Цифровой коммутационный фазометр

Цифровой коммутационный фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C"À ÉСоюз Советскнн

Социалистических

Республик ()765749

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая влено 04.09.78 (21) 2660028/18 — 21 с присоединением заявки ¹ (2;3) П рноритет (51)М. Кл.

G 01 Я 25/00

1веударетванныб квинтет

СССР ав аелам нзабретеннй в вткрытнй

Опубликовано 23,09.80 Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 23.09.80 (53) УД К621.317.,373 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р. Л. Григорьян, Н. В. Маслов н Ю. А. Скрипник (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ КОММУТАЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих. измерителей фазовых сдвигов между двумя гармоническими сигналами, изменяющимися в широком частотном

5 диапазоне.

Известен коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, линейный фазовый детектор, управляющий триггер и дискриминатор, в котором частота коммутации синхронизиру10 ется одним иэ исследуемых сигналов 11).

Недостатком этого устройства является дополнительная погрешность, обусловленная промежуточным преобразованием фазового сдви- га в напряжение.

Известен также коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, однополярный триггерный преобразователь, схему совпадения, генератор квантующих импульсов, две пересчетные схемы, реверсивный счетчик импульсов, блок управления и цифровое отсчетное устройство (2).

Недостатком этого устройства является наличие случайной погрешности, обусловленной как некогерентностью входных исследуемых сигналов и сигналов генератора квантующих импульсов, так и некогсрентностью управляющего напряжения системы управления (частоты коммутации) и входных исследуемых сигналов.

11ель изобретения — повышение быстродействия и точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, один иэ входов которого соединен с первым входом однополярного триггерного преобразователя, а выход подсоединен к другому его входу, элемент совпадения, один нз входов которого соединен с выходом однополярного триггерного преобразователя, другой — с выходом генератора квантующих импульсов первого пересчетного элемента, выход которого соединен c первым входом реверсивного счетчика импульсов, второй вход которого присоединен к одному из выходов блока управления, а выход его — к первому входу цифрового отсчетного устройства, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, -третий его выход

765749 - о

25 и Р

N=h-И = п о

40 присоединен к управляющему входу коммутатора, а четвертый выход соединен с входом генератора квантующих импульсов, выход которого через второй элемент пересчета подсоединен к одному из входов блока управления, снабжен элементом ИЛИ, делителем с переменным коэффициентом деления и дешифратором, причем первый и второй входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами элемента совпадения и делителя с переменным коэффициентом деления, а его выход — с входом первого перссчстного элемента, счетный вход делителя с переменным коэффициентом деления подсоединен к выходу генератора .квантующих импульсов, а первый и второй его управляющие входы соединены соответственно с пятым выходом блока управления и выходом цифрового отсчетного устройства через дешифратор, второй вход блока управления соединен с входом коммутатора.

На чертеже изображена структурная схема цифрового коммутационного фазометра.

Устройство содержит коммутатор 1, блок 2 управления, однополярный триггерный преобразователь 3, ". емент 4 совладения, генератор 5 квантующих импульсов, реверсивный счетчик 6, элемент.7 ИЛИ, цифровое отсчетное устройство 8,, первый и второй пересчетные элементы 9 и 10, дешифратор 11 и делитель 12 с переменным коэффициентом деления.

Работа цифрового коммутационного <Ьазометра происходит следующим образом.

Сравниваемые по фазе исследуемые напряжения И1 и И поступают на сигнальные входы коммутатора 1, управляемого сигналами, поступающими с блока 2 управления. При работе коммутатора 1 и частотой Q. меньшей частоты входных напряжений Щ, на его выходе формируется разрывно-периодическое напряжение, состоящее из пакетов сравниваемых напряжений.

Выходное напряжение однополярного тршгерного преобразователя 3, поступающее на элемент 4 совпадения, можно рассматривать как непрерывное импульсное напряжение, моду.

5 лированиое по ширине (длительности). Коэффициенг широтно-импульсной модуляции р, равный относительной разности длительностей импульсов в первый и второй TBKThl работы коммутатора 1, однозначно связан с фазовым сдвигом между исследуемыми сигналами. где f = UU I 2 1 — частота входных сигналов.

При поступлении на вход элемента совпадения 4 выходного напряжения однополярного триггерного преобразователя 3 она открывается и пропускает импульсы от генератора 5. В результате на выход элемента совпадения 4 проходят пачки импульсов.

На реверсивный счетчик импульсов 6 через элемент ИЛИ 7 в один такт работы коммутатора 1 поступает общее число импульсов где М вЂ” количество пачек, заполненных импульсами; — частота повторения импульсов гене-о

Зо ратора

В следующий такт работы коммутатора 1 1 и -о

При реверсировании счетчика 6 с частотой

35 г=Q, Я1ь в моменты переключения коммутатора 1, что обеспечивается блоком 2 управления, число импульсов, накопленных реверсивным счетчиком 6, равно

Для исключения влияния переходных процессов при переключении входных сигналов частота коммутации синхронизирована одним из исследуемых сигналов таким образом, что

t = Ы 2W, где а "- ЧΠ— целое число.

Таким образом в устройстве при изменении частоты исследуемых сигналов частота коммутации также изменяется. Однако изменения полупериода коммутации не могут быть большими, чем на период исследуемых сигналов.

В однополярном триггерном преобразователе 3, на входы которого поступают один из исследуемых си1налов (Ц) и выходной сигнал коммутатора 1, формируется прямоугольное напряжение, длительность импульсов которого периодически изменяется с частотой коммутации от 1 до .

Так как от -. /, то за полный период коммутации имеем:

Ч -9а

Остаток импульсов N q накопленных счетчиком 6, фиксируется цифровым отсчетным устройством 8. Для получения отсчета непо50 средственно в градусах, перед реверсивным счетчиком 6 включен пересчетный элемент 9 с коэффициентом деления о (55

-". („„, где ЬЧ вЂ” необходимая разрешающая способность фазометра в градусах;

Fg F — номинальная частота коммутации.

765749

t<- à

И2=М,-ик= а%

" -92. 1н

2 1(с„ч) Ъбо Ъба 1

Nz h% (зол,л нocib и кратность частоты коммутации Г по отношению к о обеспечивается путем синхронизации блока управления 2 час отой генератора квантующих импульсов 5 через пересчетный элемент 10 с коэффициентом деления

Е„

= — =Сот Я, 2 FH

Таким образом, после второго такта (полупериода) коммутации в реверсивном счетчике 6 фиксируется число импульсов ч.-,, -ч г„-F Ч аЧ

Первое слагаемое является точнь|м значением измеряемой разности фаз, а второе— ошибкой, обусловленной некратностью частоты исследуемых сигналов и частоты коммутации, т.е. низкочастотной погрешностью.

Коррекция низкочастотной погрешности в устройстве происходит следующим образом.

Поскольку процесс измерения непрерывен, то можно допустить, что перед началом первого такта (полупериода) коммутации в цифровом отсчетном устройстве 8 зафиксирован скорректированный результат предыдущего измерения, т.е. 1 - а

Код N2, поступая на вход дешифратора

11, вызывает формирование на его выходах определенного кода, задающего коэффициент деления М делителя 12 таким образом, что

В конце второго такта (полупериода) коммутации в блоке управления 2 формируется импульс напряжения, длительность которого равна сi, --1j2.F- 4(2F

За время действия этого импульса на управляющем входе делителя с переменным коэффициентом деления 12 через него пройдет количество импульсов квантующего генератора 5

1 (к о к о « t 2F 1(2 Д

Тогда на вход реверсивного счетчика 6 поступит следующее количество корректируюп1их 5 импульсов

Их Ч 1-92 FH F

"к 1<„ ф

Так как во втором такте (полупериоле) коммутации реверсивный счетчик б находится в режиме вычитания, то общее количество импульсов, накопленных им за два такта коммутации, равно

Таким образом в результате коррекшш получаем истинное значение измеряемой разности фаз.

В дальнейшем работа устройства происходит аналогично описанному выше.

За счет введения дополнительных узлов и соответствующих связей осуществляется коррекция низкочастотной погрешности цифрового коммутационного фазометра.

Формула изобретения

Цифровой коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, один из входов которого соединен с первым входом однополярного триггерного преобразователя, а выход подсоединен к другому его .входу, элемент совпадения, один из входов которого соединен с выходом однополярного триггерного преобразователя, другой — с выходом генератора квантующих импульсов, первого пересчетного элемента, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика импульсов, второй вход которого присоединен к одному из выходов блока управления, а выход его— к первому входу цифрового отсчетного устройства, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, третий его выход присоединен к управляющему входу коммутатора, а четвертый выход соединен с входом генератора квзнтующих импульсов, выход которого через второй элемент пересчета подсоединен к одному нз входов блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, он снабжен элементом ИЛИ, делителем с переменным коэффициентом деления и дешифратором, причем первый и второй входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами элемента совпадения и делителя с переменным коэффициентом деления, а его выход — с входом первого пересчетиого элемента, счетный вход делителя с переменным коэффициентом деления подсоединен к выходу генератора квантующих импульсов, а первый и Второи его управляющие BxoHbl соединены соответственно с пятым выходом блока управления и выходом цифрового отСоставитель М. Барашков

Техред Е. Гаврилешко

Редактор Т. Киселева

Корректор Г. Решетник

Подписное

Заказ 6920/17 Тираж 1019 с

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ЛПЛ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 765749 8 счетного устройства через дешифратор, второй 1. Авторское свидетельство СССР М 51600, вход блока управления соединен с входом кл. G 01 Я 25/00, 1975. коммутатора. 2. Скрипник Ю. А. Коммутационные цифроИсточники информации, вые измерительные приборы. М., "Энергия", принятые во внимание при экспертизе 1973, с. 77-83.