Двухканальный цифровой следящий фазометр

Двухканальный цифровой следящий фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ат . - .бЧЖКАи сналиотек,а МБ. « 65598?

Союэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) ЗаЯвлено 20.09.76 (21) 2401779/18-21

Х

Ф) M <л.

G01 R2504

G 01 B 25/00 с присоединением заявки №. Гасударственный наихтет

СССР ва делам нзосрвтвннй н открытей (23) Приоритет (5З) УДК 621.З17. 772 (088.8) Опубликовано 05.04.79Ьюллетень № 13

Дата опубликования описания 10.04.79 (72) Авторы изобретения

Л. А. Коваль, Л. Я. Мнзюк, П. N. Сопрунюк н В. С. Цыбульский физико-механический институт AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ СЛЕДЯЩИЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для точного и помехоустойчивого измерения фазовых сдвигов между первыми гармониками входных напряжений, Известны двухканальные фазометры, содержашие в каждом канале следящую систему, состояшую из блока умножения, интегрируюшего преобразователя и источника компенсируюшего напряжения (фазоврашателя) (1j. тв

Метрологические характеристики таких фазометров в основном определяются типом источников компенсирующих напряжения, в качестве которых используют либо электромеханическне фазоврашате и, имеюшие невысокие точность и быстродействие, либо устройства, синтезируюшие квазисинусоидальные сигналы.

Наиболее бпизким по технической cymности к предложенному является двухканальный цифровой следящий фазометр, содержаший в каждом канале управляемый по фазе источник компенсирующего напря2 жении, выход которого соединен с одним из входов блока, умножения,ь второй вход которого через нормапизатор подключен к входному выводу соответствуюшего канада, а выход через интегрируюший аналого-етифрауой преобразователь соединен с первым входом источника компенсируюшего напряжения, цифровой отсчетттый блок и умножитепь частоты, подключенный входом к одному из входных выводов(21.

Недостаток фазометра состоит в том, что выходные сигналы источников компенсируюших напряжений являются квазнсинусоидальными, что снижает помехоустойчивость. Кроме того, эти фазометрысложные устройства и усложняются тембольше, чем ближе к синусоидальному требуется получить сигнал, Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и упрошение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный цифровой следяший фазометр введены элемент ИЛИ, генератор импульсов, резонансный фильтр, пе6559 вх

Фнч N ВХ

3 ресчетный блок и блок вычитания кодов.

При этом вторые входы источников компенсирующего напряжения соединены с выходом элемента "ИЛИ», один из входов которого подключен к выходу генератора 5 импульсов, а другой - к выходу умножителя частоты. Третьи входы источников компенсирующего напряжения через резонансный фильтр и пересчетный блок подсоединены к выходу генератора импульсов, а to выходы источников компенсирую|пего напряжения подключены ко входам блока вычитания кодов, выход которого соединен со входом цифрового отсчетного устройства. 3$

Источник компенсирующего напряжения выполнен из последовательно соединенных пересчетного блока, релейного синхронного детектора и фильтра нижних частот, причем входами источника компенсирующего напряжения являются соответственно два входа пересчетного блока и измерительный вход релейного синхронного детектора, а одним из выходов источника компенсирующего напряжения является выход финьтра нижних часто т4

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого фазометра, Он содержит нормализаторы 1 и 2, блоки умножения 3 и 4, интегрирующие аналогоцифровые преобразователи 5 и 6, пересчетные блоки 7-9, репейные синхронные детекторы 10 и ll, фильры 12, 13 нижних частот, резонансный фильтр

14, элемент "ИЛИ" 15, умножитель частоты 16, генератор импульсов 17, блок

18 вычитания кодов и цифровое отсчетное устройство 19.

Работает двухканальный цифровой следящий фазометр следующим образом;

Входные напряжения, сдвиг фаз между первыми гармониками которых подлежит измеренюо, подаются на нормализаторы, 45

В каждом канале фазометра после нормализации входных сигналов по среднеквадратическому значению измеряется коэффициент взаимной корреляции входного и соответствующего компенсирующего сину соидального сигнала и измеренная величина сводится к нулю путем сдвига фазы компенсирующего сигнала следящей системой. Так как компенсирующий сигнал имеет ту же частоту, что и входнои, дос- тижение нулевого значения коэффициента взаимной корреляции свидетельствует об ортогональности первой гармоники входного. сигнала и соответствующего компен87 спрующего. При этом фазовый сдвиг между компенсирующими сигналами будет равен фазовому сдвигу между первыми гармониками входных сигналов.

Компенсирующие колебания вырабатываются следующим образом. На входы пересчетных блоков 8 и 9 через элемент

ИЛИ" 15 поступают импульсы от генеpampa 37 с частотой f . Те же импульсы подаются и на вход пересчетного блока

7, Коэффициент пересчета блоков 7-9 одинаков и равен N, На выходе блока 7 появятся прямоугольные колебання с частотой — „, первая гармоника которых

Х выделяется резонансным фильтром 14, На выходах пересчетных блоков 8 и 9 будут капебвния О частотой — — -"-" —, где1 - частота выходных колебаний

УЧ умножителя частоты, за счет подачи дополнительных импульсов от умножителя

16 через элемент "ИЛИ" 15. На выходах синхро п ых детекторов 10 и ll фипьтр ми 12, 13 никних частот выделяются

Е+ Х .ц колебания разностной частоты

М вЂ” —. Если выбрать коэфф>щиент зч

И N умножения умножителя частоты 16 равным М, то частота выходных колебаний фильтров 12 и 13 будет равна частоте входных сигналов:

Выработанные таким образом компенсирующие колебания перемножаются в блоках умножения 3 и 4 с соответствующими нормированными входными сигналами, после чего интегрирующими аналого-циф ровыми преобразователями 5 и 6 выделяются постоянные составляющие произведений и преобразуются в параллельный цифровой код, Полученный цифровой код при малых углах неортогональности перемножаемых напряжений пропорционален рассогласованию фазовых углов этих напряжений относительно 17/2 . Выходные коды аналогоцифровых преобразователей 5 и 6 устанавливаются в цересчетных блоках 8 и 9 соответственно. Установка производится в тот момент времени, когда во всех разрядах пересчетного блока 8 или,9 зафиксирован нуль, При этом фаза KoMIIeHGHpyIolaего колебания в каждом канале изменяется на величину соответствующего рассогласования, так как ее изменение определяется изменением фазы выходного колебания пересчетного блока 8 ипи 9, а оно, 655987 б

Форм ула изобретения в свою очередь, определяется устанавливаемым кодом, Таким образом, с помощью рассмотрен.Ной следящей системы непрерывно поддерживается ортогональность каждого компен-Б сируюшего напряжения и первой гармоники соответствующего входного. При этом искомый фазовый сдвиг, как уже указывалось может быть отсчитан по фазовому сдвигу между компенсирующими колебаниями, ко- 16 торый пропорционален временному сдвигу между выходными последовательностями импульсов пересчетных блоков 8 и 9 ипи разности текущих кодов в этих пересчетных блоках в произвольный момент времени.

Указанные коды вычитаются в блоке

18 вычитания кодов и результат инди цируется в цифровом отсчетном устрой20 стве 19.

Погрешность от дискретности установки фазы компейсируюших колебаний on\ редепяется разрядностью пересчетных блоков 8 и 9.

Если, например, коэффициент пересчета 14 = 1000, то погрешность равна Ю, Эб .. ч

Предлагаемый двухканальный цифровой следящий фазометр отличается от прототипа, тем,что выходные колебания источников компенсирующих напряжений имеют сипусоидальную форму, что позволяет исключить погрешность от взаимной корреляции высших гармонических составляющих входных сигналов и компенсирующих и тем самым повысить помехоустойчи вость, Кроме того, в предлагаемом фазометре упрощена схема источников компенсирующих напряжений. действительно, в известном устройстве каждый источник составлен из преобразователя параллельного кода в последовательный, реверсивного счетчика, коль- цевого сдвигового регистра и цифро-аналогового преобразователя, тогда как в цредцагаемом устройстве пля тех же цепей необходимы в каждом канале пересчетный бпок, синхронный детектор и филЬтр нижних частот и общие дпя обоих каналов генератор импульсов, пересчетный блок и резонансный фильтр.

1. Двухканальный цифровой следящий фазометр, содержащий в каждом канале источник компенсирующего напряжения, выход которого соединен с одним иэ входов блока умножения, второй вход которого через нормализатор подключен к входному выводу соответствующего канала, а выход через интегрирующий аналого-цифровой преобразователь соединен с первым входом источника компенсирующего напряжения, умножитель частоты, подключенный входом к одному иэ вход-. ных выводов, а также цифровое отсчеъное устройство, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения помехоустоичивости и упрощения устройства, он снабжен элементом "ИЛИ, генератором импульсов, резонансным фильтром, пересчетным блоком, бпоком вычитания кодов, причем вторые входы источников компенсирующего напряжения соединены с выходом элемента "ИЛИ, один из входов которого подкпючен к выходу, генератора импульсов, а другой - к выходу умножвтеля частоты1 третьи Входы источников компенсирующего напряжения через резонансный фильтр и пересчетный блок подсоединены к выходу генератора импульсов, а выходы источников компенсирующего напряжения под иючены ко входам блока вычитания кодов, выход которого соеди-. нен со входом цифрового отсчетного устройства.

2. Фазометр по и. 1, о т и и ч а юш и и с я тем, что источник компенси.рующего напряжения выполнен из последовательно соединенных пересчетного бпока, релейного синхронного детектора и фипьтра нижних частот, причем входами источника компенсирующего напряжения являются соответственно два входа пересчетного блока и измерительный вход релейного синхронного детектора, а одним из выходов источника, компенсирующего напряжения является выход фильтра нижних частот, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 492826, по кл. С 01 P 25/04 от

19.02.74, 655987

Составитель Г. Смелова

Редактор Т, Орловская Техред Э. Чужик Корректор Е. Папп

Заказ 1509/35 Тираж 1089 Подписное

UHHMHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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