Измеритель сдвига фаз Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электро радйоиэмерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых фазометров повышенной точ .ности; Известен цифровой фазометр, содержащий стробоскопически) и аналого-цифровой преобразователи, синхронизирующий и запоминающий блоки, два перемножителя и два сумматора с накопителями, вычислительный блок, блок регистров и блок управления регистрами, а также сумматор, соединенный с аналого-цифровым преобразователем, входом и выхо дом е5лока регистров (1 . Недостаток этого устройства состоит в низкой точности измерения, обусловленной высшими гармоническим составляющими. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель сдвига фаз, содержащий формирователь, аналого-цифровой преобразователь, два сумматора, сое диненные с вычислителем, последов ательно соединенные синхронизатор, делитель частоты и запоминающий эле мент, а также два перемножителя, дешифратор, стробоскопический преоб разователь, вход которого подключен к источнику исследуемого сигнала, причем синхронизатор соединен своим входом с источником опорного сигнала и формирователем, входы перемножителей соеденены с выходами аналого-цифрового преобразователя и запо минающего элемента, а выходы - с су маторами , выходы которых подключены к вычислителю, дешифратор соединен входами с делителем частоты и выход синхронизатора, а выходом - со стробоскопичесюим преобразователем, выход которого подключен к аналого-цифров му преобразователю, при этом выход формирователя соединен со вторым- вх дом делителя частоты Л Недостатком известного .устройств является низкая точность измерения. Погрешность измерения определяется количеством усреднений отсчетов, ко торое уменьшается с уменьшением частоты входного сигнала м i;,3/pT, где время измерения; Р - количество отсчетов; Т - период входного сигнала. Время аналого-цифрового преобраз вания обычно лежит в пределах единиц - десятков МКС. Поэтому в извес ном устройстве на достаточно низких частотах и при соответствующих Р аналого-цифровой преобразователь зна чительное время бездействует. Целью изобретения является повышение точности измерения на низких частотах. Эта цель достигается тем, что в известный измеритель сдвига фаз, содержащий стробоскопический преобразователь и соединенный с ним аналого-цифровой преобразователь, подключенный к двум перемножителям, соединенным с запоминающим элементом, а через два сумматора- с вычислителем, синхронизатор, соединенный через делитель частоты с запоминающим элементом, введены последовательно соединенные первый триггер, первый элемент И, счетчик, вычитающий счетчик, второй триггер, второй элемент И и элемент ИЛИ, причем вход первого триггера соединен с выходом синхронизатора и вторым входом второго триггера, второй вход первого элемента И соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и с вторым входом второго элемента И, второй вход вычитающего счетчика соединен с первым входом элемента ИЛИ, а третий вход - с вторым входом элемента ИЛИ и с выходом синхронизатора, третий вход элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, а выход - с входами стробоскопического и аналого-цифрового преобразователей. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство состоит из стробоскопического преобразователя 1, соединенного через аналого-цифровой преобразователь 2 с перемножителями 3 и 4, которые подключены к запоминающему элементу 5, а через сумматоры 6 и 7 к вычислителю 8. Ко второму вхоДу устройства подключены синхронизатор 9, соединенный с первым триггером 10, который через первый элемент 11 И соединен со счетчиком 12, подключенным к вычитающему счетчику 13. Второй триггер 14 по входу соединен с элементом 15 ИЛИ и делителем 16 частоты, а по выходу - со вторым элементом 17 И. Работа устройства производится в два этапа. Длительность первого этапа (подготовительного) равна одному периоду входного сигнала Т, длительность Stoрого этапа (измерительного) равна Z Т, где Z 1,2.... Таким образом, время измерения Tj,3 {z+l)T . Переключение блоков для обеспечения этапов производатся блоком управления (не показан) . В первом этапе первый элемент 11 И открыт, второй элемент 17 И закрыт. Во втором этапе - наоборот. . Рассмотрим первый этап. Синхронизатор 9 формирует на своем выходе отсчетные и лyльcы с периодом Т/Р. Первым отсчетным импульсом с ВЕКода синхронизатора 9 запускаютя стробоскопический 1 и аналого-цифровой 2 преобразователи и первый триггер 10 который формирует импульс длительно тью At Т/Р, поскольку включен в режим деления частоты. Импульс конца преобразования с выхода аналогоцифрового преобразователя 2 через первый элемент 11 И и элемент 15. ИЛ снова запускает устройство. Такой самозапуск продолжается в течение импульса длительности At. При этом каждый импульс конца подсчитывается счетчик см 12. Таким образом, в счетчике 12 записывается число N Т/РТ .т.е. количество аналогоцифровых преобразований за время /It . Интервал времени между послед ним самозапуском и очередным отсчет HfcoM импульсом, как правило, меньше /it , что может привести к невозможности запуска аналого-цифрового преобразователя 2 очередным отсчетным импульсом. Для исключения этого явления необходимо счетчик 12 предустанавливать в состояние -1. Во время второго этапа число N-1 в счетчике 12 не изменяется. Очередным отсчетным импульсом будут запущены стробоскопический 1 и аналого-цифровой 2 преобразователи/ второй триггер 14 установлен в единичное состояние, а также перене сено число N-1 из счетчика 12 в вы .читающий счетчик 13. Поскольку втор элемент 17 И во втором этапе открыт, то импульсы конца аналого-циф рового преобразователя 2 начинают про ходить через элемент 15 ИЛИ и обеспечивают самозапуск, а также вычитают из числа, занесенного в вычитающий счетчик 13. Так продолжается до тех пор,пока вычитающийсчетчик 13 не обнуляется,в результате чего второй триггер 14 возвращается в исходное состояние, т.е. самозапуск прекращается. Все отсчеты входного сигнала, явившиеся откликом на отсчетный импульс, перемножаются в перемножителях 3 и 4 с тригонометрическими коэффициентами, хранящимися в запоминающем элементе 5 и вызываемыми оттуда по адресу, накапливаемому в делителе 16 частоты..Число в делителе 16 частоты является номером производимого отсчета, т.е. изменяется на каждый отсчетный импульс. Результаты перемножений накапливаются в сумматорах 6 и 7. Результат измерения вычисляется в вычислителе 8 в соответствии с выражениемО-4- ь- . гл 2 x.sini - If Ц v- где X; - отсчеты мгновенных значений входного сигнала - коды, снимаемые с аналого-цифрового преобразователя 2; i- номер отсчета -.число/ накапли.г ваемое в делителе 16 частоты , 2Л oos-i- 2- тригонометрические коэффици:енты, хранимле в запоминающем элементе 5.

ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ, содержа14ий стробоскопический преобразователь и соединенный с ним анало го- цифровой Преобра зователь , подклк чённый к двум перемножителям/ соеди ненным с запоминающим элементом, a через два сумматора - с вычислителем, синхронизатор соединенный через делитель частоты с запоминающим элементом, о т лишающийся тем Дг./.. что с целью повышения точностиизмерения на низких частотах, в него введены последовательно соединенные первый триггер, первый элемент И, счетчик, вычитающий счетчик, второй , второй элемент И и элемент ИЛИ, причем вход первого триггера соединен с выходснл синхронизатора и вторым входом второго триггера, второй вход первого элемента И соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и с вторым входом второго элемента И, второй вход вычитающего счетчика соединен с первым входом элемента ИЛИ, a третий вход - с вторым входом элемента ИЛИ и с выходом синхронизатора, тре- § тий вход элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, a выход с.входами стробоскопического и аналого-цифрового преобразователей.