Устройство для измерения частоты и сдвига фаз

Устройство для измерения частоты и сдвига фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сомз Советских

Социалисти мвск их

Республик (») 52503 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.07.74 (21) 2043085/21 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43) Опубликовано 15.08.76.Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 03.12.76 (51) М. Кл.

С- 01 R 23/00//

//6 01 И 25/00

Гасударственный номитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (5З) УДК 621,317.

761(088.8) (72) Авторы изобретения

Б. П, Касич и В. Э. Штейнберг (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ И СДВИГА ФАЗ

l5

1

Изобретение относится к области электро. измерительной техники.

Известно устройство для определения численного значения частоты, содержащее цифровой частотомер, управляемый делитель частоты, ключевую схему, накапливающий двоичный сумматор параллельного действия, регистр, схему управления, счетчик импульсов, шифратор дополнительных кодов, и дешифратор кодов (1).

Однако с помощью известного устройства невозможно определить численное значение сдвига фаз исследуемого напряжения.

Известно также устройство для измерения частоты и сдвига фаз, содержащее цифровой частотомер, управляемый делитель, управляющий вход которого соединен с выходом умножителя, и схему управления умножителем, связанную с последним и с блоком определения положения запятой, вход которого соединен с выходом цифрового частотомера, а выход — с его входом f2).

Однако с помощью этого устройства также невозможно определить численное значение сдвига фаз исследуемого напряжения.

С целью повышения точности измерений устройство снабжено двумя ключами, дополнительным делителем и элементом ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам дополнительного делителя и одного из ключей, выход элемента ИЛИ соединен с выходм цифрового частотомера, а вход дополнительного делителя связан с выходом другого ключа, при этом входы ключей объединены и подключены к выходу управляемого делителя.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит цифровой частотомер 1- управляемый делитель 2 с дробными коэффициентами деления, схему 3 умножения чисел на число "10; ключи 4 и 5 коммутации, делитель 6 с дробным фикси» рованным коэффициентом деления, схему 7 управления умножением чисел, схему ИЛИ

8 схему 9 определения положения запятой, шину 10 ввода эталонной частоты Fg, клемму 11 счетного входа частотомера, шины

12 указания положения запятой и шины 13 значения времени измерения.

525031

Частотомер 1 и делитель 2 образованы счетчиком с включенной на входе схемой запрета и двумя группами потенциальноимпульсных ключей, импульсные входы которых соединены с выходами счетчика. 5

Потенциальные входы первой группы ключей соединены с шинами ввода числителя коэффициента деления, а выходы соединены и подключены к управляющему входу схемы. запрета. Потенциальные входы второй груп- 10 пы ключей соединены с шинами ввода знаменателя коэффициентов деления, а выходы объединены и подключены к выходу делителя.

Устройство в режиме определения частоты работает следующим образом.

Производится измерение числа Й» периодов определяемой частоты Р», в интервале времени измерения которых измеряют чис. ло N периодом эталонной частотыF, рав20 ного н- " у

»

25 при условии, что 0 >> У» и в случае измерения низких и инфранизких частот. При измерении средних и высоких частот необходимо измерить некоторое число импульсов измеряемой частоты, величина которого определяется заданной точностью определения частоты.

Перед пуском время измерения Т частотомера 1 устанавливается равным = f. i0 с, где р — натуральное число или нуль.

В схему 9 определения положения запятой по шинам 1 3 вводится значение устанавливаемого времени измерения. 40

При пуске устройства число Й» в схеме

3 умножается (например, суммированием с самим собой) на число 10 до тех пор, пока выполняется условие, необходимое для правильной работы управляемого делителя 2 45 4

По окончании умножения число Й» 10 подается на входы ввода знаменателя коэффициентов деления управляемого делителя 2, число N» 10 подается на входы ввода чиск лителя коэффициентов деления того же делителя, при этом ключ 4 закрыт, ключ 5 открыт и на шину 10 управляемого делителя

2 подается эталонная частота F, начинается отсчет времени измерения Т в частотомере. >

Частота Vg на выходе управляемого делителя

2 равна

" э Wg Nx 10" «„ э

Число импульсов Й„, поступившее за время измерения Тц через клемму 1 1 на частотомер 1, равно

N,„=% Т„=10" Р i- o = N" Р„

Сигнал указания положения запятой поступает в частотомер 1 по шинам 12 со схемы 9 указания положения запятой, в которую вводится число к циклов умножения. Схема

9 обеспечивает определение разности чисел к -p код которой указывает положение запятой в числе и - результате измерения

» « и

» „0«-Р то есть на цифровом табло частотомера представлено число, определяющее измеряемую частоту в герцах точностью до к-р десятичного знака после запятой.

Работа устройства в режиме определения сдвига фаз происходит следующим образом.

Пусть произведено измерение числа N периодов эталонной частоты в интервале времени Ь %, равного сдвигу исследуемых сигналов, при условии ht r Р . Если при измерении временного сдвига фаз указанное условие не выполняется, то возможно применение специальных методов, например временной растяжки интервала времени Ы в 10 раз с последующим учетом масштаба преобразования. Пусть также произведено измерение числа N3 за один период исследуемого сигнала, относительно которого определяется фазовый сдвиг.

При определении сдвига фаз в области средних и высоких частот исследуемых сигналов необходимо произвести изменение некоторого числа интервалов времени ht u периодов исследуемого сигнала, Перед пуском время измерения Т час тотомера 1 устанавливается равным

Ти = 1. 10 " "с где р — натуральное число или нуль.

B схему 9 определения положения запятой по шинам 13 вводится значение установленного времени измерения.

При пуске устройства число Nt в схеме

3 умножается на число 10 до тех пор, пока выполняется условие, необходимое для правильной работы делителя 2

Ng.10" <» N

rge к — число циклов умножения, KDT0poe контролируется схемой 7 управления умножением.

525031

20

Nq

1Р -з+К-Р

0НИИПИ Заказ 5109/563 Тираж 1029 Подписное

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

По окончании умножения число Й 10 подается на вход ввода знаменателя управляемого делителя 2, а число N — на входы ввода числителя того же делителя, при этом ключ 5 закрыт, а ключ 4 открыт, на входную шину 10 управляемого делителя 2 подается эталонная частота V, начинается отсчет времени измерения T в частомере и

1. Частота на выходе управляемого делителя

2 равна 10

F Г,,.iO»

Kg я

Частота F на выходе делителя 6 равна

f у эN .10". 9

Йэ . 25

Число импульсов Nq поступившее за время измерения T на клемму 11 частотомера

1, равно и

Я У=Р .Т- Г 4 10" 9 10 Р = Ч, 1О з к

N,г5

Сигнал указания положения запятой пос25 гупаетвчастотомер 1 по шинам 12 со схемы 9, в которую вводится число к циклов умножения. В режиме определения сдвига фаз схема 9 обеспечивает определение разности чисел — 3 + к-р, код которой указывает положение запятой в числе M+- результате измерения то есть на цифровом табло частотомера представлено число, определяющее измеряемый сдвиг фаз в градусах с помощью go

-3+к-р десятичного анака после запятой.

Погрешность устройства складывается из двух частей: погрешности определения чисел hl, Nэ, которая может быть умень шепа до необходимой величины, и погрешности измерения частот на выходах управля-емого делителя 2 в режиме определения частоты, а также делителя 6 в режиме определения сдвига фаз. Последняя в зависимости от погрешности управляемого делителя частоты с дробными коэффициентами деления и составляет +2 единицы младшего разряда или 0,002% при пятиразрядном цифровом индикаторе, то есть собственная погрешность устройства пренебрежимо мала, и в режиме определения сдвига фаз составляет 0,007.

Формула изобретения

Устройство для измерения частоты и сдвига фаз, содержащее цифровой частотомер, управляемый делитель, управляющий вход которого соединен с выходом умножителя, и схему управления умножителем, свчзанную с последним и с блоком определения положения запятой, вход которого соединен с выходом цифрового частотомера, а выход — с еговходом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений оно снабжено двумя ключами, дополнительным делителем и элементом ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам дополнительного делителя и одного из ключей, выход элемента ИЛИ соединен с выходом цифрового частотомера, а вход дополнительного делителя связан с выходом другого ключа, при этом входы ключей объединены и подключены к выходу управляемого делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 415593, кл. & 01 R 23/00

2. "Приборы и техника эксперимента"

¹ 1, 1970. Фазометрические приставки к цифровому частотомеру (прототип),