Цифровой корреляционный фазометр

 

О и и с А и тт е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<111 4

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 11.04,72 (21) 1771961/18-10 (51) М. Кл. G Olr 25 00 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 04.09.74

Государственный камитет

Совета Министрав СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.772 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. Д. Циделко, В. И. Кузнецов и Б. P. Иванов

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении цифровых фазометров.

Известны цифровые корреляционные фазометры, содержащие блок выделения периода, аналого-цифровые преобразователи, арифметическое устройство, выполняющее операции умножения, суммирования, возведения в квадрат, извлечения корня квадратного и деления, и блок управления. Однако отмечается наличие специализированного вычислительного устройства, сложность и низкая надежность.

Кроме того, показания прибора пропорциональны не сдвигу фаз между напряжениями.

Цель изобретения — упрощение, повышение надежности и точности фазометра, а также получение результата измерения, пропорционального непосредственно фазовому сдвигу синусоидальных напряжений. Это достигается тем, что фазометр снабжен ключами, интеграторами, детекторами нуля, счетчиками, схемами «И», схемой «ИЛИ», генератором импульсов, регистром, источником опорного напряжения и преобразователем код-аналог, причем входы устройства через ключи, интеграторы, детекторы нуля и блок управления подключены к управляющим входам ключей и детекторов нуля, к регистру, к счетчику и ко входам схем «И», соединяющих генератор импульсов через счетчики и через ч

Дс."-. - ю„-"„ . т

23066 регистр со входами схемы «ИЛИ», выход которой через преобразователь ко-аналог, источник опорного напряжения и ключи связан со входами интеграторов, а один из входов устройства через блок выделения периода подключен к блоку управления.

На чертеже представлена блок-схема фазометра.

Вход Х по трем параллельным каналам со10 ответственно через ключ 1, интегратор 2, детектор нуля 3, через ключ 4, интегратор 5, детектор нуля 6 и через ключ 7, интегратор 8 и детектор нуля 9 подключен к блоку управления 10. Вход т через ключ 11, интегратор

15 12, детектор нуля 13 и через ключ 14, интегратор 15 и детектор нуля 16 подсоединен к блоку управления 10. Блок управления 10 соединен с управляющими входами всех ключей и всех детекторов нуля и через блок выделения

20 периода 17 — со входом Х.

К блоку 10 подключены также схемы «И»

18 — 23, регистр 24 и реверсивный счетчик 25.

Генератор импульсов 26 через схему «И» 18, счетчик 27, схему «И» 19 соединен с одним

25 входом схемы «ИЛИ» 28, через схему «И» 22, счетчик 29, схему «И» 23 — со вторым входом схемы «ИЛИ» 28 и через схему «И» 20 подключен к счетчику 25, Выход счетчика 25 непосредственно, а также через регистр 24 свя

30 зан со входами схемы «И» 21, выход которо1. 423066 и

Л„= . х / К о

10 и

N>, ==

i=1 и 2 ц 1 U,.i

2 ".

i 1

U,=U, К, Ng,, — 4 "1 Ф

i=I i=1

U,=Ê,U,N, 55 подключен к третьему входу схемы «ИЛИ» 28.

Выход схемы «ИЛИ» 28 связан с преобразователем код-аналог 30, к которому подсоединен источник опорного напряжения 31 и через ключи 32 и 33 соответственно — входы интеграторов 5 и 8. Источник опорного напряжения

31 через ключи 34 — 38 соединен соответственно со входами интеграторов 15, 8, 2, 12.

Фазометр работает следующим образом.

В начале периода напряжения У„, подаваеwo ro isa вход Х, блок управле н ия 10 дает ко ма иду на предустановку реверси в ного счегчика 25, открывает схему «И» 20 и ключи 4, 11, 32, 34 и 36. Импульсы генератора 26, проходя через схему «И» 20, описывают число, предустановленное в счетчике 25. В течение времени описания предустановленного числа интеграторы 12 и 5 интегрируют напряжения

У„и U На выходе интеграторов 2, 8, 15 поддерживается нулевое напряжение сигналом с источника опорного напряжения 31.

При полном описании предустановленного в реверсивном счетчике 25 числа блок управления 10 закрывает ключи 4, 11, 32, 34 и 36 и схему «И» 20 и открывает ключи 1, 7, 14, 33 и 35. На входы интеграторов 12 и 5 подается напряжение Uo от источника опорного напряжения 31, интеграторы 2 и 15 интегрируют напряжение U„a интегратор 8 — напряжение U„.

В момент фиксации нуля на выходе интегратора 5 детектором нуля 6 блок управления

10 закрывает ключ 7, подключает через ключ

36 ко входу интегратора 8 опорное напряжение Uo и открывает схему «И» 22, На счетчик

29 поступают импульсы с частотой fo от генератора импульсов 26 в течение времени Т, т. е. до установления нулевого уровня на выходе интегратора 8.

Когда детектор нуля 13 фиксирует нуль на выходе интегратора 12, блок 10 подключает опорное напряжение Uo через ключи 32 и 36 ко входам интеграторов 2 и 8, закрывает ключи 7 и 1, открывает схемы «И» 18 и 20. В счетчики 25 и 27 поступают импульсы от генератора импульсов 26 до момента достижения нуля выходными напряжениями интеграторов 2 и 15. При этом число из реверсивного счетчика 25,переносится в регистр 24.

В результате работы всей системы в счетчиках 25, 27 и 29 будут записаны следующие числа: где Ui, U; — мгновенные значения напряжений U u U

К = Tofo, УО ц2

1-1а этом заканчивается первый цикл работы фазомс1ра. В последующих тактах фазометр работает аналогично. Б конце периода Т„за .1 циклов в счетчиках 27 и 29 и регистре 24 булуT 110c 0bl cëåäóþUIèå числа:

После окончания периода Т„блок выделения периода 17 через блок 10 подает команду ца выполнение математической обработки результатов получаемых напряжений.

Код, пропорциональный числу М1.„через логические схемы 23 и 28 переносится в пре25 образователь код-аналог 30, где он преобразуется з напряжение U<

30 где К1 — коэффициент преобразования преобразователя код-аналог 30. Это напряжение в

М; течение времени подается на вход инЛ

35 1егратора 5 через ключ 32. После этого блок управления подключает ко входу интегратора

5 напряжение Uo и открывает схему 20. На счетчик 25 поступают импульсы с частотой fo до тех цор, пока не срабатывает детектор ну40 ля 6.

В счетчике 25 будет записано число

Nq

N,=Т,f, ==

45 о

50 Код, пропорциональный числу У„через логические схемы 21 и 28 подается в преобразователь код-аналог 30, где он преобразуется в напряжение

Это напряжение U2 интегрируется в течение времени То интегратором 5, после чего блок управления 10 открывает схемы «И», 20, 22 и 23. При этом на преобразователь код-аналог

30 поступают импульсы с частотой fo от генератора импульсов 26, и на вход интегратора 5 подается ступенчатонарастающее напряжение 7у — ufo К о

65 разряжающее интегратор 5.

423061

3а время разряда Т„интегратора 5 в счетчике 25 будет записано число

Ф = Т, = 2 К U,i U„ 1О

i = I i=-1

Число У„через логические схемы 21 и 28 поступает на преобразователь код-аналог, на выходе которого появится напряжение /у — 1 о у

На интегратор 5 через ключ 35 подается опорное напряжение Up в течение времени

Nz,/fp, после чего интегратор разряжается напряжением U, поступающим от преобразователя код-аналог 30 через ключ 32. Число, записанное в счетчике 25 за время разряда T,„ интегратора 5, будет пропорционально косинусу угла сдвига между напряжениями V,. н

U и не будет зависеть от опорного напряжения Up..

Л cos.

Uii у!

1=1 и и

К1 2 К;»,-1 1у1

i=1 i =1

Число МСоз р переносится 1в регистр 24 и преобразователь код-аналог, и прибор выполняет операции возведения в степень числа

Ncos q> путем и-кратного интегрировнаия.

На интегратор 5 через ключ 32 подается напряжение с преобразователя код-аналоU, =- К, U, 1V cos q в течение времени Т„затем во время разряда интегратора 5 напряжением Up в течение времени Т1 через ключ 33 на интегратор 8 подается напряжение U3. После этого в течение времени Тз напряжение U3 интегрируется интегратором 5, а интегратор 8 разряжается напряжением Up. Время разряда Т, интегратора

5 будет пропорционально третьей степени напряжения

В течение времени Т, на счетчик 25 поступают импульсы от генератора 26, которые

20 суммируются с числом Ncos cp, записанным в регистре 24.

Лналогично выполняется пятая и т. д. степень числа Л соз <т, причем число степеней определяется требуемой точностью измерения угла сдвига ср.

После вычисления суммы всех степеней ряда блок управления 10 предустанавливает в счетчике 25 число, пропорциональное вЂ, из

2 которого вычитается число, записанное в регистре 24. При этом показания счетчика 25 будут пропорциональны <р.

Таким образом, при значительном упрощении схемы фазометра повышается надежность и точность вычисления угла сдвига фаз между входными сигналами и значительно расширяются функциональные возможности прибора.

Предмет изобретения

Цифровой корреляционный фазометр, содержащий параллельные каналы аналого-цифрового преобразователя, блок управления и

25 блок выделения периода, отличающийся

-exl, что, с целью упрощения, повышения надежности и точности фазометра, а также получения результата измерения, пропорционального фазовому сдвигу синусоидальных на:50 нряжен 1111, он свао?кен клlочами, Входы которых подключены к источникам входных сигна,1оа, а выходы через интеграторы, детекторы нуля — к блоку управления, соединенному с управляющими входами всех ключей и всех

35 детекторов нуля, а также через блок выделения периода — с одним из источников сигнала, причем выход блока управления связан с тремя параллельно включенными каналами, состоящими из последовательно соединенных

40 схемы «И», счетчика и второй схемы «И», один из входов вторых схем «И» подключен к выходу бло а правления, первый выход счетчика одного нз кана7OB непосредственно, а второй через резистор, подкл1оченный ко

45 второй схеме «И» этого канала, соединены со входами всех схем «И», а выходы вторых схеll «И» через схемы «ИЛИ», преобразователь код-аналог, источник опорного напряжени51 подключены ко входам соответствующих

50 ключей, причем выход генератора импульсов связан со вторыми входами первых схем «И».

423066

Составитель Л. Прохорова

Редактор О. Филиппова Техред A. Камышникова Корректор Jl. Орлова

Заказ 2!4478 Изд. No 7! Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2