Коммутационный фазометр

Коммутационный фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнх

Соцнаннстнческнк

Респубпнк

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

8) (72) Авторы изобретения

Н.В. Маслов, P. Л. Гри гор ьян, В.Т. Кондратов и Ю.A. Скрипник (71) Заявитель (5 4) КОММУТАЦИОННЫЙ ФАЗ ОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при построении быстродействующих измерителей фазовых сдви гов между двумя гармоническими 5 сигналами, измен яющи мися в широком частотном диапазоне, работающих в условиях действия периодических, в частности сетевых, помех.

Известен коммутационный фаэометр, 1О содержащий коммутатор, линейный фазовый детектор, управляющий триггер и дискриминатор, причем фазовый детектор соединен с источниками входных сигналов непосредственно и через коммутатор, который по двух входах подключен к управляющему триггеру и к синхронному детектору, связанный с избирательным усилителем частоты коммутации и регистрирующим 20 устройством, в которых для уменьшения влияния переходных процессов, обусловленных периодической коммутацией .исследуемых сигналов, частота коммутации синхрониэируется одним иэ ис- 25 следуемых сигналов (1).

Недостатком такого фазометра являбольшая погрешность измереиий, возникающая при перестройке выходных нзбнрательных цепей, необходимость 30, которой обусловлена изменением частоты коммутации при изменении частоты исследуемых сигналов. Для увеличения быстродействия предложено выделение фаэовой информации производить путем стробирования выходного напряжения фазового детектора в конце каждого такта (полупериода частоты коммутации) .

Известно также устройство, содержащее коммутатор, управляемый формирователем коммутационных интервалов, состоящим иэ дискриминатора, трехвходовой схемы И двух одновибраторов и триггера., линейный фазовый детектор, амплитудно-импульсный модул ятор, одно вибратор — фор миров атель строб-импульсов, блок вычитания сигналов и регистрирующее устройство, причем вход дискриминатора формирователя коммутационных интервалов подключен к одному из входов фаэометра, выход линейного фазового детектора, входы которого непосредственно и через коммутатор подключены ко входам фазометра, подключен ко входу амплитудно-импульсного модулятора, ко второму входу которого подключен выход формирователя строб-и мпул ь со в, по дключенного входом к выходу первого

732761 одновибратора формирователя коммутационных интервалов, а выход амплитудно-импульсного модулятора подключен через блок вычитания к регистрирующему устройству f2).

Недостатком этого устройства является значительная случайная погрешность измерения, обусловленная помехами и наводками, наложенными на выходное напряжение фазового детектора.

Цель изобретения. — уменьшение ? 0 случайной по грешности измерени я фазовых сдвигов за два такта коммутации °

Поставленная цель достигается тем, что в коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, подключенный к 15 клеммам входных сигналов и управляемый формирователем коммутационных интервалов, состоящим из дискриминатора, соединенного с одной из клемм входного сигнала, трехвходового эле,мента И, двух одноэибраторов, выходы каждого из которых подсоединены к первому и второму входам трехвходового элемента И, и триггера, соединенного rI9 входу с выходом трехвходового элемента И, а по выходам — c коммутатором и с первым одно ви братором, выход пЕрвого одновибратора и вход второго одновибратора объединены, а выход дискриминатора соединен с третьим входом трехвходового элемента И, содержащий также фазовый детектор, соединенный одним входом непосредственно с клеммой входного сигнала, а другим — через коммутатор, последовательно соединенные амплитудноимпульсный модулятор, блок вычитания сигналов и регистрирующий блок и формирователь строб-импульсов, подключенный к амплитудно-импульсному модулятору, введены интегратор, управля- 4р емый введенным формирователем интервалов интегрирования и включенный между фазовым детектором и амплитудно.импульсным модулятором, а также достигается тем, что формирователь интервалов интегрирования состоит из дискриминатора, подключенного к источнику питания, одновибратора, формирователя коротких импульсов, трехвходового элемента И, триггера со счетным входом и триггера с раздельными входами, причем трехвходовый элемент И соединен одним входом с выходом одновибратора, другим — с выходом дискриминатора и третьим— с выходом тригг?эра с рездельными вхо- 55

Лами, Один из которых соединен с выходом. формирователя коротких импульсов, а другой — с выходом формирователя строб-импульсов, при этом счетный вход триггера подключен к выходу трехвходового элемента И, а выходы его один — к входу интегратора и входу формирователя строб-имПУЛЬСОВ, ДРУГОЙ вЂ” К ВХОду ОДНОВИбратора, вход формирователя коротких импульсов соединен с выходом первого одновибратора формирователя коммутационныхых интерэ алоэ .

Фун кционал ьная схема устройства приведена на чертеже, Фазометр содержит коммутатор 1, фазовый детектор 2, интегратор 3, амплитудно-импульсный модулятор 4, формирователь 5 строб-импульсов, блок 6 вычитания сигналоэ, регистрирующий блок 7, формирователь 8 коммутационных интервалов, состоящий из дискриминатора 9, трехвходового элемента И 10, триггера 11, первого и второго одноэибраторов 12 и 13, формирователь 14 интервалов интегрирования, состоящий из формирователя 15 коротких импульсов, триггера 16 с раздельными входами, трехэходового элемента И 17, дискриминатора 18, триггера 19 со счетным входом, Одновибратора 20.

Принцип действия фазометра следующий.

Исследуемые сигналы U и U поочередно с частотой коммутации подключаются к фазовому детектору 2. При этом, в один такт коммутации к фазовому детектору 2 подключаются сигналы П? и U z а в другой такт на оба входа фазового детектора 2 подает ся си гнал

В результате коммутации на выходе фазового детектора 2 выделяется импульсное напряжение с амплитудой, пропорцион ал ьной сдэи ry фаз между сигналами UÄ ?? Uz, изменяющееся с частотой коммутации.

Выходное напряжение фазового детектора 2 поступает на интегратор

3, на выходе которого формируется последо вател ьн Ост ь пилообразных си гналов. Интегрирование выходного напряжения фазового детектора 2 осуществляется с задержкой (на время переходного процесса) относительно момента переключения исследуемых сигналов и происходит в каждом такте коммутации в течение одного и того же интервала времени.

В конце каждого такта интегрировани я амплитудо-импул ьсным модул ятором

4, на импульсный вход которого в определенный момент времени поступает короткий строб-импульс с формирователя

5, осуществляется стробирование выходного напряжения интегратора 3.

Очевидно, что разность амплитуд двух соседних выходных импульсоэ модулятора 4 пропорциональна сдвигу фаз между исследуемыми сигналами. . В блоке 6 вычитани я си гн алов производится выделение информации О фазовом сдвиге и преобразование Ее в форму, удобную для регистрации.

Обработка информации э блоке 6 производится за два такта коммутации э цифровой или аналоговой форм .

732761

1, Ко ммут аци он ный фаз ометр, содержащийй коммутатор, подключенный к клеммам входных сигналов и управляемый формирователем коммутационных интервалов, состоящим из дискриминатора, соединенного с одной из клемм входного сигнала, трехвходового элемента И, двух одновибраторов, выходы каждого из которых подсоединены к первому и второму входам трехвходового элемента И, и триггера, соединенного IIo входу с выходом трехвходового элемента И, а по выходам — с коммутатором и с первым одновибратором, выход первого одновибратора и вход второго одновибратора объединены с третьим входом трехвходового элемента И, содержащим также фазовый детектор, соединенный одним входом непосредственно с клеммой входного сигнала, а другим — через коммутатор, последовательно соединенный амплитудно-импульсный модулятор, блок вычитания сигналов и регистрирующий блок и формирователь строб-импульсов, подключенный к амплитудно-импульсному модулятору, о т л и ч аю щи и с я тем, что, с целью уменьшения случайной погрешности измерения фазовых сдвигов, он снабжен интегратором, управляемым введенным формирователем интервалов инте грировани я и включенным между фазовым детектором и амплитудно-импульсным модулятором.

2. Коммутационный фазометр, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь интервалов интегрирования

Формирование управляющих сигналов в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом.

Короткие импульсы с выхода дискриминатора 9, соответствующие моменту перехода одного из исследуемых сигналов (Uq ) через нуль поступают на элемент И 10, открытую в начальный момент времени по двум другим входам, что позволяет одному из импульсов пройти на счетный вход триггера 11 (О и опрокинуть его в противоположное состояние.

Перепад напряжения с одного из плеч триггера 11 опрокинет в неустойчивое состояние на время задержки одновибратор 12, после чего дальнейшее прохождение импульсов через элемент

И 10 прекратится.

Через время задержки одно ви бр атор 12 возвратится в исходное состояние и запустит одновибратор 13 и формирователь 1 5 коротких импул ьсов. Выходным сигналом одновибратора 13 элемент И 10 будет поддерживаться в закрытом состоянии, а выходной сигнал формирователя 15 установит 25 триггер 16 в единичное состояние.

С этого момента времени ранее закрытый элемент И 17 открывается и импульс с выхода дискриминатора 18, соответствующий моменту перехода через нуль напряжения помехи, пройдет на счетный вход триггера 19 и опрокинет его в единичное состояние. Перепад напряжения с выхода триггера 19 опрокинет в неустойчивое состояние на время интегрирования одновибратор 20, после чего дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 17 прекратится.

Через время интегрирования одновибратор 20 возвратится в исходное состояние, элемент И 17 снова откроется и очередной импульс с выхода дискриминатора 18 возвратит триггер

19 в исходное (нулевое) состояние.

Перепад напр яжени я с выхода три rrepa 45

19 запустит формирователь 5, выходной короткий импульс которого установит триггер 16 в исходное (нулевое) состояние. После этого с некоторой задержкой возвратится в исходное состояние одновибратор 13, время задержки одновибратора 13 выбирается несколько больше времени задержки одновибратора 20, и к элементу И 10 снова будет приложено открывающее напряжение.

Очередной импульс дискриминатора

9 поступит на счетный вход триггера 11 и опрокинет его в исходное состояние. Одновибратор 1 2 снова перебросится в неустойчивое состояние бО и весь процесс формирования управляющих сигналов повторится.

Таким образом, управляющие сигналы в предлагаемом устрсистве определенным образом синхронизированы другб5 относительно друга одним из исследуемых сигналов и сигналом помехи.

При этом в каждый полупериод частоты коммутации укладывается целое число периодов исследуемых сигналов, а в каждый интервал интегрирования целое число периодов сигнала помехи.

Кроме того „интегрирование начинается с задержкой на время переходных процессов, а стробирование выходного сигнала интегратора 3 осуществляется в конце каждого такта коммутации.

Это позволяет стабилизировать переходный процесс, обусловленныи коммутацией исследуемых сигналов, и одновременно уменьшить влияние помех и ее гармоник, поскольку интегрирование при этих условиях обеспечивает максимальное сглаживание адцитивных помех и наводок, что в конечном итоге в значительной степени уменьшает случайную погрешность измерения.

Применение настоящего фазометра особенно эффективно в диапазоне частот 10 Гц — 1 кГц, поскольку весь цикл измерения, состоящий из двух тактов коммутации, составляет не более 1-2 c ..

Формула и э о брет ени я

732761

Составитель A. Старостина

Техред Э.Чужик Корректор Ю. Макаренко

Редактор П. Макаревич

Заказ 1550/8 Тираж 1019 Подпи сное

ПЛИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 состоит из дискриминатора, подключен ного к источнику питания, одновибратора, формирователя коротких импульсов, трехвходового .элемента И, триггера со счетным входом и триггера с раздельными входами причем трехвходовый элемент И соединен одним входом с выходом одновибратора,другим - c выходом дискриминатора, а третьим — с выходом триггера с раздельными входами, один из которых соединен с выходом формирователя коротких импульсов, а другой †. с выходом формирователя строб-импульсов, при этом счетный вход триггера подключен х выходу трехвходового элемента И, а выходы его один — к входу интегратора и к входу формирователя

- строб-импульсов, уцзугой — к входу одновиб1 атора, вход формирователя коротких импульсов соединен с выходом гервого одновибратора формирователя коммутационных интервалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 356588 кл. G 01 R 25/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР Ф 571770, кл. G 01 R 25/00, 1976.