Цифровой измеритель разности фаз

Цифровой измеритель разности фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Реслублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii750382 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 10.04.78(21) 2601992/18-21 (5I)M. Кл, G 01 и 25/00 с присоединением заявки.%—

Геоударстеенный комитет (23) Приоритетпо Лелем изобретений и открытий

Опубликовано 23. 07. 80. Бюллетень № 27 (53) УДК 621.317. .373(088.8) Дата опубликования описания 25 07 80 (72) Авторы изобретения

10. Ш, Кушнер и О. Ф. Зайцев (7I ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ

Изобретение относится к области измерения электрических величин, к устройствам для измерения фазового угла меж,ду напряжениями и токами.

Большинство известных цифровых измерителей разности фаз основаны на

5 подсчете числа импульсов эталонной частоты, заполняющих временной интервал между моментами перехода входных сигналов через нулевой уровень.

Известен цифровой измеритель разности фаз Ilj, содержащий двухканальный преобразователь на базе триггера

Шмидта, дискриминатор, логическую часть и цифровой счетчик. Входные сину- 1 соидальные сигналы преобразуются этим устройством в импульсы прямоугольной формы и подаются на дискриминатор, выдающий прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна раз о ности фаз входных сигналов. Логическая часть преобразует полученный сигнал в форму, удобную для регистрации и оценки, в число импульсов.

Недостатком известного устройства является сложность, которая заключается в необходимости использования генераторов стабилизированной частоты.

Известен цифровой измеритель фазового сдвига на квантовых самогенерирующих датчиках, который содержит источник эталонного тока, формирователь времени измерения, подключенный ко входу устройства, два преобразователя аналогчастота, каждый из которых содержит квантовый самогенерирующий датчик, установленный внутри магнитной системы, состоящей из опорной обмотки, подключенной к источнику эталонного roKa„ и соосной с ней рабочей обмотки, соединенной со входом устройства, частотный дискриминатор, подключенный к выходам преобразователей аналог-частота, и счетчик импульсов, суммирующий вход которого через вентиль соединен с выходом дискриминатора, а управляющий вход вентиля подключен к выходу формирователя времени измерения (2Д.

7503

82

4 последовательность импульсов, часта

3

Недостатком устройства является его сложность и большие габариты, связанные с использованием двух преобразователей ток-частота, соединенных для исключения влияния на результаты измере5 ния магнитного поля опорной обмотки по дифференциальной схеме. Это ограничивает область поимецения устройства и снижает надежность его работы.

?Лелью настоящего изобретения является повышение надежности.

Это достигается тем, что цифровой измеритель разности фаз, содержащий формирователь времени измерения, преобразователь ток-частота на квантовом саморе улирующем датчике, установленном внутри магнитной системы, состоящей из опорной обмотки, соединенной с источником эталонного тока и соосной с ней первой рабочей обмотки, счетчик, сум- о мнрующий вход которого, соединен с вь.-ходом первого вентиля, введены второй, третий и четвертый вентили и вторая рабочая обмотка в магнитной системе преобразова- теля ток-частота, установленная соосно с первой рабочей обмоткой, причем первая и вторая рабочие обмотки соединены с выхоцами второго и третьего вентилей, а выход квантового саморе(улирующего датчика, являющегося выходом преобразователя ток-гастота, соединен с входами первого и етвертого вентилей, выход которого подсоединен к вычитаю.цему входу счетчика, вход формирователя времени измерения соединен с входом первого венти- З5 ля, а выхon - с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого вентилей.

На чертеже представлена блок-схема цифровм о измерителя фазового сцвига.

Пифровой измеритель содержит преобразователь ток-частота 1, состоящий из квантового самогенерирующего датчика

2, первой и второй рабочих обмоток 3 и 4, и опорной обмотки 5, первый, вто- 45 рой, третий и четвертый вентили 6„7, 8, 9„10, формирователь времени измерения 1 1 и счетчик 12.

Входные сигналы, протекающие по рабочим обмоткам 3 и 4 преобразователя

1, и эталонный ток источника эталонного тока 10, протекающий по опорной обмотке 5, создают в зоне расположения датчика 2 магнитное поле, мгновенное значение напряженности которого зависит or состояния вентилей 7 и 8, управляемых формирователем времени измерения 11. Квантовый датчик 2 генерирует следования которых пропорциональна нап» ряженности магнитного поля. Эти импульсы через вентили 6 и 9, управляемые формирователем времени измерения 1 1, поступают соответственно на суммирующий ил и на вычитающий в ходы счетчика

12.

Формирователь времени измерения 11, задает время измерения, кратное периоду входных сигналов, и может быть построен, например, на базе двухканального триггера Шмидта и счетчика числа периоцов. Кроме того, формирователь 11 в нечетные полупериоды открывает вентили 6, 7 и 8, а в четные — вентиль 9.

Поэтому в нечетные полупериоды в зоне датчика 2 будет создаваться магнитное поле, равное алгебраической сумме магнитных полей встречно включенных рабочих обмоток 3, 4 и опорной обмотки 5, а в четные полупериоды - поле пропорциональное эталонному току.

Таким образом, на суммирующий вход счетчика 12 поступают импульсы с частотой i 4, пропорциональной полю, созданного в нечетные полупериоды, а на его вычитающий вход - импульсьr с частотой, пропорциональной полю в H четные полупериоды.

При этих условиях число, зафиксированное счетчиком за время измерения пропорционально измеряемому фазовому сдвигу.

Благодаря использованию вместо двух одного преобразователя ток-частота, объем аппаратуры не превышает (5060%) от объема аппаратуры прототипа.

Кроме того, настоящее устройство по сравнению с прототипом более удобно в эксплуатации, так как не требует принятия специальных мер по устранению взаимного влияния квантовых датчиков друг на друга. По этой же причине это устройство должно обеспечить более высокую точность измерения фазового сдвига, ибо полностью устранить взаимное влияние датчиков невозможно, Количественный эффект повышения точности измерения зависит or качества используемых магнитных экранов и по предварительным оценкам составляет (10-15%).

Наконец, преимуществом данного технического решения является возможность его использования не только в качестве измерителя сдвига фаз, но и как преобразователя амплитуды переменного тока в частоту, ибо при подаче сигнала только

750382

Составитель М. Барашков

Редактор В. Голышкина ТехредЖ. Кастелевич Корректор В. Синицкая

Заказ 4642/35 Тираж 1 01 9 Подписное

ИНИИПИ 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

,на один вход устройства„число, фиксируемое счетчиком, будет пропорционально амплитуде входного сигнала„

Формула изобретения

Цифровой измеритель разности фаз, содержащий формирователь времени измерения, преобразователь ток-частота на квантовом самогенерирующем датчике, установленном внутри магнитной системы, состоящей из опорной обмотки, соединенной с источником эталонного тока и соосной с ней первой рабочей обмотки, счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого вентиля, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен вторым, третьим и четвертым вентилями и второй рабочей обмоткой в магнитной системе преобразователя токчастота, установленной соосно с первой рабочей обмоткой, причем первая и вторая рабочие обмотки соединены с выходами второго и третьего вентилей, а выход квантового саморегулирующего датчика, являющегося выходом преобразователя ток-частота, соединен с входами первого и четвертого вентилей, выход которого подсоединен к вычитающе му входу счетчика, вход формирователя времени измерения соединен с входом первого вентиля, а выход - с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого вентилей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3906361, кл. 324-83Д, 1971.

2. Кудрявцев В. Б. и др. Прецезионные частотные преобразователи. автоматизированных систем контроля и управления. Москва, 1974 r. с. 124.