Цифровой фазометр

Цифровой фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ссеи Соевтситен

Социалнстицвсмттн

Республик

«»699450 (61) Дополнительнсе K авт. свид-B) — (22) Заявлено 13.06.77 (21) 2495076/18-10 (51) М. Кл.-

G 01 R 25/00

G 01 L 3/10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гасударственный квинтет

СССР не делам нэабретеннй н открытнй

Опубликовано 25.11.79. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 03.12.79 (53) УДК 621.317..72.531.781 (088.8) (72) А втор изобретения

П. Н. Заев (7f) Заявитель

Центральный научно-испытательный полигон — филиал

«ВНИИСТРОЙДОРМАШ» (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР во (2).

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники.

Известный цифровой фазометр, содержащий формирующие устройства, схему «исключающее ИЛИ» (полусумматор), генератор импульсов, времязадающую схему, триггера знака, дифференцирующую цепь, электронные ключи и счетчик, обладает невысокой помехоустойчивостью определения знака фазового сдвига, так как определение знака осуществляется по знаку последнего фазового сдвига без учета знаков фазовых сдвигов в течение измерительного временного интервала. Фазометр обладает также порогом чувствительности при асимметрии ограничения входных сигналов формирующими устройствами (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой фазометр, содержащий усилители-ограничителя, реверсивный счетчик импульсов и связанный с ним по входу через схему И триггер знака, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен с входами формирователя квантующих импульсов непосредственно и через времязадающее устройст2

Недостатками такого фазометр- является низкая точность определения среднего значения фазового сдвига за измерительный временной интервал. так как значение фазового сдвига регистрируется суммирующим счетчиком импульсов без учета знака отдельных фазовых сигналов за измерительное время, и низкая точность определения знака среднего значения фазового сдвига. так как определение знака осуществляется по разности чисел положительных и отрицательных фазовых сдвигов за измерительное время без учета величины каждого из усредняемых фазовых сдвигов. Кроме того. фазометр имеет порог чувствительности в области нулевых фазовых сдвигов при асимметрии ограничения входных гармонических сигналов формирующими устройствами, причем величина порога чувствительности не постоянна, а зависит от амплитуды гармонических сигналов и направления асимметрии.

Целью изобретения является повышение

20 точности измерения и уменьшение порога чувствительности.

Указанная цель в предлагаемом фазометре достигается за счет того, что в него введены триггер Е-типа, два полусумматора, 699450

Измеритель момента (фиг. 1) содержит упругий элемент 1, измерительные диски 2, 3 и датчики 4, 5 считывания меток, соединенные с усилителями-ограничителями 6, 7 предложенного фазометра, выходы которых соединены с входами триггера Е-типа 8 и входами полусумматоров 9, 10, вторые вхо- 3s ды которых соединены с выходом триггера

Е-типа 8, а выходы — с входами двухканального формирователя 11 пачек квантующих импульсов. Каждый из каналов формирователя 11 содержит последовательно соединенные схемы совпадений 12, 13 и

14. 15. Выход генератора 16 квантующих импульсов соединен с входами схем совпадений 13, 15 формирователя 11 и входом времязадающего устройства 17, выход которого соединен с входами схем совпадений л

12, 14 формирователя 11. Выход одного из каналов формирователя 11 (выход схемы совпадений 13) соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 18 импульсов и входом схемы И 19, а выход друтого канала формирователя 11 (выход схемы совпадений 15) соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов 18 и входом схемы ИЛИ 20. Выход схемы И 19 соединен с входом триггера знака 21, выход которого соединен с входом схемы ИЛИ у

20. Выход схемы ИЛИ 20 соединен с входом триггера 22, выход которого соединен с входом схемы И 19. Выход нулевого кода

3 последовательно соединенные схема ИЛИ и триггер, а формирователь квантующих импульсов выполнен двухканальным, причем одни входы полусумматоров соединены с выходом триггера Е-типа, а другие входы полусумматоров и входы триггера Е-типа соединены с выходами усилителей-ограничителей, выходы полусумматоров соединены с соответствующими входами двухканального формирователя квантующих импульсов, один выход которого соединен с входом реверсивного счетчика импульсов и входом схемы И, а другой выход — со вторым входом реверсивного счетчика и входом схемы ИЛИ, другой вход которой соединен с выходом триггера знака, счетный вход которого соединен с выходом нулевого кода реверсивного счетчика импульсов а выход триггера соединен со вторым входом схемы И.

На фиг. изображена функциональная схема цифрового фаэометра для случая использования его в измерителе момента; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу фазометра при отрицательном и положительном знаке фазового сдвига; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу фазометра при изменяющемся знаке фазового сдвига в течении измерительного временного интервала; на фиг. 4 временные диаграммы, поясняющие работу фазометра при асимметрии ограничения входного сигнала.

1О

И реверсивного счетчика 18 импульсов соединен со счетным входом триггера знака 21.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

При вращении упругого элемента 1 и измерительных дисков 2, 3 с выходов датчиков 4, 5 считывания меток снимаются гармонические сигналы, совпадающие по фазе.

Под действием крутящего момента М происходят скручивание упругого элемента 1, угловое смещение измерительных дисков 2, 3 и соответствующее изменение фазового сдвига между гармоническими сигналами датчиков 4, 5.

Для пояснения работы фазометра принимаем, что при положительном фазовом сдвиге (Q>0) гармонический сигнал (а на фиг. 2) на входе усилителя-ограничителя 6 опережает по фазе гармонический сигнал (б) на гходе усилителя-ограни ителя 7, а при отрицательном фазовом сдвиге (3 О)— наоборот.

Гармонические сигналы (а, б, на фиг. 3) поступают на входы усилителей-ограничителей 6, 7. С выходов каждого из усилителей-ограничителей 6, 7 снимаются прямоугольные импульсы (в, г) типа «Меандр», фронты которых совпадают с моментами перехода гармоническими сигналами нулевого уровня. Импульсы с выходов усилителейограничителей 6, 7 поступают на входы триггера Е-типа 8 и входы соответствующих полусумматоров 9, 10.

Выходные импульсы (д) триггера Е-типа

8, поступающие на входы полусумматоров

9, 10, совпадают по фазе с импульсами одного из усилителей-ограничителей 6 или 7..

При измерении положительного фазового сдвига импульсы (д) с выхода триггера

Е-типа 8 совпадают с импульсами (г) усилителя-ограничителя 6, а при измерении отрицательного фазового сдвига импульсы (д) с выхода триггера Е-типа 8 совпадают с импульсами (в) усилителя-ограничителя 7. При положительном знаке фазового сдвига фазовые импульсы (е) снимаются ц выхода полусумматора 9, а нри отрицательном знаке фазового сдвига — — с выхода полусумматора 10 (ж). Импульсы с выходов полусумматоров

9 или 10 поступают на входы формирователя 11 квантующих импульсов (входы схем совпадений 12 или 14).

Формирователь 11 осуществляет квантование фазовых импульсов полусу мматоров

9 или 10 импульсами генератора 16. Квантование фазовых импульсов происходит в течении временного ин; ервала, формируемого времязадающим устройством 17. Пачки квантующих импульсов (з, и) с выходов формирователя 11 (выходы схем совпадений 13 или 15) поступают на входы реверсивного счетчика 18 импульсов.

Знак измеряемого фазового сдвига определяется по состоянию триггера 21 после

699450

Формула изобретения

5 окончания измерительного временного интервала.

Непосредственно перед измерением состояние триггера 22 таково, что обеспечивается открытое состояние схемы И 19. В процессе измерения первый квантующий импульс из пачки квантующих импульсов за измерительный временной интервал, поступивший с одного из выходов формирователя 11 квантующих импульсов, проходит через схему И 19 или через схему ИЛИ 20 и устанавливает один из триггеров 21 или

22 в положение, противоположное исходному.

Например, при измерении положительного фазового сдвига первый квантующий импульс (з) в течение измерительного временного интервала снимается с выхода схемы совпадений 13 формирователя 11 квантующих импульсов. Этот импульс проходит через схему И 19 и опрокидывает триггер 21.

Выходной сигнал (к) триггера 21 проходит через схему ИЛИ 20 и устанавливает триггер 22 в состояние при котором закрывается схема И 19. По единичному состоянию триггера 21 (к), судят о положительном знаке фазового сдвига. При измерении отрицательного фазового сдвига первый квантующий импульс (и), в течение измерительного временного интервала поступивший с выхода формирователя 11 (выход схемы совпадений 15), проходит через схему ИЛИ 20 и опрокидывает триггер 22. При этом схема И 19 закрывается. Состояние триггера

21 не изменяется. По нулевому состоянию (к) триггера 21 после окончания измерительного временного интервала судят об отрицательном знаке измеряемого фазового сдвига.

При измерении фазового сдвига, знак которого изменяется в течение измерительного временного интервала, пачки квантующих импульсов (фиг. 3} с выходов формирователя 11 поступают на суммирующий (а) и вычитающий (б) входы реверсивного счет- ика 18 импульсов, который осуществляет их счет с учетом знака. В реверсивном счетчике 18 импульсов фиксируется модуль измеряемого фазового сдвига. Знак фазового сдвига определяется следующим образом. В зависимости от того, с какого из выходов формирователя 11 поступил первый квантующий импульс за измерительный временной интервал, триггер 21 будет установлен в единичное или нулевое состояние. Если в процессе измерения фазового сдвига его знак меняется в течение измерительного временного интервала и при этом код реверсивного счетчика 18 несколько раз оказывается равным нулю, с выхода нулевого кода счетчика 18 каждый раз снимается импульс, который поступает на счетный вход триггера 21, изменяя его состояние. Пусть, например, первый квантующий импульс (а) поступил с выхода схемы совпадений 13 формирователя 11 на вход схемы И 19 и

4О

15 эо

2$ зо зз

so

6 опрокинул (e} триггер 21, а в процессе измерения фазового сдвига код реверсивного счетчика 18 был равен нулю нечетное число раз. Состояние триггера 21 (в) при этом будет противоположно тому, которое установилось после воздействия первого квантующего импульса с выхода формирователя 11, т. е. измеряемый фазовый сдвиг имеет отрицательный знак. Аналогично происходит определение знака фазового сдвига при любом сочетании порядка поступления квантующих импульсов на временной интервал и числа нхлевых кодов реверсивного счетчика 18 импульсов.

Уменьшение порога чувствительности фазометра в области нулевых фазовых сдвигов обусловлено тем, что результат измерения не зависит от асимметрии ограничения гармонических сигналов (а, в) усилителями ограничителями 6, 7 (фиг. 4). Действительно, при асимметрии ограничения гармонического сигнала, например, усилителем-ограничителем 7, длительность его выходных импульсов (а), например, оольше паузы между ними. В этом случае с выхода триггера

E-типа 8 снимаются импульсы (в), передние фронты которых совпадают по времени с передними фронтами выпходных импульсов (б) усилителя-ограничителя 6, а задние фронты — с задними фронтами импульсов (а) усилителя-ограничителя 7. С выходов каждого из полусумматоров 9, 10 снимаются импульсы (г, д), разность длительности которых пропорциональна измеряемому фазовому сдвигу, а частота следования равна частоте гармонических сигналов. Эти импульсы поступают на вход формирователя 11 квантующих импульсов. Квантующие импульсы с выходов формирователя 11 поступают на суммирующий (ж) и вычитающий (е) входы реверсивного счетчика 18 импульсов, осуществляющего их счет. При этом результат счета, зафиксированный в реверсивном счетчике 18, пропорционален измеряемому фазовому сдвигу и не зависит от асимметрии ограничения гармонических сигналов. Уменьшение порога чувствительности фазометра обеспечивается как при асимметрии ограничения в одном из усилителей-ограничителей, так и при одновременной асимметрии ограничения в обоих усилителях-ограничителях и не зависит от направления асимметрии.

Цифровой фазометр, содержащий усилители-ограничители, реверсивный счетчик импульсов и связанный с ним по входу через схему И триггер знака, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен с входами формирователя квантующих

699450 импульсов, непосредственно и через время. задающее устройство, отличающийся тея, что, с целью повышения точности измерения и уменьшения порога чувствительности, в него введены триггер Е-типа, два полусумматора, последовательно соединенные схема ИЛИ и триггер, а формирователь квантующих импульсов выполнен двухканальным, причем одни входы полусумматоров соединены с выходом триггера E-типа, а другие входы полусумматоров и входы триггера

Е-типа соединены с выходами усилителейограничителей, выходы полусумматоров соединены с соответствующими входами двухканального формирователя квантующих импульсов, один выход которого соединен с входом реверсивного счетчика импульсов и входом схемы И, а другой выход — с вторым входом реверсивного счетчика и входом схемы ИЛИ, другой вход которой соединен с выходом триггера знака, счетный вход которого соединен с выходом нулевого кода реверсивного счетчика импульсов, а выход триггера соединен со вторым входом схемы И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 352230, кл. G 01 R 25/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 469097, кл. G 01 R 25/00, 1973 (прототип).

Фиг. г

Фиг.3

1биг.4

Составитель Г. Целибеев

Редактор Л. Бибер Техред О. Луговая Корректор М. Ножо

Заказ 7216/49 Тираж 1ОРЭ Подписное

ЦН И И ПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П < Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4