Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к устройствам для измерения сдвига фаз синусоидальных сигналов. Цель - повышение точности измерения сдвига фаз. Устройство содержит входные шины 1 и 2, шину запуска 3, усилители-ограничители 4 и 5, фа зовые детекторы 6 и 7 с запоминанием знака, элементы И 8-11, селектор 12 импульсов, реверсивные счетчики 13 и 14, сумматор 15, генератор 16, делитель 17 частоты и триггер 18. Цель изобретения достигается путем компенсации ухода нулевых линий введением предварительной записи в реверсивные счетчики и регистрации ошибок с разными знаками с последующим вычитанием. 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{5П5 5 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Отг,. (21) 4631466/21 (22) 03.01,89 (46) 30.10.91. Бюл. ¹ 40 (72) В.Л.Семенов (53) 621.317,77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1112309, кл, G 01 R 25/00, 1983, Дворяшин В.B. и др. Радиотехнические измерения. М.; Сов. радио, 1978, с. 154. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к устройствам для измерения сдвига фаз синусоидальных

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сдвига фаз между двумя ° напряжениями синусоидальной формы.

Целью изобретения является повы-. шение точности измерения фазового сдвиГа.

На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит входные шины 1 и 2, шину 3 запуска, усилители-ограничители 4 и 5, основные выходы которых подключены к соответствующим входам фазового детектора 6 с запоминанием знака, а инверсные выходы — к соответствующим входам фазового детектора 7 с запоминанием знака. Выходы фазового детектора 6 соединены соответственно с первыми входами элементов И 8 и 9, а выходы второго фазового детектора 7 соединены соответSU, 1688186 Al сигналов, Цель — повышение точности измерения сдвига фаз. Устройство содержит входные шины 1 и 2, шину запуска 3, усилители-ограничители 4 и 5, фазовые детекторы

6 и 7 с запоминанием знака, элементы И

8 — 11, селектор 12 импульсов, реверсивные счетчики 13 и 14, сумматор 15, генератор 16, делитель 17 частоты и триггер 18, Цель изобретения достигается путем компенсации ухода нулевых линий введением предварительной записи в реверсивные счетчики и регистрации ошибок с разными знаками с последующим вычитанием, 2 ил, ственно с первыми входами элементов И 10 и 11. Вторые входы элементов И 8 — 11 соединены с выходом селектора 12 импульсов.

Выходы реверсивных счетчиков 13 и 14 соединены со входами сумматора 15. Выходы элементов И 8 и 9 соединены соответствен- а но с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 14. Выходы элементов И 10 и 11 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 13. Выход генератора 16 соединен с первым входом селектора 12 импульсов, выход которого через последо- 0 дательно соединенные делитель 17 и триггер 18 подключен к второму аходу селектора »»

12. Шина 3 запуска соединена с установоч- д ными входами реверсивных счетчиков 13 и

14 и триггера 18.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Запускающее напряжение через шину 3 открывает триггер 18 и в счетчики 13 и 14

1688186 записывается цифровой код, соответствующий половине макс мального числа объема счетчика. На выходе сумматора 15 после предварительной записи будет сформировано число, которому ставится в соответст- 5 вие фазовый сдвиг, равный Оо, Триггер 18 по сигналу с делителя 17 управляет селектором

12, который открывается на периодически повторяющиеся интервалы времени Т1, соответствующие длительности времени из- 10 мерения сдвига фаз, Селектор 12 в течение измерительного времени Т< пропускает импульсы генератора 16 где гл — коэффициент деления делителя 17 частоты;

Т вЂ” заданный промежуток времени;

То — период следования счетных им- 20 пульсов с генератора 16, Формирование импульсов, соответствующих сдвигам фаз между исследуемыми синусоидальными сигналами (фиг. 2, а, б), производится следующим образом. 25

Исследуемые напряжения поступают на входы усилителей-ограничителей 4 и 5 (фиг, 2 а, б) и преобразуются в прямоугольные импульсы положительной полярности, соответствующие по длительности положи- 30 тельным (фиг. 2 в, г) и отрицательным (фиг, 2 д, е) полуволнам исследуемых напряжеУсилители-ограничители 4 и 5 имеют основные и инверсные выходы, Фазовыми де- 35 текторами 6 и 7 с запоминанием знака, срабатывающими по фронту, прямоугольные импульсы (фиг.2 в,г,д,е) преобразукгся в импульсы, соответствующие по длительности сдвигам фаз между исследуе- 40 мыми напряжениями. (Выполнение фазовых детекторов 6 и 7 см. в кн.: У.Титце и

К.Шенк, Полупроводниковая схемотехника.

М.: Мир, 1982, с. 493-495). На первых выходах фазовых детекторов 6 и 7 формируются 45 импульсы (фиг. 2, ж, и), если исследуемое напряжение, поступающее на усилительограничитель 4, опережает по фазе напряжение, поступающее на вход усилителя-ограничителя 5. На вторых вы- 50 ходах, фазовых детекторов 6 и 7 формируются импульсы (фиг. 2 з, к), если исследуемое напряжение, поступающее на усилитель-ограничитель 4, отстает по фазе от напряжения, поступающего на вход уси- 55 лителя-ограничителя 5. Импульсы с выходов фазового детектора 6 (фиг, 2 ж, з) поступают на входы элементов И 8 и 9. Импульсы с выходов фазового детектора 7 (фиг. 2, и. к) поступают на элементы 10 и 11 И.

В течение времени измерения квантующие импульсы генератора 16 через селектор

12 поступают на входы элементов И 8-11, Пачки квантующих импульсов с выходов элементов И 8 и 9 поступают на суммиру,ощий и вычитающий входы счетчика 14, Пачки квантующих импульсов с выходов элементов И 10 и 11 поступают на суммирующий и вычитающий входы счетчика 13.

Таким образом, на выходах реверсивных счетчиков 13 и 14 в цифровом коде будет формироваться информация о линейкой области измерения фазы 0 — 360О. Следует отметить, что на выходе реверсивного счетчика 14 формируется 1 ифровое число, соответствующее измеряемому сдвигу фаз в диапазоне 0 — 360О, по переходам измеряемых синусоидальных сигналов в усилителяхограничителях 4 и 5 через нуль в положительном направлении, а на выходе реверсивного счетчика 13 — в отрицательном направлении. Так как сумматором 15 производится суммирование выходной цифровой информации счетчиков 13 и 14, то очевидно, что выходная информация сумматора 15 не будет зависеть от уходов нулевых линий усилителей-ограничителей 4 и 5 из-за суммирования информации при переходах входных сигналов через нуль в усилителях-ограничителях 4 и 5 в положительном и отрицательном нап равлениях, Уход нулевых усилителей 4 и 5 не приводит к ошибке измерения и при измерении фазовых сдвигов, близк:..х к Оо, так как в данном случае короткие импульсы, пропорциональные относительной величине ухода от нулевых линий усилителей-ограничителей 4 и 5, формируются на перекрестных выходах фазовых детекторов 6 и 7, При этом счетные импульсы в течение длительности коротких импульсов поступают через элемент И 8 на суммирующий вход счетчика 14 и через элемент 11 на вычитающий вход счетчика 13, если абсолютный уход нулевой линии ь усилителе-ограничителе 4 больше, чем в усилителе- ограничителе 5. Если, наоборот, абсолютный уход нулевой линии в усилителе-ограничителе 4 меньше, чем в усилителе-ограничителе 5, то счетные импульсы в течение длительности коротких импульсов поступают через элемент И 10 на суммирующий вход счетчика 13 и через элемент И 9 на вычитающий вход счетчика 14.

Очевидно, что как впервом,,так и во втором случае в информации сумматора 15 указанные ошибки будут отсутствовать.

В цифровом фазометре повышается точность измерения фазового сдвига при флуктуациях фазы вблизи нулевого фазового сдвига за счет усреднения результатов

1688186 измерения, а также компенсации ухода нулевых линий усилителей-ограничителей за счет введения предварительной записи и регистрации ошибок с разными знаками с последующим вычитанием.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий два усилителя-ограничителя, первый элемент И, один вход которого соединен с выходом селектора и входом делителя частоты, а выход — с первым входом первого реверсивного счетчика. вход установки которого подключен к входу триггера и шине запуска, выход делителя частоты подключен к второму входу триггера, соединенного выходом с первым входом селектора, второй вход которого соединен с выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазового сдвига, в него введены два фазовых детектора с запоминанием знака, второй, третий и четвертый элементы И, второй реверсивный счетчик и сумматор, причем основ ые выходы усилителей-ограничителей подключены ко входам первого, а инверсные выходы — к входам второго фазовых детекторов

5 с запоминанием знака, выходы первого фазового детектора с запоминанием знака соединены соответственно со вторым входом первого и первым входом второго элементов И, выход второго элемента И соединен

10 со вторым входом первого реверсивного счетчика, а выходы второго фазового детектора с запоминанием знака соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых

15 соединены соответственно с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, установочный вход которого соединен с шиной запуска, а выход — с первыми входами сумматора, вторые входы которого сое20 динены с выходом первого реверсивного счетчика, а выход селектора соединен со вторыми входами второго, третьего и четвертого элементов И.

1688186

Составитель M.Êàòçíîâà

Редактор Т.Орловская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Шароеи

Заказ 3706 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101