Цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз

Цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к устройствам измерения среднего значения сдвига фаз между двумя сигналами с использованием подсчета стандартных импульсов. Изобретение позволяет повысить точность измерения сдвига фаз. Для достижения этой цели в фазометр введены инвертор 17, тригер 18, ключ 19, счетчик импульсов 20, два обнаружителя сбоев 21 и 22, позволяющие корректировать результат измерения, зафиксированный в арифметическом блоке 16. Кроме того, фазометр содержит формирователи 1 и 2, триггеры 3, 4, 5 и 6, элементы И 7 и 8, ключи 9, 10 и 11, генератор квантующих импульсов 12, счетчик-делитель 13, счетчики импульсов 14 и 15. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ц ЛЮ

РЕСПУБЛИК (51) 3

2 0Ы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧ НРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (61 ) 761935 (21) 4395967/24-21 (22) 21.05. 88 (46) 15.05.90. Бюл. Ч - 18 (71) Институт радиофизики и электроники АН УССР (72) А.C.Âåëè÷êî, В.M.Ìoðãóí, А.А.Севенко и В.В.Пучков (53) 621.3)7.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 761935, кл. G О! R 25/08, 1978. (54). ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СДВИГА ФАЗ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к устройствам измерения среднего значе..SU.„64567 А 2

2 ния сдвига фаз между двумя сигналами с использованием подсчета стандартньпс импульсов. Изобретение позволяет повысить точность измерения сдвига фаз.

Для достижения этой цели в фазометр введены инвертор 17, триггер 18, ключ 19, счетчик 20 импульсов, два обнаружителя 21 и 22 сбоев, позволяющие корректировать результат измере" ния, зафиксированнЫй в арифметическом блоке 16. Кроме того, фазометр содержит формирователи 1 и 2, триггеры 3, 4,5 и 6, элементы И. 7 и 8, ключи 9,10 и,11, генератор 12 квантующих импульсов, счетчик-делитель 13, счетчики импульсов 14 и 15. 3 ил.

1564567

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к устройствам измерения среднего значения сдвига фаз между двумя сигналами с использованием подсчета стандартных импульсов.

Цель изобретения - повьппение точности и достоверности измерения среднего значения сдвига фаз.

На фиг.l изображена структурная

10 схема устройства; на фиг.2 и 3— временные диаграммы напряжений входных и преобразованных сигналов.

Цифровой фазометр содержит первый

15 и второй формирователи 1 и 2, первыйчетвертый триггеры 3-6, первый и второй элементы И 7 и 8, первый-третий ключи 9-11 генератор 12 квантующих импульсов (ГКИ), счетчик-делитель 13, первый и второй счетчики 14 и 15 импульсов арифметический блок 16, инвертор 17, триггер 18, ключ 19, счетчик 20 импульсов, первый и второй обнаружители 21,22 сбоев.

При этом выход первого формирователя 1 подключен к первым входам триггеров 3 и 18, элементов И 7 и 8, обнаружителей 21,22 сбоев, причем выходы первого и второ "о обнаружителей

30 сбоев подключены к первому и второму, входу арифметического блока 16, выход которого соединен с первыми входами триггеров 4-6 и вторыми входами обнаружителей 21 и 22 сбоев.

Третий вход первого обнаружителя 21 сбоев соединен с вторым входом триггера 3, выходом второго формирователя 2 и через инвертор 17 с третьим входом второго обнаружителя 22 сбоев и вторым входом триггера 18, выход которого подключен через первый вход ключа 19 и счетчик 20 к третьему входу арифметического блока 16, Аналогично выход триггера 3 через первый вход ключа 9 и счетчик 14 подключен к четвертому входу арифметического блока 16, пятый вход которого через выход счетчика 15 соединен с выходом ключа 11, первый вход которого соединен с вторыми входами ключей 9,19, выходом ГКИ 12, первым входом ключа 10, выход которого подключен через счетчик-делитель 13 к второму входу триггера 5, с вторыми входами элемен55 тов И 7 и 8, причем третий вход элемента И 7 соединен с инверсным выходом триггера 4, а выход его через второй вход и прямой выход триггера 44 с третьими входами ключей 9 и 19 и вторым входом ключа 10, третий вход которого подключен к инверсному выходу триггера 5, прямой выход которого подключен к второму входу ключа 11 и третьему входу элемента И 8, выход этого элемента И через второй вход триггера 6 подключен к третьему входу ключа 11 и четвертым входам ключей 9 и 19.

Фазометр работает следующим образом.

Опорное и исследуемое синусоидальное напряжение поступает на входы фор-. мирователей l и 2 (фиг.2а,б), которые в моменты перехода напряжений через нуль формируют прямоугольные импульсы (фиг.2в,г). При этом импульсы второ-! го формирователя дополнительно инвертируются инвертором 1 7 (фиг. 2д) . Импульсы с выходов формирователей 1 и 2 поступают на входы триггера 3, а импульсы с формирователя 1 и инвертора 17 — на входы триггера 18. Импульсы опорного напряжения с выхода формирователя 1 поступают также на первые входы элементов И 7 и 8. После подачи импульса сброса с арифметического блока 16 на первые входы триггеров 4-6 и вторые входы обнаружителей 21 и 22 сбоев устройство устанавливается в исходное состояние для проведения одного цикла измерения среднего значения разности фаз. За период измерения элемент И 7 в исходном состоянии открыт по своему тре- тьему входу потенциалом с выхода триггера 4, элемент И 8 закрыт по своему третьему входу потенциалом с триггера 5, ключи 9-11, 19 также закрыты в исходном состоянии, Квантуюг щие импульсы с выхода генератора 12 квантующих импульсов поступают на вторые входы элементов И 7 и 8, на первый вход ключа 10, При совпадении во времени импульса опорного напряжения с квантующим импульсом срабатывает элемент И 7, выходной импульс которого перебрасывает триггер 4, открывающий ключи 9,10,19, блокирующий на время измерения элемент И 7. Через открытые ключи 9 и !9 на входы счетчиков 14 и 20 соответственно начинают поступать квантующие импульсы, сгруппированные в пачки, длительность которых пропорциональна Д !(для счетчика 14 и пропорциональна 5 @+180 для счетчика 20 (фиг.2е,ж соответственно).

5 15645

Кроме того, квантующие импульсы через

«люч 10 начинают поступать на вход счетчика-делителя 13 с коэффициентом деления, равным К, который формирует время. измерения t =, К Т т.е. вре5 немо е мя измерения tä,постоянно и выбрано заранее (фиг.2э). Выходной импульс счетчика-делителя частоты, появившийся через время, равное „э, после срабатыванйя элемента И 7 перебрасывает триггер 5, закрывая ключ 10 и открывая ключ Il. Элемент И 8 также открывается по своему второму входу потенциалом с выхода триггера 5. Через открытый ключ 11 на вход счетчика 15 начинают поступать квантующие импульсы. При совпадении во времени импульса опорного напряжения с квантующим импульсом срабатывает эле- 20 мент И 8, выходной импульс которого перебрасывает триггер 6, тем самым закрываются ключи 9,11,19, прекращая доступ квантующих импульсов в счетчики 14 15 20. Таким образом в счетчи- 25 ках 14,20,15 фиксируются соответственно коды m, р, п, причем код и соответствует временному интервалу dt з„ между концом времени измерения t р щ и срабатыванием элемента И 8 при со- 30 впацении импульса опорного напряжения с квантующим импульсом. Суммарное время измерения фазометра находится из выражения t = „з„„ + dt

Код А соответствует времени и рз„, и равен A=K+n, где К вЂ” код, соответствующий времени измерения

Сдвиги фаз вычисляются в арифметическом блоке 16 по формулам

Π= — — - 360 Π(1)

4С

К+и и =- — - ЗЬО -180 и К+и (2) !

Импульсы с первого и второго формирователей I и 2 поступают также на первый и третий входы первого обнаружителя 21 сбоев соответственно, а с первого формирователя 1 и инвертора 17 — . на первый и третий входы второго обнаружителя 22 сбоев. Обнаружители 21 и 22 сбоев производят анализ сбоевых ситуаций, заключающийся в следующем.

При поступлении на вход формирователей 1 и 2 двух "чистых" сииусоидаль- 55 ных сигналов, сдвинутых по фазе (фиг,2а,б), на их выходах формируют- . ся прямоугольные импульсы, При этом импульсы, поступающие на входы триг67 6 гера 3 или триггера 18, поступают в строго определенной последовательности, т.е. положительнымн фронтами импульсов опорного сигнала триггеры 3 и 18 открываются, а положительными фронтами импульсов фазных сигналов закрываются. Импульсы, формируемые триггерами, будут пропорциональны по длительности фаэовым сдвигам межДу входными сигналами. При воздействии на входные сигналы шумовой помехи возможны смещения моментов переходов через нуль входных напряжений (фиг.За,б). При зтам при фазовых сдвигах, близких к 0 или 360 для триггеров 3 и близких к ISO для триггера 18, возможно нарушение по рядка поступления открываюгщх и закрывающих фронтов импульсоз (фиг. Зв, г) из-за чего триггера а 3 или 18 производится формирование импульсов, длительность которых уже не пропорциональна по длительности фазовому сдвигу между входными сигналами,что приводит к появлению значительной погрешности, которая будет зависеть от времени измерения t, частоты р м входного сигнала, числа подобных сбоев за время измерения с ц . Таким образом.обнаружители 21 и 22 сбоев производят анализ последовательности поступления открывающих и закрывающих импульсов, поступающих на триггер 3, и открывающих и закрывающих импульсов, поступающих на триггер 18. Если поступают на входы обнаружителя сбоев сразу два открывающих либо два закрывающих импульса, обнаружитель сбоев фиксирует это.

При этом на входы арифметического блока 16 поступают сигналы. Если сбой зафиксирован в одном из обнаружителей сбоев, то арифметический блок обсчитывает данные, для которых сбой не зафиксирован; если сбои не зафиксированы,во внимание могут быть приняты оба значения сдвигов фаз (и вычисленные по формулам (1) (2); если сбои зафиксированы в обоих обнаружителях сбоев, то полученный комплект данных за данное время измерения t > может быть отбракован.

Таким образом, устройство позволяет повысить точность и достоверность измерения среднего значения разности фаэ между двумя входными синусоидальными сигналами.

1564567

Фие. 2

Формула изобретения

Цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз по авт. св. У f61935+ о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз, s него введены инвертор, триггер, ключ, счетчик импульсов, два обнаружителя сбоев, при этом выход первого форми; рователя подключен к первым входам первого и второго обнаружителей сбоев и к первому входу триггера, выход которого подключен к первому входу ключа, второй вход ключа подключен к выходу генератора квантующнх импуль- сов, третий вход — к первому выходу втррого триггера, четвертый вход - к

| выходу третьего триггера, а выход этого ключа через счетчик импульсов подключен к первому входу арифметического блока, второй и третий входы которого подключены к выходам первого и второго обнаружителей сбоев соответственно, при этом второй вход второго обнаружителя сбоев соединен с вторым входам первого триггера и выходом инвертора, вход которого связан с выходом второго формирователя и вторым входом первого обнаружителя сбоев, при этом третьи входы первого и второго обнаружителей сбоев соединены с первыми входами второго, третьего, четвертого триггеров и выходом арифметического блока.

1564567

Тираж 546

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!О!

Редактор М.Циткина

Заказ 1158

Составитель А.Орлов

Техред М.Ходанич Корректор В. Гирняк