Фазометр

Фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск их

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

940085 (61) Дополнительное к авт. саид-вуда) Заявлено 22.12 80 (21) 3219632/18-21 с присоелинением заявки J% (23)Приоритет (51) М. Кл.

G 01 R 25/00

Рэаударатеенный камнтет

СССР (5З) УДК 621.317. .77 (088.8) но денем нзаеретеннй н атерытн»

Опубликовано 30. 06.82. Бюллетень Н" 24

Дата опубликования описания 30.06.82 (72) Авторы изобретения

З.С.Козлов, В.С.Павлов, Д.И.Стариков и И.А.Юдин (7!) Заявитель (54) ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах с большим числом источников информации на вхо5 де, а также для исследования изменения фазового сдвига во времени путем осуществления его непрерывного контроля.

Известны фазометры, осуществляющие измерение фазового сдвига эа один период, содержащие формирователи коротких импульсов, триггеры, элементы совпадения, генератор импульсов и электронные .счетчики (1).

Однако для большинства иэ них характерны ограниченный частотный диапазон, необходимость настройки при изменении частоты исследуемого сигнала, зависимость погрешности гю измерения от стабильности какоголибо опорного источника. Перечисленные недостатки не позволяют применять эти фазометры в автоматических системах с большим числом источников информации на входе при условии изменения частоты исследуемых сигналов в некотором диапазоне, Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь фазового сдвига во временной интервал, одержащий источник опорного напряжения, три триггера, два формирователя коротких импульсов, выход одного из ко. торых подключен к первому входу перcoro триггера, а выход другого - ко второму входу первого триггера и к счетному входу второго триггера, два интегратора, три ключа, входы второго и третьего ключей соединены с выходами второго триггера, а выходы первого и второго ключей соединены со входами интеграторов, выход источника опорного напряжения соединен с информационными входами первого и второго ключей, инпертор,.выход которого соединен со входом третьего ключа, и

40085

1о

3S

25 зо

У

4О

3, 9 детектор нуля, вход которого соединен с выходом первого интегратора,а выход - с одним из входов третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом второго триггера.

Это устройство позволяет измерять фазовый сдвиг независимо от частоты исследуемого сигнала, при этом точность измерения не зависит от стабильности опорного источника напряжения 12).

Однако несмотря на указанные достоинства ему присущ ряд недостатков: во-первых, измерение фазового сдвига осуществляется не за один, а за два периода сигнала, во-вторых, по окончании замера не осуществляется автоматическая подготовка устройства к проведению очередного замера в следующем периоде, для чего необходимо разрядить до нуля интегратор, Указанные недостатки приводят к тому, что известное устройство нельзя использовать для непрерывного контроля фазового сдвига, а в случае использования его в составе автоматической измерительной системы с большим числом источников информации на входе общее время измерения увеличивается минимум в два раза.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения и регистрации результата за один период исследуемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем что в фазометр, содержащий источник опорного напряжения, два триггера и два формирователя коротких импульсов, выход одного из которых подключен к первому входу первого триггера, .а выход другого — ко второму входу первого триггера и к счетному входу второго триггера, два интегратора, три ключа, входы второго и третьего ключей соединены с выходами второго триггера, а выходы первого и второго ключей соединены со входами интеграторов,, выход -источника опорного напряжения соединен с информационными входами первого и второго ключей, введены два элемента совпадения, третий и четвертый формирователи коротких импульсов, пять ключей, два интегратора и аналоговый делительный блок, причем выход первого триггера соединен с первыми входами элементов совпадения, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого и четвертого ключей, первый выход второго триггера соединен со вторым входом второго элемента совпадения, со входом третьего формирователя коротких импульсов и с управляющими входами пятого и восьмого ключей, второй выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента совпадения, со входом четвертого формирователя коротких импульсов и с управляющими входами шестого и седьмого ключей, выход источника опорного напряжения соединен с информационными входами третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно второго и третьего интеграторов,которые подключены выходами к информационным входам соответственно шестого, седьмого ключей, выход третьего формирователя коротких импульсов соединен со. вторыми входами первого и четвертого интеграторов, выход четвертого формирователя коротких импульсов соединен со вторыми входами второго и третьего интеграторов, выходы пятого и шестого ключей соединены с первым, а выходы седьмого и восьмого ключей - со вторыми входами аналогового делительного. блока, выходы первого и четвертого интеграторов соединены соответственно со входами пятого и восьмого ключей.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого фазометра; на Фиг.2 — временные диаграммы напряжений в соответствующих точках фазометра, работающего в режиме непрерывного измерения фазы за каждый период исследуемого сигнала.

Фазометр содержит первый и второй формирователи 1 и 2, первый и второй триггеры 3 и 4, первый и второй элементы 5 и б совпадения, источник 7

45 опорного напряжения, первые четыре ключа 8-11, четыре интегратора 12-15, вторые четыре ключа 16-19, аналоговый делительный блок 20, третий и четвертый формирователи 21 и 22 коротких импульсов.

Первый вход фазометра через первый формирователь 1 соединен с первым входом первого триггера 3. Второй вход фазометра через второй формирователь 2 соединен со вторым входом первого триггера 3 и со счетным входом второго триггера 4. Выход источ- ника 7 опорного напряжения соединен

9400

40 фазометр работает следующим образом.

Ф

В исходном состоянии на вход первого формирователя 1 поступает сигнал Vy а на вход второго формирователя 2 - сигнал V2, относительно которого измеряется фаза сигнала Ч .

В момент перехода сигналов V и V2

1 через нулевой уровень от отрицательного значения к положительному на выходах первого 1 и второго 2 фор" мирователей образуются короткие импульсы, которые, поступая на входы триггера 3, формируют на его выходе

Ч5 временной интервал t, пропорциональный фазовому сдвигу г, причем

Ч =210 / Т, 5 с информационными входами первого

8, второго 1, третьего 10 и четвертого 9 ключей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого 12, второго 13, 5 третьего 14 и четвертого 15 интеграторов, подключенных выходами к информационным входам соответственно пятого 16, шестого 17, седьмого

18 и восьмого 19 ключей. Выход перво- !!! го триггера 3 соединен с первыми входами первого и второго элементов 5 и

6 совпадения. Первый выход второго триггера 4 соединен со вторым входом .второго элемента 6 совпадения, управляющими входами третьего 10, пятого 16 и восьмого 19 ключей, а также со входом третьего формирователя 21, выход которого соединен со: вторыми входами первого 12 и четвер- рО того 15 интеграторов. Второй выход второго триггера 4 соединен со вторым входом первого элемента 5 совпадения, с управляющими входами четвертого 9, шестого 17 и седьмого 15 25 ключей, а также со входом четвертого формирователя 22, выход которого соединен со вторыми входами второго 13 и третьего 14 интеграторов. Выход первого элемента 5 совпадения соединен с управляющим входом второго ключа 11 Выходы пятого 16 и шестого

17 ключей соединены с первым, а выходы седьмого 18 и восьмого !9 ключей - со вторым входами аналогового

35 делительного блока 20, выходы первого 12 и четвертого 15 интеграторов соединены соответственно со входами пятого !6 и восьмого 19 ключей.

85 6 где Т вЂ” период сигналов V и Ч

1 2

На двух противофазных выходах (Ч и V ) счетного триггера 4 поочередно формируются временные интер валы, равные периоду Т сигнала V2.

В зависимости от наличия сигналов на выходах Ч и V7 триггера 4 временной интервал t формируется либо на выходе первого элемента 5 совпадения, либо на выходе V второго элемента 6 совпадения.

Сигналы Ч, Ч, Ч и Ч управляют работой соответственно первого 8, второго 11, третьего 10 и четвертого

9 ключей, которые коммутируют на входы соответственно первого 12, второго 13, третьего 14 и четвертого 15 интеграторов выход источника 7 опорного напряжения, осуществляя тем самым их заряд. Первый 12 и второй 13 интеграторы заряжаются в течение времени t до напряжения где — постоянная времени, одинаковал у всех четырех интеграторов.

Третий 14 и четвертый 15 интегра торы заряжаются в течение времени Т до напряжения Ч!, (Ч ):- V „ /р.

В первом периоде сигнала V заряжается первый 12 и третий 14 интеграторы,в следующем второй 13 и четвертый 15 интеграторы, затем опять первый 1? и третий 14 интеграторы и т.д.

Пятый 16, шестой 17, седьмой 18 и восьмой 19 ключи по сигналам V< и V> осуществляют подключение на время Т в каждом из периодов сигнала Ч2 ко входам аналогового делительного блока 20 поочередно выходов одной из пар интеграторов 12- 15, причем подключается та пара интеграторов, которая в данном периоде не заряжается.

Таким образом, фазометр работает в двухтактном режиме. В каждом из периодов сигнала Ч одна пара интеграторов заряжается, формируя тем самым результат измерения, в это время выходы другой пары интеграторов подключаются ко входам аналогового делительного блока 20, с выхода которого осуществляется регистрация результата измерения, в следующем периоде пары интеграторов меняются выполняемыми функциями и т.д. По окончании очередного периода с позультата, полученного в предыдущем периоде. В результате общее время измерения и регистрации равняется

tp)g = Т (и+1 ), Где и - число замерОВ, а время проведения одного замера

Т (0+4) Т -изм= и = + и .

При использовании предлагаемого фазометра в составе автоматических измерительных систем с большим числом источников информации t „„ праки м тически равно Т, так как -Т Т

ИИ1Т =Т п о

Это позволяет по сравнению с известным устройством, где измерение и ре-. гистрация осуществляются за два периода, как минимум вдвое повысить

2р эффективность автоматической измерительной системы.

Другим достоинством предлагаемого фазометра является возможность его использования для чепрерывного измеZ5 рения фазового сдвига в каждом из периодов исследуемого сигнала, которая достигается за счет проведения в конце каждого периода автоматической подготовки схемы для осуЗр ществления замера в следующем периоде.

Формула изобретения

Фазометр, содержащий источник опорного напряжения, два триггера и два формирователя коротких импульсов, выход одного из которых подключен к первому входу первого триггера, а выход другого — ко второму входу первого триггера и к счетному входу второго триггера, два интегратора и три ключа, входы второго и третьего ключей соединены с выходами второго триггера, а выходы первого и второго ключей соединены со входами интеграторов, выход источника опорного напряжения соединен с информационными входами первого и второго ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения функциойальных возможностей, в него введены два элемента совпадения, третий и. четвертый формирователи коротких импульсов, пять ключей, два интегр".— тора и аналоговый делительный блок, причем выход nepaoro триггера соединен с первыми входами элементов совпадения, выходы которых соединены с управляющими входами соответ7 940085 мощью формирователей 21 и 22 короткйх импульсов сигналами У„р и V<<, которые подаются на вторые (управляю— щие) входы интеграторов, осуществляется разряд пары интеграторов, выходы которой в данном периоде подключены ко входам аналогового делительного блока 20. Тем самым данная пара интеграторов подготавливается к формированию результата измерения в следующем периоде.

На выходе аналогового делительного блока 20 формируется сигнал Н ь,д, равный в одном периоде отношению сигналов, в последующем

Ъч.

Ч14. У, затем опять " и т.д.

45 14

Таким образом, Yon(trc) чт у

Вых -q Ä (rfC) T 2KT 2Г

Из этой формулы вытекает., что

g = 2 1 Ч ь,, а значит результат измерения не зависит от частоты сигналов Ч4 и V и от стабильности напряжения Чрл на выходе источника

7 опорного напряжения. Так как в первом периоде ко входу аналогового делительного блока 20 подключается пара интеграторов, на которой еще не успел сформироваться результат, то s этом периоде результат измерения не регистрируется. Для управления режимом регистрации результата измерения могут использоваться сигналы У о и Ч14 с выходов

35 формирователей 21 и 22, сигнализирующие об окончании очередного периода, а следовательно, об окончании формирования результата измерения на одной иэ пар .интеграторов.

Преимуществом предлагаемого фазо4р метра является то, что он наряду с сохранением всех достоинств известного устройства (независимость результата измерения от частоты исследуемого сигнала и отсутствие влияния стабильности источника опорного напряжения на точность измерения) позволяет обеспечивать за один период и измерение, и регистрацию результата, причем время .регистрации равно длительности периода исследуемого сигнала. Это достигается за счет организации двухтактного режима работы, при котором происходит совмещение процессов измерения и регистрации во времени посредством проведения по одному каналу измерения, а по другому регистрации ре9 94008 ственно первого и четвертого ключей, первый выход второго триггера соединен со вторым входом второго элемента совпадения, со входом третьего формирователя коротких импульсов 5 и с управляющими входами пятого и восьмого ключей, второй выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента совпадения, со входом четвертого форми-. 10 рователя коротких импульсов и с управляющими входами шестого и седьмого ключей, выход источника опорного напряжения соединен с информационными входами третьего и четвер- 1 того ключей, выходы которых соедине. ны с первыми входами соответственно второго и третьего интеграторов,подключенных выходами к информационным входам соответственно шестого, седь- ю маго ключей, выход третьего формирователя коротких импульсов соединен

5 10 со вторыми входами первого и четвертога интеграторов, выход четвертого формирователя коротких импульсов соединен со вторыми входами второго и третьего интеграторов,выходы пятого и шестого ключей соединены с первым, а выходы седьмого и восьмого ключей со вторыми входами аналогового делительного блока, выходы первого и четвертого интеграторов соединены соответственно со входами пятого и восьмого ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вишенчук И.М. и др. Электромеханические и электронные фазометры.

Госэнергоиздат, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

И 678666, кл. 6 03 R 25/00,03.12.76.

940085 арадо ая ясла

Составитель H,Àãååâà

Редактор Н.Чубелко Техред И.Гергель Корректор И.Муска

Заказ 4Ь61/67 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал Illlll "Патент", r.,Óæãoðîä, ул. Проектная, 4