатора 6, и входом дифференциатора 9, входы блока индикации 8 соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя 7 и выходами реверсивного счетчика 11.

Блок 12 слежения (Фиг.2 > п.2 Фор- 10 мулы изобретения ) содержит усилительограничитель 19, вход которого соединен с входом 13 блока 12 слежения, усилитель-ограничитель 20, вход кото . рого соединен с входом 14 блока 12 слежения, первый формирователь 21 импульсов, вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя 19, второй формирователь 22 импульсов, третий формирователь 23 им.пульсов, первый элемент 24 задержки, вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя 19, а выход - со входом второго Формирователя 22 импульсов, второй элемент

25 задержки, вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя 20, а выход - со входом третьего

Формирователя 23 импульсов;инвертор 26, вход которого соединен с выходом первого формирователя 21 импуль. сов, первый элемент И 27, первый вход которого соединен с выходом инвертора

26, а второй вход - c выходом третье. го Формирователя 23 импульсов, второй элемент И 28, первый вход которого подключен к выходу второго Формирователя 22 импульсов, а второй вход— к выходу третьего формирователя 23 импульсов, триггер 29, вход установки в "1" которого соединен с выходом

40 первого элемента И 27, а выход установки в "О" - с выходом второго элемента И 28, причем прямой выход триггера 29 - с выходом -l6 блока 12 слежения;компаратор 30,первый вход которо. го соединен с входом 18 блока 12 слежения,второй вход - .с источником опорного напряжения Ч,а выход компаратора 30 соединен с выходом 17 блока 12 слежения. 50

Компенсатор 6 (фиг.3, п.3 Формулы изобретения) содержит инвертор 31, вход которого соединен с выходом 17 блока 12 слежения, первый элемент "

И 32, второй элемент И 33, первый 55 вход которого соединен.с первым входом первого элемента И 32 и выходом

16 блока 12 слежения,а второй вход с выходом инвертора 31; второй вход первого элемента И 32 соединен со входом инвертора 31, первый ключ

34, вход которого соединен с.источником напряжения +Чо, а управляющий вход — с выходом первого элемента

И 34; второй ключ 35, вход которого соединен с источником напряжения -Ч а управляющий вход — с выходом второго элемента И 33; первый нормализатор 36, вход которого соединен с источником опорного напряжения 4о, а управляющий вход — с выходом 4 коммутатора 3; второй нормализатор 37, вход которого подключен к источнику опорного напряжения Чо, а управляющий вход - к выходу 5 коммутатора 3; аналоговый сумматор 38, входы которого соединены с выходами первого и второго нормализаторов 36 и 37 и выходами первого и второго ключей 34 и

35; Фильтр 39, вход которого подключен к выходу аналогового сумматора

38, а выход является выходом компенсатора 6.

Следящий фазометр (фиг.4, п.4 формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1; дополнительный фазометр

2; коммутатор 3, входы которого соединены с выходами фазометров 1 и 2, выходы 4 и 5 коммутатора 3, компенсатор 6, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3 блок 8 индикации, дифференциатор 9, вход ко-торого подключен к выходу компенсатора 6;амплитудный селектор 10,вход которого соединен с выходом дифференциатора 9; реверсивный счетчик ll, входы которого соединены с выходами амплитудного селектора 10; блок 12 слежения; входы 13 и 14, блока 12 слежения соединены со входами фазометров 1- и 2; выход 15 блока 12 слежения соединен с управляющим входом коммутатора 3; выходы 16 и 17 блока 12 слежения подключены к управляющим входам компенсатора 6; вход 18 блока 12 слежения соединен с выходом компенсатора 6; квантователь 40, входы которого соеди. иены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; блок 41 ограничения измерительного

ыремени выходы 42 и 43 блока 41 ограничения измерительного времени соединены с квантующими входами квантователя 40; счетчик 44, вход которого подключен к выходу квантователя 40; дополнительный счетчик 45, вход которого соединен с выходом 43 блока

41 ограничения имзерительного времеv 3 1029 ни, а управляющий вход счетчика 45 соединен с выходом 16 блока:12 слежения; преобразователь 46 кода, входы которого соединены с выходами дополнительного счетчика 45, а управляющий вход соединен с выходом 17 блока 12 слежения; сумматор 47, входы которого соединены с выходами счетчика 44, преобразователя 46 кодов и реверсивного счетчика 11, а выходы !О сумматора 47 подключены ко входам, блока индикации 8.

Блок 41 ограничения измерительноного времени (фиг.5 ) содержит генератор 48 счетных импульсов; элемент 15

49 совпадения, первый вход которой соединен с выходом генератора 48; делитель 50 частоты, вход которого соединен с выходом элемента 49 совпадения; триггер 51, вход которого соединен с выходом элемента 49 совпадения, триггер 51, вход которого соединен с выходом делителя 50 частоты, а выход соединен со вторым входом элемента 49 совпадения; вто- 25 рой триггер 52, вход которого соединен с выходом элемента 49 совпадения, два формирователя 53 и 54 квантующих импульсов, входы которых соединены с выходами второго триггера 52, а выходы формирователей являются выходами 42 и 43 схемьг 41 ограничения измерительного времени.

Квантователь 40 (фиг.6) содержит два элемента И 55 и 56, первые входы которых соединены соответственно с

35 выходами 4 и 5 коммутатора 6, а вторые входы - с выходами 42 и 43 схемы

41 ограничения измерительного времени, элемент ИЛИ 57, входы которого соедине-, „40 ны с выходами элементов И 55 и 56, а выход является выходом квантователя 40.

Структурная схема следящего фазометра (Фиг.7, п.5 формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1, . дополнительный фазометр 2, входы которого

45 соединены со входами основного фазометра 1, коммутатор 3, входы которого соединены с выходами основного и дополнительного фазометров 1 и 2,выходы 4 и 5 коммутатора 3, компенсатор

6, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; аналого-циф, ровой преобразователь 7, вход которо го соединен с выходом компенсатора

Ь; блок 8 индикации 8; реверсивный

;счетчик 11, выходы которого соединены со входами блока индикации 8; причем выходы аналого-цифрового.

095 14 преобразователя 7 соединены со входами блока 8 блок 12 слежения, вход которого соединен с выходом компенсатора 6 выход 15 блока 12 слеже :ния соединен с управляющим входом коммутатрра 3, выходы 16-и 17 блока

12 слежения соединены соответственно с управляющими входами компенсатора 6, выходы 58 и 59 блока 12 слежения соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика 11.

Блок 12 слежения фиг.8, п.Ь фор мулы изобретения ) содержит четыре компенсатора 60, 61, 62 и 63, два инвертора 64 и 65, блок 66 первоначальной установки, четыре формирователя 67, 68, 69 и 70 импульсов; два элемента ИЛИ 71 и 73; триггер 72; элемент И 74; четыре напряжения уста.

d Vo 3Vo Ч, Мо вок о, О, О и о первый вход

2 2 2 2 первого компаратора 60 соединен с источником 5Ч /2, а второй вход— со входом 18 блока 12 слежения.Первый вход второго компаратора 61 соединен с источником 3ЧО/2, а второй вход - со .входом 18 блока 12 слежения,.

Первый вход третьего компаратора 62 соединен со входом 18 блока 12 слежения, а второй вход — с источником

Ч /2. Первый вход четвертого компа ратора 63 соединен со входом 18 блока

12 слежения, а второй вход — с источником -Ч /2. Выходы первого и четвертого компараторов 60 и 63 соединены с входами первого элемента

ИЛИ 71 и выходами 58 и 59 блока 12 слежения. Выходы блока 66 первоначал ной установки соединены со входом элемента ИЛИ 71 и входами стробирования компараторов 60, 61, 62 и 63.

Выход второго компаратора 61 соединен с входами первого инвертора 64, второго формирователя импульсов 68 и первым входом элемента И 74.

Выход третьего компаратора Ь2 соединен со входами второго инвертора 65 и входом четвертого формирователя 70 импульсов. Вход первого формирователя

67 импульсов соединен с выходом перво»

ro инвертора 64, а выход первого формирователя 67 — оо входом первого элемента ИЛИ 71. Вход третьего формирователя 69 импульсов соединен с выходом второго инвертора 65 и вторым входом элемента И 74, а выход третьего формирователя 69 соединен со входом первого элемента ИЛИ 71. Выходы второго и четвертого формирсвателей 68 и 70 15 1029 соединены со входами второго элемента

ИЛИ 73, а выход элемента ИЛИ 73 соеги. нен со входом установки в "0" триггера 72 Выход nepeoro элемента ИЛИ

71 соединен со входом установки в

"единицу" триггера 72. Выходы триггера 72 соединены соответственно с управляющими выходами 15 и 16 блока слежения. Выход элемента И 74 является управляющим выходом 17 10 блока 12 слежения.

Следящий. Фазомет р (фиг. 9, и. 7 формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1; дополнительный

Фазометр 2, входы которого соединены .со входами основного фазометра 1, коммутатор 3, входы которого соединены с выходами фазометров 1 и 2; выходы 4 и 5 коммутатора 3;компенса тор 6, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; блок индикации 8, реверсивный счетчик 11, блок 12 слежения, вход 18 которого соединен с выходом компенсатора 6, выход 15 блока 12 слежения соединен с управляющим входом коммутатора 3; выходы 16 и 17 блока 12 слежения соединены соответственно с управляющими входами компенсатора 6; кван тователь 40, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; блока .41 ограничения измерительного времени, выходы 42 и 43 которого соединены с квантующими зходами квантователя 40 дополнительный счетчик 45, вход которого соединен с выходом 43 блока 41 ограничения измерительного времени, а управляющий вход дополнительного счетчика соединен с выходом

16 блока 12 слежения, преобразователь

46 кода, входы которого соединены с выходами счетчика 45, а управляющий вход соединен с выходом 17 блока 12 слежения, сумматор 47, входы которого. соединены с выходами счетчика 44, преобразователя кодов 46 и реверсив- 45 ного счетчика 47, а выходы сумматора соединены со входами блока индикации

8; выходы 58 и 59 блока 12 слежения соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика.

Структурная схема следящего фазо- метра (фиг.10, п.8 формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1 дополнительный фазометр 2, входы которого соединены со входами основного фазометра 1, коммутатор 3, входы которого соединены с .выходами фазометров 1 и 2; выходы 4 и 5 коммута095 16 б

:тора 3; компенсатор 6, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; аналого-цифровой преобразователь 7, вход которого соедйнен с выходом компенсатора -6; блок индика-. ции 8, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя 7 блок 12 слежения, вход которого соединен с выходом компенсатора 6; выход 15 блока 12 слежения ,соединен с управляющим входом ком;мутатора 3; выход 75 блока 12 слежения соединен с компенсирующим входом . компенсатора 6.

Компенсатор 6 (фиг.11, п.9 фоомулы изобретения ) содержит первый нормализатор 76, вход которого соединен с источником опорного напряжения U a о управляющий вход — с выходом 4 коммутатора 3, второй нормализатор 77,вход которого соединен с источником опорного напряжения Vo,. а управляющий вход - .с выходом 5 компаратора 3; аналоговый сумматор 78, входы кото- рого соединены с выходами нормализаторов 76 и-77 и компенсирующим выходом 75 блока 12 слежения, фильтр 79, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора 78, а выход является выходом компенсатора 6.

Блок 12 слежения (фиг. 12, п.10 формулы изобретения ) содержит шесть компараторов 80, 81, 82, 83, 84 и

85, первые входы первого второго и третьего компараторов (80, 81 и 82) и вторые входы четвертого, пятого и шестого компараторов (83, 84 и 85 ) соединены соответственно с уставками напряжений +7Ч„/Z; +5V0/2; +3Ч„/2;.

+V

12 слежения, шесть ключей 97, 98, 99, Я1, 102 и 103,. входы которых соединены соответственно с компенсирующи-. ми источниками напряжения 3Ч ; 2V

Vo V î 2V îî 3Vo а выход

17 10290

97, 98, 99, 101, 102 и 103 объединены с выходом 75 блока 12; управляющий вход первого ключа 97 соединен с выходом первого компаратора 80; управляющий вход второго ключа 98 соединен с выходом первого элемента И 92; управляющий вход третьего ключа 99 соединен с выходом второго элемента.

И 93; управляющий вход четвертого ключа 101 соединен с выходом четвер- 10 .того элемента И 95; управляющий вход пятого ключа соединен с выходом пятого элемента И 96; управляющий вход шестого ключа соединен с выходом шестого компаратора 85; первый вход пер- 5 вого элемента И 92 соединен с выходом, второго компаратора 81, а второй вход -с выходом первого инвертора 86; первый вход второго элемента И 93 соединен с выходом второго инвертора

87, а второй вход — с выходом треть-. его компаратора.; первый вход третьего элемента И 94 с выходом третьего инвертора 88, а второй вход — с выхо-. дом четвертого инвертора 89 первый вход четвертого элемента .И 95 соединен с выходом четвертого компаратора

83, а второй вход — с выходом пятого инвертора 90; первый вход пятого элемента И соединен с выходом пятого компаратора Ы4, а второй вход — с выходом шестого инвертора 91.

Слецящий фазометр, структурная схема которого приведена на фиг. 1, работает следующим образом.

При включении коммутатор 3 подключает к входам компенсатора 6 выходы основного фазометра 1. Далее, в зависимости от области изменения фазового сдвига, блок 12 слежения осуществляет управление ком40 мутатором 3 и компенсатором 6. Фазовая характеристика основного фазометра 1, фазовые интервалы которого образованы одноименными нуль-переходами, представляет собой пилообраз45 ную кривую, которая имеет разрывы в точках + 2_#_М. Фазовая характеристика дополнительного фазометра 2,фазовые интервалы которого образованы разноименными нуль-переходами, смещена

Относительно фазовой характеристики основного фазометра 1 на 7i и имеет разрывы в точках +У (21<+1).

Компенсатор 6 (фиг.3 ) осуществляет нормирование по амплитуде импульс- 55 ных сигналов, поступающих с выходов коммутатора 3, сглаживание нормализованных сигналов и вводит компенсирую.

95 18 щее напряжение при переходе от работы с основным фазометром 1 к работе с дополнительным фазометром 2, в

Соответствии с управляющими сигналами, вырабатываемыми блоком 12 слежения. Напряжение нормализации Чо . Напряжения компенсации +Ч ои -Vo. Суммирование нормализованных сигналов и напряжения компенсации осуществляется аналоговым сумматором 38. Частота среза фильтра 39 нижних частот выбирается с учетом скорости изменения фазового сдвига сигнала.

Подключение компенсирующих напряже- ний осуществляется ключами 34 и 35.

Если на входе 16 "1", то в зависимости от сигнала на входе .17, подклю чается одно из компенсирующих напряжений (+Ч или -Vo). А если на выходе 16 "0", напряжение компенсации равно нулю.

Блок 12 слежения (фиг.2 ) работает следующим образом.

Если импульсы с выхода формирователя 23 (фиг.13е)находятся вне эоны импульсов с выхода формирователя

22 (иг.133), то триггер 29 установлен в "1" и к выходам 4 и 5 коммутатора

3 подключены выходы основного фазометра 1. Если хотя бы один из импульсрв, с выхода формирователя. 23 фиг. 13е войдет в зону импульсов с выхода формирователя 22 (фиг.13 3), то триггер 29 установится в "0" и к выходам 4 и 5 коммутатора 8 подключатся выходы дополнительного фазометоа 2. Одновременно в зависимости от сигнала на выходе 17 компаратора

30, компенсатор 6 подключит соответ- ствующее компенсирующее напряжение (+Чо или -V<). Если импульсы с выхода формирователя 23 (фиг.13е)выйдут за пределы зоны импульсов с выхода формирователя 21 (фиг. 13 с ), то триггер 29 установится в "1" и к выходам 4 и 5 коммутатора 3 подключатся выходы основного фазометра

1. Рассмотрим работу следящего фаэометра по фаэовой характеристике, пред ставленной на фиг.14.

Переход от работы с основным фазометром 1 к работе с дополнительным фазометром 2 осуществляется в точках

Ь и с,а переход от работы с дополни-, тельным фазометром 2 к работе с основным фазометром 1 - в точках а,с, В,f. Причем переходы с точки с в точ ку.d и с точки f в точку 4 .происхоо ФУ

-2У,2

19 10290 дят скачком. Амплитуда скачка напряжения на выходе компенсатора составляет 2М . Постоянная времени дифференциатора 9 выбирается с учетом переходной характеристики фильтра 39

При этом сигнал на выходе дифференциатора 9 принимает макримальное по амплитуде значение лишь в моменты скачка напряжения на выходе фильтра

39, а при других, более медленных to изменениях напряжения на выходе компенсатора 6 (фильтра 39), сигнал дифференциатора много меньше уставок напряжений амплитудного селектора 10.

В момент скачка амплитудный селектор 10 Формирует на одном из выходов импульс, который изменяет со. держимое. реверсивного счетчика 11, и тем самым отслеживает цикл, в ко. тором происходит изменение фазового сдвига.

Длительность импульсов на выходе формирователя 22 (фиг.13с3 должна быть больше ширины мертвой зоны основного фазометра 1. Ширина мерт- 25 вой зоны зависит от длительности переключающих импульсов, быстродействия триггеров, соотношения сигнал/ шум, а также частотного спектра шума. Время задержки элемента 24 должно превышать величину фазовых флюктуаций, вызванных шумами. Длительность импульсов на выходе форми-. рователя 21 (фиг.13с) равна сумме удвоенного времени задержки элемента 24 и длительности импульсов с вы35 хода формирователя 22. Время задержки элемента 25 равно половине длительности импульсов с выхода формирователя 21. Длительность

: импульсов с выхода формирователя .

23 выбирается .минимальной, но

: достаточной для четкой работы

29 по установочным входам. Выбор длйтельностей импульсов с выходов формирователей 21 и 22 и времени задержки элемента 25, приведенный выше, применим для следящего фазометра., ра ботающего в,широком диапазоне частот.

Для фазометра, предназначенного для работы на фиксированной частоте, целесообразно длительность импульсов 1 с выхода формирователя 21 положить равной половине периода сигнала, время задержки элемента 25 - четверти периода сигнала, а длительность импульсов с выхода формирователя 22 - разности длительности импульсов с вы хода формирователя 21 и удвоенного

95 20 времени задержки элемента 24. Это позволяет использовать в работе тольI ко центральные участки фазовых характеристик основного и дополнительного фазометра 1 и 2, на которых мала систематическая составляющая погрешности, вызванная фазовыми флюктуациями и разрывным .характером фазовых характеристик основного и дополнительного фазометров 1 и 2. Для основного фазометра .1 систематическая составляющая погрешности имеет вид

Для дополнительного фазометра 2 . систематическая составляющая погрешности будет определяться следующим выражением

-ЗУ Л

Ъ где,i(y) — плотность распределения фазовых Флуктуаций.

Для симметричных законов определения фазовых флюктуаций характерно то, что систематическаясоставляющая очень мала на центральных участках фазовых характеристик и значительна и резко возрастает по мере приближения к точкам разрыва фазовых характеристик.floэтому оптимальным с точки зрения ми» нимума систематической составляющей погрешности является такой выбор то-, чек перехода от работы основного фазометра 1 к работе дополнительного фазометра 2, когда они равноудалены от точек разрыва фазовых характеристик. Такими точками являются точки, удаленные от точек разрыва на Л/2. Во время скачка напряжения на выходе компенсатора. 6 осуществляетсл блокировка запуска аналого-цифрового преобразователя.7. Отставание переключения с основного фазометра 1 на дополнительный. фазометр 2 по отношению к мгновенному фазовому сдвигу равно времени задержки элемента 25, длительность которого не превышает четверти периода сигнала. Приращение сдвига фаз за период сигнала, как правило достаточно мало, поэтому компенсация отставания переключения легко достигается расширением импульс сов с выхода формирователя 22.

21 1029

Следящий фазометр, представленный на фиг.4, работает следующим образом.

Часть схемы, включающая основной и дополнительный фазометры 1 и 2, коммутатор 3, компенсатор 6, дифференциатор 9, амплитудный селектор 10. реверсивный счетчик 11 и блок слежения 12, работает аналогично такои же части схемы, приведенной на фиг. 1 10 и описанной выше. Отличие работы (фиг.4 ) заключается в том, что аналого-цифровое преобразование, усреднение внутрициклового фазового сдвига и компенсация осуществляется в цифровом аиде.

Импульсы с выходом 4 и 5 коммутатора 3 поступают на входы квантователя 40 (фиг.6 ), в котором осуществляется заполнение фазовых

20 интервалов квантующими импульсами.

Блок 41 ограничения измерительного времени (фиг.5) предназначен для задания измерительного времени и формирования последовательностей квантующих импульсов, сдвинутых на полпериода частоты квантования. Это обусловлено необходимостью квантования двух последовательностей фазовых интервалов, импульсы которых перекрываются во времени, и подсчета импульсов с выхода квантователя 40 одним счетчиком 44. Емкость счетчика 44 -. равна 2N, а емкость дополнительного счетчйка 45 - йр,где й,- количестso квантующих импульсов на каждом из выходов 42 и 43 блока 41 ограничения . измерительного времени, поступающих за время измерения Т. Дополнительный счетчик 45 предназначен для под40 счета компенсирующего количества импульсов. Счетчик 45 находится в рабочем состоянии при "1" на шине

16 и блокируется (по входу ) при "0" на шине 16. Преобразователь кода 46 передает содержимое счетчика 45 в прямом коде при "1" на шине 17 и в дополнительном коде при "0" на ши не 17. При работе с основным фазо- . метром 1 с выхода квантователя 40 на вход счетчика 44 за время измерения Т поступает й„= 7 Nð импульсов, М

1 Л где Ч - твнущий внутрйцикловой фазовый сдвиг. При этом дополнительный счетчик 45 заблокирован и обнулен.

Если во время цикла измерения происходит переключение с работы основных фазометров 1 на работу с дополнительным фазометром 2, то возмож.

095 22 ны две ситуации: переход осуществлю ется в области больших углов сдвига фаз(т ) Ji); - переход происходит в области больших углов сдвига фаз (т Ji ); — переход происходит в области малых углов, Ч с У ).

-а 1

В первом случае на вход счетчика

44 поступает я = — — Г+ — — (Т- ) о +У о

1 Jj Т Ti T импульсов, где i - время работы с основным фаэометром 1 в цикле измерения. На дополнительный счетчик 45, который деблокируется в момент переключения, поступает и >= — Р (Т - Т) импульсов. При этом на шине 17 бло" ка 12 слежения будет "1" и преобразователь 46 кода передаст содержимое . счетчика 45 на входы сумматора 47 в прямом коде, Во втором случае на счетчик .44 поступает д — +

","р„

ji т

Ч-7 йо

+ — р (T ) импульсов. На шине 17 будет "0" и преобразователь кода 46 пе1 редаст содержимое счет ика 45 в дополнительном коде. Во всех приведенных случаях суммарный результат измерения внутрициклового фазового сдвига имеет вид и = и + й2= — N Ч

2 7 o

При переходе во время цикла измерения с работы с дополнительным фазометром 2 с компенсацией к работе с основным фазометром 1 счетчик 45 бло-кируется, а его обнуление осуществля-. ется при подготовке к следующему циклу измерения. При скачке напряжения на выходе компенсатора 6 осуществляется блокировка и обнуление счетчиков

44 и 45 и установка в исходное состоя" ние блока 41 ограничения измерительного времени. Блок 12 слежения (фиг.2 ) и компенсатор 6 (фиг.3) описаны выше.

Следящий фазометр, представленный на фиг.7, работает следующим образом.

При включении коммутатор 3 подключает к шинам 4 и 5 выходы основного фаэометра 1.. Одновременно в реверсивный счетчик 11 записывается по установочным входам номер первоначального цикла (в простейшем случае нулевой ). На выходе компенсатора 6 устанавливается постоянное напряжение, пропорциональное усредненному значению мгновенного фазового сдвига.

На этом заканчивается предустановка прибора и начинается режим слежения.

Блок 12 слежения (фи .8) осуществля23 10290 ет сравнения напряжения с выхода компенсатора 6 (фиг. 3) с- напряжениями уставок, которые выбираются из условия минимума систематической составляющей погрешности следящего фазометтра и соответствуют следующим значениям фазового сдвига -90, +90

+270 и +456

Из приведенных выше выражений для систематической составляющей погреш-. 10 ности основного и дополнительного

Фазометра 1.и 2 видно, что в указанных точках систематические составляю-. щие погрешности равны по модулю.

В остальных точках используемых цент- 15 ральных участков Фазовых характеристик как основного, так и дополнительного фазометров 1 и 2 систематическая составляющая погрешности меньше по абсолютной величине, чем в ука- 20 занных точках перехода, следовательно, и систематическая составляющая погрешности следящего фазометра принимает свои максимальные по модулю значения лишь в точках перехода (-90, +90, +270 и +450 о )

Блок 66 первоначальной устандвки осуществляет подготовку прибора к работе как при включении прибора,так и по желанию оператора. При этом ЗО на выходе блока 66 формируется импульс, длительность которого больше времени переходного процесса в компенсаторе 6,.который через, элемент, ИЛИ 71 устанавливают триггер 72 в

"1". Одновременно импульс с выхода блока 66 осуществляет запрет сравнения (по входам стробирования ) ком параторов 60, 61, 62 и 63 {на выходах всех компараторов "нули" ).

";осле выработки усредненного зна-. чения фазового сдвига основного фазометра 1 на выходе фильтра 39 компенсатора 6 (Фиг.3) снимается запрет сравнения компараторов (60, 61, 62 45 и 63 ) и начинается процесс слежения.

Ори этом возможны три ситуации: текущий фазовый сдвиг находится в пределах от 90 до -270;. текущий фазовый сдвиг больше 270 ; текущий фазовый сдвиг меньше 90

В первом случае на выходах всех компараторов будут "нули" и устройство остается в прежнем состоянии (на шины 4 и 5 подключены выходы 55 основного фазометра 1).

Во втором случае,.после снятия запрета сравнения, на выходе второ95 24 го компаратора 61 формируется н1".

Формирователи 67, 68, 69 и 70 по переднему фронту (переход из "О" в "1" ) формируют импульсы, длитель- ность которых достаточная для переключения триггера 72 по установочным входам. На выходе формирователя 68 формируется импульс, который через элемент ИЛИ 73 устанавливает триггер 72 в "О".

На.входы компенсатора 6 подключаются выходы дополнительного фазометра 2. На выходе 17 элемента И 74 устанавливается "1", которая является разрешением для подключения положительного напряжения компенсации

+Чв. В третьем случае, после снятия запрета сравнения, на выходе треть его компаратора 62 формируется

"1".,Формирователь 70 формирует импульс, который через элемент ИЛИ 73 устанавливает триггер 72 в "О" . Коммутатор 3 подключает на входы 4 и 5 компенсатора 6 выходы дополнительного фазометра 2. На выходе элемента И 74 будет "О", поэтому компенсатор 6 подключает через ключ 35 напряжение компенсации -V . Далее, если фазовый . сдвиг, изменяясь, достигнет значения о

450, то на выходе первого компаратора 60 Формируется ".1", которая устанавливает триггер 72 в "1". На входы

4 и 5 компенсатора подключаются выходы основного фазоиетра 1. На выходе

Фильтра 39 компенсатора 6 начинается переходный процесс (скачок ). На выходе компаратора 60 снова устанавливается "О". Импульс„ сформированный на выходе компаратора 60 (выход

58 ), добавляет единицу к содержимому реверсивного счетчика 11, тем самым отслеживается циклический переход.

Аналогично, если фазовый сдвиг, измеа няясь, достигает значения — 90, то на выходе четвертого компаратора 63 устанавливается "1", которая через элемент ИЛИ 71 устанавливает- триггер

72 в "1". На выходе компенсатора 6 начинается переходный процесс. На выходе компаратора 63 снова устанавливается "0". Сформированный таким образом на выходе 59 импульс вычитает из содержимого реверсивного счетчика .1 l единицу. Если фазовый сдвиг был больше, чем 270 работал дополнительный фазометр 2 с положи- . тельной компенсацией ), затем фазовый сдвиг стал уменьшаться и достиг.

1029095

25 точки перехода (270 ),то на выходе компаратора 61 происходит переход с "1" на "0". При этом формирователь

67 Формирует импульс, который переключает триггер 72 в "1". Аналогично, если Фазовый сдвиг был меньше 90 (работал допалнительный фаэометр с от- рицательной компенсацией ) и, увеличиваясь, достиг точки перехода (90 ), то на выходе компаратора 62 наблюдается переход из "1" в "0". При этом формирователь 69 формирует импульс, который йереключает триггер

72 в "1". При переходном процессе (скачке )на выходе компенсатора 6, проходящем с уровня 5Чо/2 на уровень Vp/2, Формирователь 67 формирует импульс, подтверждающий переход на основной фазометр 1. Аналогично, при скачке -V /2 на 3Мо!2 формирователь 69 формирует импульс, подтверждающий переход на основной фазометр 1. При настройке следящего фаэометра (Фиг.7 ) значения уставок смещают от значений, указанных выше, на величину, исключающую при переходном процессе на выходе компенсатора

6 сквозной переход от работы дополнительного фазометра 2 с одной компенсацией к работе дополнительного фаэометра 2 с другой компенсацией. Для увеличения устойчивости работы блока 12 слежения компаратора 60, 61, 62 и 63 охвачены неглубокой положительной обратной связью, что позволяет увеличить. естественный гистерезис срабатывания - отпускания компараторов. Во время скачка напряжения на выходе компенсатора 6 осуществляется блокировка запуска аналого-цифро ваго преобразователя 7.

Следящий фаэометр, приведенный на фиг.9, работает следующим образом.

Выше описаны как аналоговая часть устройства, включающая основной и дополнительный фазометры 1 и 2, коммутатор 3, компенсатор 6 (фиг.3), блок 12 слежения (фиг.8 ) и цифровая часть устройства, включающая квантователь 40 (фиг.6 ), блок 41 ограничения измерительного времени (фиг.5), счетчик 44, дополнительный счетчик

45, преобразователь 46 кода, сумматор 47, индикаторный блак 8 и реверсивный счетчик.

26

Рассмотрим работу устройства с точки зрения взаимодействия ее частей.

При включении блок 66 первоначаль(ной установки установит триггер 72 блока 12 слежения в "1", тем самым подключит к шинам 4 и 5 выходы ос-. новного фазометра 1. Одновременно блок 66 первоначальной установки

tp осуществляет запрет сравнения компа. раторов 60, 61, 62 и 63, а так же обнуление основного дополнительного и реверсивного счетчиков 44, 45 и 11.

После выработки на выходе фильтра

39 компенсатора 6 (Фиг 3 ) напряжения, пропорционального усредненному значению мгновенного фазового сдвига, снимается запрет сравнения с компараторов 60, б1, 62 и 63 и начинается

gp процесс слежения. Работа блока 12 слежения детально рассмотрена выше.

Если текущий фазовый сдвиг находится в пределах от 90 до 270о,то на входы компенсаторов и квантователя 40 под25 ключены выходы основного Фазометра 1.

Счетчик 40 подсчитывает импульсы,которые поступают с выхода квантователя о вв время ивмеремия Т.(Йя Np)

При етом Лололиителвмый счетчик йр заблокирован и обнулен. Суммарный (полный J фазовый сдвиг равен .сумме содержимого счетчика 44 и соде ржимого реверсивного счетчика 11. Если so время цикла измерения происходит переключение с работы с основным Фазоиетром 1 на работу с дополнительным фазометром 2 с положительной компенсацией, то деблокируется дополнительный счетчик 45 и преобразователь 46

40 кода передает код содержимого счетчи.— ка 45 в прямом коде("1" на выходе 17 ).

Ири этом по кончании цикла измерения содержимое счетчиков 44 и 45 составляй ет

Щ = — — ь4- — — (T- б) и Ng- — P L)

При работе дополнительного фазометра 2 с положительной компенсацией в течение всего измерительного време ни содержимое счетчиков 44 и 45 будет

Я = и и N> @<,:Если во время

9 - Tr о цикла измерения происходит переход с работы основным фазометром 1 на работу с дополнительным фазометром 2 с отрицательной компенсацией, то де. блокируется дополнительный счетчик

45 и преобразователь 46 кода передает

27 30 код содержимого счетчика. 45 в дополнительном коде (нуль на выходе 17 )., При этом по окончании цикла измерения содержимое счетчиков составляет

О +.1 . о

Я - И N о 1 — — + — — (T- ) и и — (Т-Я

УТ Ti Т . 2 Т

При работе с дополнительным фазометром 2 и отрицательной компенсацией в течение всего измерительного времени содержимое счетчиков 44 и 45 будет N N ий =М

При переходе во время цикла изме рения с pa >mbi с дополнительным Фа зометром 2 на работу с основным фа- зометром 1 дополнительный счетчик 45 блокируется ("0" на шине 1 6 ), à его / обнуление осуществляется при подго" товке к следующему циклу измерения.

При циклических переходах (скачках напряжения на выходе компенсатора 6 ) осуществляется блокировка и обнуление счечтиков 44 и 45 и установка

1е исходное состояние блока 41 ограничения измерительного времени.

Следящий фазометр, приведенный на фиг.10. работает следующим обра зом.

При включении коммутатор 3 подключает к выходам 4 и 5 выходы основного фазометра 1, а на вход 75 подается нулевое компенсирующее напряжение. Через время, достаточное для выработки усредйенного значения мгновенного Фазового сдвига на выходе компенсатора 6, начинается процесс слежения. Рассмотрим детально работу устройства на примере конкретного выполнения блока 12 слежения (фиг.12) и компенсатора 6 {фиг.11).

Компенсатор 6 состоит из двух нормализаторов 76 и 77, предназначенных для нормализации r1o амплитуде импульсов, аналогового сумматора 78, обеспечивающего суммирование двух импульсных сигналов и напряжения компенсации, и усредненного фильтра

79. Приведенный на фиг. 12 пример выполнения блока 12 слежения позволяет измерять фазовый сдвиг в пределах от -33i до +Зм причем выход фа/ зометра (фиг.10) может быть как в виде уровня постоянного напряжения, так и в виде цифрового кода. Это устройство предназначенное для работы с датчиками, у которых диапазон измерения составляет несколько пери

29095 28 одов (циклов ). К таким датчикам отноФ сятся линейные индуктосины с малыми линейными размерами, которые используются для измерения деформаций и

1 малых перемещений. Наличие аналогово; го выхода следящего фазометра (Фиг.10 ), напряжение которого соот- ветствует полному фазовому сдвигу позволяет применять для регистрац и процессов различные самописцы и создавать асинхронные информационно-измерительные системы, например, для прочностных испытаний конструкций и узлов (где число датчиков может составлять несколько тысяч ). Диапазон

15 измерения структурной схемы (Фиг.10) ограничивается, исходя как из выбора м разрешающей способности (в нашем случае выбора величины V ), так и

20 из ограниченных возможностей элементной базы (например, напряжение выхода операционных усилителей, как правило, не превышает + 12В). После переходного процесса в структурной схеме (Фиг.10 ) на выходе компенсатора 6 установится напряжение, пропорциональное усредненному значению мгновенного фазового сдвига. При этом могут возникнуть следующие три ситуации: первоначальный фазовый о сдвиг лежит в пределах от 90 до 270; первоначальный фазовый сдвиг меньше

90 ; первоначальный Фазовый сдвиг больше 270.

В первом случае на выходах всех компараторов (80, 81, 82, 83, 84 и

85 )"0" и к выходам коммутатора 3 по-прежнему подключены выходы основного Фазометра 1, а на компенсирую40 щем выходе 75 блока 12 слежения будет нулевое напряжение. Во втором случае на выходе компаратора 83 "1". При этом на выходе 15 элемента ИЛИ 100 будет "0" и коммутатор 3 подключит

45 на выходы 4 и .5 выходы дополнитель .ного фазометра 2. Одновременно на выходе элемента И 95 установится "1" которая откроет ключ 101 и подключит к компенсирующему выходу 75 напряжение -Vä. В третьем случае на выходе компардатора 82 будет "1", а на выходах всех остальных компараторов "0".При этом на выходе эле-, мента ИЛИ 100 будет "0",который подключит к выходам 4 и 5 дополнитель55 ный фазометр 2. Одновременно откроется ключ 99("1" на выходе элемента

И 93 ) и подключит на вход 75 компен сатора 6 напряжение Ч . Далее, если

Ч 1В (-3Че/2, то подключен дополнительный фазометр 2 и V + = -3Ч, .

Здесь V 8- напряжение на выходе

18 компейсатора 6, à V - напряжение на выходе 75 блока слежения 12. Для повышения устойчивости работы следящего фазометра (фиг.10 ) увеличивают естественный. гистерезис компараторов

80, 81,, 82, 83, 84,и 85. Это достигается путем охвата компараторов "не" глубокой" положительной обратной связью.

Таким образом, предложенные следящие Фазометры по сравнению с прототипом позволяют практически полностью исключить случайную составляющую погрешности измерения полного (суммарного )фазового сдвига; позволяют существенно снизить систематическую составляющую погрешности; позволяют получить погрешность измерения пол- ного фазового сдвига, равную погрешности измерения внутрициклового Фазового сдвига. Под случайной составляющей погрешности понимается погрешность, возникающая в точках циклических переходов, когда эти точки совпа. дают с мертвыми зонами. Предугадать поведение устройства в этих точках из-за изменяющегося фазового сдвига и наличия фазовых Флюктуаций, вызван " ных шумами, не представляется возможным. При этом могут происходить как плавные переходы (без скачка ), так и наблюдаться неустойчивый режим (серия скачков j. В обеих случаях показания прибора отличается от истинного фазового сдвига на величину, до стигающую значения ; » 1 цикл. В предложенных устройствах случа" íàÿ coc". тавляющая погрешности определения ци клических переходов устраняется за счет исключения мертвых зон и введения гистерезиса фазовой характеристики (разнесения положительных и отрицательных переходов как во времени, так и по величине внутрициклового фазового сдвига ).

Выше приводились выражения для систематической составляющей погреш ности, величина которой зависит от фазового сдвига и закона распределе,ния фазовых Флюктуаций,. Теоретически эта составляющая погрешности превращается в нуль (для симметричных за конов распределения фазовых флюктуаций )только в точках, равностоящих от точек разрыва фазовых характеристик. Однако практичеоки при

29 1029095 30 фазовый свдиг, изменяясь, достигает значения 450О то "1" будут на выходах компараторов 81 и 82. При этом на выходе элемента И установится

"единица", которая через элемент

ИЛИ 100 подключит к выходам 4 и 5 коммутатора 3 выходы оснвоного Фазометра 1. Одновременно откроется ключ 98, который подключит к шине

75 напряжение 2Vo.

Далее, если фазовый сдвиг достигнет значения 630 (7ЧО/2) . то на выходах компараторов 80, 81 и 82 будут

"1". При этом на выходе элемента

ИЛИ 100 установится "0",который под- 15 ключит к выходам 4 и 5 коммутатора 3 выходы дополнительного фазометра 2.

Одновременно откроется ключ 97 (все остальные закрыты ), который подключит к шине 75 напряжение компенсации

3ЧО. Аналогично, если фазовый сдвиг станет меньше — 90 (-V /2), то на выходах компараторов 83 и 84 будут

"1". При этом на выходе элемента

И 102 тоже будет "1", которая

25 через элемент ИЛИ 100 подключит к выходам 4 и 5 коммутатора 3 выходы основного фазометра 1 и одновременно откроет ключ 102, который подключит к шине 75 напряжение компенсации

-2Ч0 .Далее, если фазовый сдвиг достигнет значения - 270О(-3Ч /3), то

"1" будут на выходах компараторов

83, 84 и 85. При этом на выходе 15 элемента ИЛИ 100 установится "0", который подключит к выходам 4 и 5.ком", 35 мутатора 3 выходы дополнительного

Фазометра 2. Одновременно . откроется ключ 103 и подключит к шине 75 напряжение компенсации - 3ЧО. Таким 40 образом, получается линейная фазовая характеристика (Фиг.15 ) в диапазоне нескольких периодов изменения фазового сдвига. Приведенное выше описание работы следящего фазомвтра (фиг. 10 )

45 может быть выражено через неравенства: если Vg/2 СV (3Чо/2; то подключен основной фазометр 1 и Ч>

= 0; если 3Чо/2 4 V<@ (5V

2 и V5 =Vo если 5 о/2 «(ЧЮаЧо/2, то подключен основной фазометр

1 и Ч =2V если Ч,„В 7Ч„/2, то о подключен дополнительный фазометр

2 и Ч =, 3Чо, ecw Vо /2 < V ф

Ф/ /2, то подключен дополнительный фазометр 2 и Ч 5 Чо; если,-3Ч, /2C

<Ч„В (-V>32, то подключен основной.

Фазометр 1 и V>> -2Ч,; если

31 1029095 32 среднеквадратической погрешности характеристик является величиной измерения разности фаз, меньшей 10О, второго порядка малости (по относистематическая составляющая погреш- - шению к остальным составляющим ности на центральных участках фазовых погрешности).

1029095

1029095

1029095

Составитель В.Афанасьев

Редактор Л.Повхан Техред Т.фанта Корректор В.Бутяга

Заказ 4970/43 Тираж 1О ПодписнОе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"; г. Ужгород; ул. Проектная, 4