Цифровой фазометр и его варианты Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

2. Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, два перемножителя подключенные к выходу аналого-цифрового преобразователя, и соединенный с ними через два сумматора с регистрами вычислительный блок, формирователь, блок ПОСТОЯННОЙ памяти, последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент И, соединенный входом С формирователем, первый счетчик дробной части и счетчик целой .части, первый блок совпадения кодов и первый счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изме рения в диапазоне частот, в него введены счетчик.адреса, соединенный с блоком постоянной памяти, выходы которого подключены к входам перемножителей соответственно, второй блок совладения кодов, соединенный с выходом первого счетчика дробной части, второй счетчик, соединенный с вторым входом второго блока совпадения кодов, последовательно соединенные триггер, подключенный к входу и выходу соответственного первого и второго блоков совпадения кодов, второй эленент И, соединенный с выходом генератора импульсов, второй счетчик дробной части, соединенный с входом второго счетчика, блок запрета, соединенный с вторым входом второго элемента И, выход блока запрета соединен с входом первого счетчика, причем входы первого блока совпадения кодов стробоскопического .и аналого-цифрового преобразователей объединены и соединены с входом адресного счетчика.

1. Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи , два перемножитёля, подкл оченные к выходу аналого-цифрового преобразователя и соединённый с ними через два сумматора с регистрами вычислительный блок, блок постоянной Ля.1 памяти, формирователь, генератор им пульсов, последовательно соединенные ;элемент И, подключенный входами к формирователю и генерат0РУ импульсов, счетчик дробной частя, счетчик целой части, о т л и ч а ю щ. и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения в диапазоне частот, в него введены последовательно соединенные второй блок постояйной памяти, соединенный с выходом счетчика дробной части, реверсивный счетчик, вторым входом соединенный с элементом И, и счетчик адреса, который по выходу соединён с первьш и вторым блоками постоянной памяти, а по входу - с аналого-цифровым и стробоскопическими преобразователями, причем третий вход реверсивО) ного счетчика соединен со ечётчиком целой части, а выходы блока постояйной памяти подключены к входам перемножителей соответственно. 4 00

i

Изобретение относитсй к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых фазометров повышенной точности.

Известен измеритель сдвига фаз, содержащий стробоскопический и аналого-цифровой преобраз ователи, два перемножителя, два сумматора с регистрами, вычислительный блок, синхронизирующий блок, делитель частоты, дешифратор, постоянный запоминающий элемент и формирователь (1),

Недостатком устройства является ограниченный частотный диапазон измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой фазометр, содержащий стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, первый делитель частоты, два перемножйтеля и соединенный с ними через два сумматора с регистрами вычислительный блок, формирователь, постоянный запоминающий элемент, последовательно соединенные элемент И, подключенный к формирователю, первый счетчик, второй делитель частоты, третий перемножитель, регистр памяти и последовательно соединенные второй счетчик, блок совпадения кодов, а также генератор импульсов, соединенный с элементом И, причем постоянный запоминающий элемент соединен с вторам делителем частоты, блок совпадения кодов - с третьим перемножителем, первый счетчиком, вычислительным блоком, формирователем, стробоскопическим и аналого-цифровым преобразователями, вычислительный блок соединен с регистром памяти, первым и вторым перемножителями, а первый делитель частоты - с элементом И и вторым счетчиком 2 .

Недостаток устройства состоит в том, что высокая точность измерения обеспечивается лишь на определенных частотах входного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности измерения в диапазоне частот. ; Поставленная цель в первом варианте достигается тем, что в известный фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, два перемножителя, подключенные к выходу аналого-цифрового преобразователя и соединенный с ними через два сумматора с регистрами вычислительный блок, блок постоянной памяти, формирователь генератор импульсов, последовательно соединенные элемент И, подключенный входами .к формирователю и генератору импульсов, дробной части, счетчик целой части, введены последовательно соединенные второй блок постоянной памяти, соединенный с выходом счетчика дробной части, реверсивный счетчик, вторым входом соединенный с элементом И, и счетчик адреса, который по соединен с первым и вторым блоками постоянной памяти, а по входу - с аналого-цифровым и стробоскопическими преобразователями, причем третий вход реверсивного счетчика соединен со счетчиком целой части, а выходы блока постоянной памяти подключены к входам перемножителей cooTBeTCTBeHHia,

Во втором варианте в цифровой фаэометр, содержащий последовательно 310 соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, два перемножителя, подключенные к выходу аналого-цифрового преобразователя, и соединеивый: с ними через два сумматора с.регистрами вычислительный блок, формирователь, блок постоянной памяти, последовательно соединенные генератор, импульсов, первый элемент И, соединенный в-ходом с формирователем. первый сГчетчйк дробной части, счётчик целой части, первый блок совпадения- кодов и первый счет.чик, введены счетчик адреса, соединенный с блоком постоянной .памятиj выходы, которого подключены к входам перемножителей соответственно, второй блок совпадения кодов, соединенный с выходом пер вого сч.етчика дробной части,, второй счетчик, соединенный с вторым входом второго блока совпадения кодов, последовательно соединенные триггер, подключенный к входу и выходу соответственно первого и второго блоков совпадения кодов, второй элемент И, соединенный с выходом генератора импульсов , второй счетчик дробной , соединенный с входом второго сче чика, блок запрета, соединенный с вторым входом второго элемента И, вы ход блока запрета соединен и входом первого счетчика, причем входы перво го блока совпадения кодов стробоскопического и аналого-цифрового преобразователей объединены и соединены с входом адресного счетчика. Сущность изобретения состоит в формировании, отсчетных импульсов, ра пределение которых в периоде входного Сигнала максимально приближено .к равномерному при работе в диапазоне част.от. В первом- варианте используется блок постоянной-памяти, в котором хранится заранее рассчитанная таблица. Информация, извлекаемая из этого блокав определенные моменты времени, позволяет сформировать отсчетные импульсы, при которых обеспечивается значительное уменьшение погрешности -измерения. Отличие второ Го варианта от первого состоит в том , что задача решается аппаратурным путем. На фиг. 1 изображена блок-схема одного варианта цифрового фазометра; йа фиг, 2 - блок-схема второго варианта.. . . В первом варианте цифровой фазо-метр состоит из стробоскопического преобразователя 1,.соединенного аналого-цифровой преобразователь 2 с перемножителями 3 и 4, которые подключены к сум«1а;Торам 5 .и 6 с ре.гистрами, а также к первому блоку 7 постоянной памяти-. В состав устройст ва ёгсодит второй блок 8 постоянной памяти и вычислительный блок 9. Вто. Ой вход устройства подключен к форiмирователю 10, который как и генератор 11 импульсов лодключен к элементу-12 И, соединенному со счетчиком 13 дробной части. Счетчик 14 адреса соединен через реверсивный счётчик 15 со счетчиком 16 целой Части. Во .втором варианте, цифровой фазометр состоит из стробоскопического преобразователя 1, соединенного через аналого-цифровой преобразователь с перемножителями 3 и 4, к которым 2 подключены сумматоры 5 .и б с регистрами и блок 7 постоянной Ламя-ти, соединенный со счетчиком. 8 адреса-. В вычислительном блоке 9 про.изводится вычисление результата измерения и его индикации. Второй вход устройст&а подключен к формирователю 1Q-, который Как и генератор 11 импульсов пОдключен к первому элементу 12 И., сое- .динённому со втОрым элементом И и первым счетчиком 13 дробной части. Кроме того, в. состав устройства входят .второй счетчик 15 дробнОй части, подключенный к первому блоку 17 совпадения кодов, второй блок -18 совпадения кодов, блок 19 запрета, соединенный с пеЕ)Вым счетчком 20/ второй счетчик 21 и триггер 22.Устройство в riepBOM варианте работает следующим образом. На входы поступают напряжения с измepяeмы 1 фазовым сдвигом. Формирователь 10, генератор 11импульсов и элемент 12 И представляют собой преобразователь длительности периода входного сигнала в количество импулЬг сов Np. Емкость счетчика 13 дробной части равна количеству точек отсче-. та Р, поэтому в нем по окончании первого периода оказывае.тся число ьС, а в сче.тчике 16 целой части - число , т. Емкость второго блока 8 постоянной памяти равна Р ячеек: для каждого значения дробной части (из Р воз.можных) в Р ячейках (по количеству {точек отсчета) предварительно записаны Г либо О.- . . Формирование отсчетньк импульсов происходит следующим путем. В момент начала одного из периодов по .опОрному каналу в реверсивный счетчик 15 перенос11тся число m из счетчи-ка 16 целой части-. По Суммирующему входу ксодерхсимому реверсивного счетчика 15 добавляется 1/ если в соответствувдей ячейке второго блока 8 постоянной памяти записана 1. Выбор ячейки опреде лается состоянием счетчика 13 дрОбной части и счетчика 14 адреса. После этого на вычитающий вход реверс 1вного счетчика 15 .начинают поступать им- . пульса до тех пор, .пока -записанное-в нем число не уменьшится д6 0. В этот момент формируется отсчетный импульс по которому .запускается стробоскопический преобразователь 1, .т.е. начинается очередной цикл преобразования мгновенного значения входного сигна ла в цифровой код. Значение m снова переносится из счетчика 16 целой час ти в реверсивный счетчик 15 и работа продолжается аналогично вышеописанно му. Счетчик 14 адреса накапливает о счетные импульсы, формируя тем самым номер считываемой точки для вызова тригонометрических коэффициентов, хр нимых в первом блоке 7 постоянной па мяти для вычислений в соответствии С выражением LX . siH l/.arctcf IHx.cosiWdt Устройство во втором варианте работает следующим образом. Формирователь 10, первый элемент 12 И и генератор И импульсов являются преобразователем длительности периода входного сигнала в количеств.о импульсов. В первом счетчике 14 дробной части записывается значение дробной части dL отношения , где N - числовое выражение длительности периода входного сигнала, Р - количество точек отсчета,.равное емкости счетчиков 14 и 15 дробной части. В счетчике 16 целой части записывается значенче целой части m отноше ния . Для d -О блок запрета 19 открыт для всех проходящих через него импул CQB. В момент .совпадения числа в пер вом счетчике 20 с числом т, хранимым в счетчике 16 целой части, что выявляется первым блоком 17 совпадения кодов, формируется отсчетный импульс запускаквдий стробоскопический и аналого-цифровой преобразователь 1 и 2, т.е. .начинается очередной цикл преоб разования мгновенного значения входногр сигнала в цифровой ксэд. .Отсчетные импульсь накапливаются в счетчике 8 адреса, с помсяцью которого производится извлечение тригонометричес ких коэффициентов, хранимых в блоке 7 постоянной памяти, для вычисления в соответствии с выражением (1). В момент формирования отсчетного импульса первый счетчик 20 обнуляетЬя. Для случая ot # О работа происходит следующим образом. Триггер 22 запускается сформированным отсчетным импульсом и открывает второй элемент 13 И. Сбрасывает триггер 22 в нулевое состояние в момент, когда сравниваются число с , записанное в первом счетчике 14 дробной части, и число, накапливаемое во втором счетчике 21, что выявляется вторым блоком 18 совпадения кодов. В этот момент второй счетчик 21 обнуляется. Таким образом, блоки 13, 22, 21 и 18 совместно с.блоком 14 формируют пачку импульсов генератора 11 на каждый отсчетный импульс. Количество импульсов в каждой пачке равно дробной части ot . Эти импульсы просчитываются также вторым счетчиком 15 дробной части. В момент его переполнения блок 19 запрета запрещает прохождение на первый счетчик 20 одному импульсу, увеличивая тем самым время до очередного отсчетного импульса на период генератора 11 импульсов. Таким путем происходит коррекция положения отсчетных импульсов в пределах периода входного сигнала. Это приводит к уменьшению погрешности измерения. Отсчеты мгновенных значений входного сигнала с вьрсода аналого-цифрового преобразователя 2 перемножаются в перемноясителях 3 и 4 с весовьо и тригонометрическими коэффициентами, извлекаекилми из блока 7 постоянной Памяти, соответствующие произведения накапливаются в сумматорах 5 .и б с регистрами, а результат измерения вычисляется в вычислительном блоке 9. Таким образом, введение перечисленных элементов в их взаимосвязи с остальными элементами обеспечивает технико-эконс 1ический эффект, состоящий в повышении точности измерения при работе в диапазоне частот. Аппаратурная реализация устройства не требует применения каких-либо блоков, технические характеристики которых могут создать трудности при серийном производстве фазометра.

ме. 2