Следящий фазометр (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

1C

СО

;о сд

2. Следящий фазометр по п.1, о тличающийся тем, что блок слежения содержит два усилителя-огра ничителя, три формирователя импульсов, два элемента задержки, два элемента И, триггер и компаратор, причем входы усилителей-ограничителей соединены соответственно с источну|ками входных сигналов, а выход первого усилителя-ограничителя соединен со входом первого формирователя импуль сов и входом первого элемента задержки, .выход которого соединен с; входом второго формирователя импульсов, выход второго усилителя-ограничителя через второй элемент задержки соединен С входом третьего форми рователя импульсов, первый вход первого элемента И через инвертор соединен с выходом первого формировавтеля импульсов; первый вход второго элемента И соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход третьего формирователя импульсов соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствующими установочными входами триггера,выходы которого соединены с управляющий ми входами коммутатора и компенсатора, при этом первый вход компаратора соединен с выходом компенсатора,второй вход - с источником опорного ; напряжения, а выход компаратора динен с управляющим входом компенсатора,

3. Следящий фазометр по п.1, отличающийся тем, что компенсатор содержит инвертор, два, , элемента И, два ключа, два нормализа тора, аналоговый сумматор и фильтр, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора, а выход фильтра является выходом компенсатора, при этом входы нормализаторов сое,динены с выходами коммутатора, первые входы элементов И соединены с одним из управляющих выходов блока слежения, второй вход первого элемен5а И соединен со вторым управляющим выходом блока слежения и через инвертор со вторым входом второго элемента. И, выходы элементов И соединены с управляющими входами ключей, которых соединены с сортветству|рщими источниками напряжений компенсации, а выходы ключей и нормализаторов

соединены со входами аналогового сумматора.

А. Фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения О-ЗбО, дифференциатор, амплитудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатопа, реверсивный счетчик, соединенный своими входами с выходами амплитудного селектора, и блок индикации, о т л-и ч а ющ и и с я тем,что с цельюповышения точности измерения,в него введены дополнительный фазометр,коммутатор, блок слежения, компенсатор, квантователь, ограничитель измерительного времени, счетчик, дополнительный счетчик, преобразователь кода и сумматор, причем входы дополнительного фазометра, первый и второй входы блока слежения соединены со входами основног-о фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометров через коммутатор соединены со входам квантователя и компенсатора, первый выход блока слежения соединен с управляющим входом кб -мутатора, второй выход.блока слежения соединен с первым управляющим входом компенсатора и входом дополнительного счетч14 ка, а третий выход блока слежения соединен со вторым управляющим входом компенсатора и управляющим входом преобразователя кодов, разряды последнего соединены с выходом дополнительного счетчика, выход квантователя соединен со входом счетчика, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами ограничителя измерительного времени, один из выходов которого соединен со счетным входом дополнительного счетчика, выход сумматора соединен со входом блока индикации, а входы сумматора соединены с выходами реверсивного счетчика, преобразователя кодов и счетчика, выход компенсатора соединен с третьим входом блока слежения и входом дифференциатора. . .

5. Фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения О-ЗбО®, аналого-цифровой преорразователь, блок индикации, соединенный своими входами с выходами аналогоцифрового преобразователя и реверсивного счетчика, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения в него введены дополнительный фазометр. коммутаЧ

тор, компенсатор и блок слежения, причем входы дополнительного фазометра Соединены со входами основного фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометров соединены через коммутатор с первым и вторым входами компенсатора, выход последнего соедийен со входом блока слежения, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, а второй и третий выходы - с третьим и четвертым входами компенсатора , четвертый и пятый выходы блока слежения соединены со входами р еверсивного счетчика, выход компенсатора соединен также со входом аналого-цифрового преобразователя.. 6. Фазометр по п.5, о т л м ч а ю щ и и с я тем, что блок слежения содержит четыре компаратора, два инвертора, четыре формирователя импульсов, блокПервоначальной ус.тановки, два элемента ИЛИ, триггер, элемент И, при этом одни входы компараторов соединены с выходом компенсатора , а другие входы - с соответствующими источниками напряжений и уставок, выходы первого и четвертого компараторов соединены со входами первого элемента,ИЛИ и входами реверсивного счетчика, выход второго компаратора соединен со входами первого инвертора и второго формирователя импульсов и входом элемента И, выход третьего компаратора соединен, со входом второго инвертора и входом четвертого формирователя импульсов, выходы второго и четвертого формирователей импульсов соединены со входами второго элемента ИЛИ,. выход первого инвертора соединен со входом первого формирователя импульсов, выход второго инвертора соединен со входом третьего формирователя импульсов и вторым входом элемента И выход 6jpoKa первоначальной установки и выходы первого и третьего формирователей импульсов соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с установочными входами триггера, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и компенсатора, выход элемента И соединен со вторым управляющим входом компенсатора, причем стробирующие входы компарато

ров соединены с выходом блока перво- начальной установки.

7.-Фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-ЗбО°, блок индикации и реверсивныйсчетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен дополнительный фазометр , коммутатор, ограничитель измерительного времени, квантователь, компенсатор, блок слежения, счётчик, дополнительный счетчик, преобразователь кода и сумматор, причем входы основного фазометра соединены со входами дополнительного фазометра а выходы основного и дополнительного фазометров через коммутатор соединены с первыми и вторыми входами квантователя и компеж;атора, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами ограничителя измерительного времени, выход квантователя соединен со входом счетчика, первый выход бло ка слежения соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока слежения соединен с третьим входом компенсатора и первым управляющим

входом дополнительного счетчика,третий выход блока слежения соединен с четвертым входом компенсатора и вторым управляющим входом дополнительного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом ограничителя измерительного времени, а выход - со входом преобразователя кодов, чeтвepJый и пятый выходы блока слежения соеди- нены со входами реверсивного счетчи-. ка, входы сумматора соединены с выходами счетчика, преобразователя кодов и реверсивного счетчика, выход сумматора соединен со входом блока индикации.

48..Фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения О-ЗбО, аналого-цифровой преобра

зователь, блок индикации, входы которого соединены д выходами аналогоцифрового преобразователя, о уличающийся тем, что,с целБю-повышения точности измерения, в него сведены дополнительный фазометр, коммутатор, входы которого соединены с выходами фазометров, компенсатор, . входы которого соединены с выходами коммутатора, блок слежения, вход которого соединен с выходом компенсатора и входом аналого-цифрового преобразр ; вателя, а выходы соединены с управляю

«;им входом коммутатора и компенсируоцим входом компенсатора.

9.Фазометр по п.8, о т л и ч а ющ и и с я тем, что компенсатор сЪдержит два нормализатора, аналоговый сумматор и фильтр, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора а выход фильтра является выходом ком пенсатора, входы нормализаторов соединены с выходами коммутатора, входы аналогового сумматора соединены с выходами нормализаторов и выходом блока слежения.

10.Фазометр по п.8, от л и ч а- ю щ и и с я тем, что блок слежения

содержит шесть компараторов, первые входы первого, второго и третьего компараторов и вторые входы четверто го, пятого и шестогокомпараторов соединены соответственно с источниками напряжений уставок, вторые входы п.ервого, второго и третьего компараторов и первые входы четвертого,пятого и шестого компараторов соединены с выходом компенсатора, шесть инверторов, входы которых соединены соответственно с выходами компараторов, пять элементов И,элемент ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, шесть ключей выходы которых соединены со

компенсатора, входы ключей соединены соответственно с источниками компенсирующих напряжений, управляющий вход Bjpporo .ключа соединен с выходом первого компаратора, управляющий вход второго ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, а входц первого элемента И соединены с выходом первого инвертора и выходом второго компаратора, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом второго элемента И, а входы второго элемента И соединены с выходом второго инвертора и выходом третьего компаратора, выход третьего элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а входы третьего ,элемента И соединены с выходами третьего и четвертого инверторов, управляющий вход четвертого ключа соединен с вь{ходом четвертого элемента И,.входы которого соединены с выходами пятого инвертора и четвертого компаратора, управляющий вход пятого ключа соединен с в.ыходом пятого элемента И и третьи : входом элемента входы пятого элемента И соединены с выходом шестого инвертора и выходом пятого компаратора, выход шестого компаратора соединен с управляющим входом шестогО ключа .

ЬСледящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном иэмерейия 0-ЗбО°, дифференциатор, ампли- туджйй селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счетчик, входы которого соединенСы с соответствующими выходами ам плитудного селектора, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и выходами 1 еверсивного , о ;г-личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, внего введены дополнительный фазометр, коммутатор, входы которого соединены с выходамиФЭ ометров, компенсатор, входы которого соединены с выходами коммутатора, блок слежения, входы которого соединены соот|ветственно с входами фазометров и выходом компенсатора, а выходы соеди о нены с управляющими входами коммутато- ® /) ра и компенсатора,причем входы дифференциатора и аналого-цифрового реобразователя соединены с выходом компен сатора. а с

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазового сдвига в пределах -±2jri.

Известен следящий фазометр, содержащий в каждом канале усилитель-ограничитель., два формирователя импульсов инвертор, вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя и входом первого формирователя; счетный триггер, вход которого соединен с выходом усилителя ограничителя опорного канала, первый, второ,третий и четвертый .элементы И, элементы ИЛИ, причем второй вход первого и третий вход третьего элементов И соединены с первым выходом счетного триггера, а третьи входы второго и четвертого элементов И - со вторым выходом счетного триггера;нормалйзатор, которого с . выходом элемента ИЛИ, а входы последнего соединены с выходами элементов И, фильтр, вход которого соединен с выходом нормализатора, а выход - со входом аналогоцифрового преобразователя, выход последнего соединен со входом индикатора, причем выход инвертора измерительного канала соединен со входом второго формирователя; первый, второй и третий элементы задержки, реверсивный счЪтчик, первый, второй третий и четвертый компараторы, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, первый и второй ключи, первый, второй, третий; четвертый и пятый управляющие триггера,диф ференциатор и третий и четвертый / формирователи, причем выход усили теля-ограничителя опорного канала соединён со входом первого элемента задержки,.выход последнего соединен со входами третьего формирователя И второго элемента з.адержки, выход второго элемента задержки соединен со входом четвертого формирователя, выход которого соединен с первыми входами первого и четвертого управляющих триггеров, выходы упомянутых триггеров, соединены с первыми, вхо.дами соответственно первого и четвертого элементов И, а вто:рые входы первого и третьего управлякмцих триггеров соединены с выходом первого формирователя измерительного канала и первыми входами пятого и шестого элементов И, второй вход пятого элемента И соединен с выходом третьего формирователя а выход - со вторым входом пятого управляющего триггера, первый выход которого соединен с третьим и вторым входами соответственно первого и вто рого элементов И, второй выход - со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, а первый вход - с выходом шестого элемента И, второй вход последнего соединен с выходом первого формирователя опорного канала; выход инвертора опорного канала соединен со входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего управляющих триггеров, а в№ ходы последних соединены с первыми входами второго и третьего элементов И, а второй вход-второго триггера соединен с выходом второго формирова теля измерительного канала и вторым входом четвертого триггера} второй вход индикатора соединен с выходом реверсивного счетчика, первый и вто рой входы упомянутого счетчика соеди нены с выходами третьего и четверто компараторов , причем второй вход третьего и. первый вход четвертого компараторов соединены соответстве но с источниками опорного напряжени - v , а первый вход третьег и первый вход четвертого компараторов соединены с выходом дифференциатора, вход которого соединен с выходом фильтра и первым входом перво втор входом afoporo компарат .4.-. «.«. тм ... -..-tnMi 1. ров, а второй вход первого и первый вход второго компаратора соединены с источниками опорного напряжения +Vo/2, а выходы первого и второго крипараторов соединены соответственно со вторыми входами седьмого и восьмого элементов И. первые входы которых соединены со вторым выходом пятого управляющего триггера, а выходы - первыми входами соответственно первых и вторых клю-v чей, вторые входы которых соединены с источником опорного напряжения соотвественно , , а выходы со вторым входом фильтра. Приведенное устройство обеспечивает измерение. Фазового сдвига в пределах 2Ж.Ги. Г Недостатком этого устройства явявляется наличие составляющей погрешности, вызванной нестабильностью элементов задержки, включенных непосред. ственно в измерительные каналы. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является многрпериодный фазометр, содержащий фазометр с диапазоном измерения 0-ЗбО°, на выходе которого существует пря- моугольный импульсный сигнал, длительность импульсов которого соотвёт ствует мгновенному фазовому сдвигу, сглаживакнций фильтр, вход которого соединен с выходом фазометра, дифференциатор, вход которого соединен с выходом сглаживающего фильтра,ампплитудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счетчик, входы которого соединены с соответствующими выходами амплитудного селектора, аналогоцифровой преобразователь, соединенный своим входом с выходом сглаживакь щего фильтра, а выходом - с блоком индикации, второй вход блока -индит кации соединен.с выходом реверсивного счетчика. Известный фазометр печивает измерение фазового сдвига в пределах ±27ri.f23. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная наличием мертвых зон и шумов в тракте . Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в известный следящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения О-ЗбО , диф/han LJiiijto-rrkn oun пытупМим IfTrtn . ференциатор, амплитудный селектор, вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счет51мик, входы которого соединены с соответствующими выходами амплитудногс селектора, аналого-цифровой преобразователь блок индикации, входы кото рого соединены с выходами аналого цифрового преобрээователя и выходамт реверсивного счетчика, введены дополнительный фазометр, коммутатор входы которого соединены с выхода мй. фазометров, компенсатор, входы которого соединены с выходами коммутатора , блок слежения, входы которого соединены соответственно с входами фазометров и выходом компенсатора, а выходы соединены с управляющими .входами коммутатора и компенсатора причем входы дифференциатора и аналого-цифрового преобразователя соединены с выводом компенсатора. Блок слежения содержит два усилителя-ограничителя, три формирователя импульсов , два элемента задержки два элемента И,триггер и компаратор, причём входы усилителей-ограничителе соединены соответственно с источнико входных сигналов, а выход первого усилителя-ограничителя соединен со входом первого формирователя импульсов и входом первого элемента задерж ки, выход которого соединен .со входо второго формирователя импульсов, выход второго усилителя-ограничителя через второй элемент задержки соединен со входом третьесо формирователя импульсов, первый вход первого элемента И через инвертор соединен с выходом первого формирователя импуль сов, первый вход второго элемента , И соединение выходом второго формирователя импульсов, а выход третьего формирователя импульсов соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствующими установочными входами триггера, выходы которых сое динены с управляющими входами коммутатора и компенсатора, при этом первый вход компаратора соединен с вы-, ходом компенсатора, второй вход - с источником опорного напряжения, а выход компаратора соединен с управ ляющим входом компенсатора. Компенсатор содержит инвертор,. два элемента И, два ключа, два нормализатора, аналоговый сумматор и фильтр, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора, а выход фильтра является выходом ком5пенсатора, при этом входы нормализаторов соединены с выходами коммутатора , первые входы коммутатора, первые входы элементов И соединены с одним из управляющих выходов блока слежения, второй вход первого элемента И соединен со вторым управляющим выходом блока слежения и через инвертор - со вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с управляющими входами ключей, входы которых сое-, динены с соответствующими источниками напряжений компенсации, а выходы ключей и нормализаторов соединены со входами аналогового сумматора. Поставленная цель также достигается тем, что в известный следящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-3бо7 дифференциатор, амплитудный селекTopi вход которого соединен с выходом дифференциатора, реверсивный счетчик, соединенный своими входами . с выходами амплитудного селектора,и блок индикации введены дополнитель-. иый фазометр, коммутатор, блок слежеНИ.Я, компенсатор, квантователь, огра-. ничитель измерительного времени. счетчик, дополнительный счетчик., преобразователь кода и сумматор, причем входы дополнительного фазометра, первый и второй входы блока слежения соединены со входами основного фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометров через коммутатор соединены со входами квантователя и компенсатора, первый выход блока слежения соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока слежения соединен с первым управлягацим входом компенсатора и входом дополни.телвного счетчика, а третий выход блока слежения соединен со вторым управляющим входом компенсатора и управляющим входом преобразователя кодов, разряды последнего соединены с выходом дополнительного счетчика, выход квантователя соединен со входом счетчика, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами ограничителя измерительного времени, один из выходов которого соединен со счетным входом дополнительногосчетчика, выход сумматора соединен со входом блока; индикации, а входы сумматора соединены с выходами реверсивного счетчика, преобразователя кодов и счетчика, выход компенсатора соединен, с третьим входом блока слежения и входом дифференциатора. Поставленная цель достигается тем, что в известный следящий фазометр,содержащий основной фазометр с диапазоном измерения О - 36 аналогоцифровой преобразователь блок индикации, соединенный своими входами с выходами аналого-ц| |)рового преобразователя и реверсивного счетчика, введены дополнительный фазометр, комг мутатор, компенсатор и блок слежения причем .входы дополнительного фазометра соединены со входами основного фазометра, а выходы основного и дополнительного фазометрЬв соединены через коммутатор с первым и вторым входами компенсатора,выход последнего соединен со входом блока слежения, первый выход которого соединен с уп равляющим входом коммутатора, а второй и третий выходы - с третьим и четвертым входами компенсатора,четвертый и пятый выходы блока слежения соединены.со входами реверсивнот-о счетчика, выход компенсатора соединен также со входом аналого-цифрового преобразователя. Блок слежения четыре компаратора, два инвертора, четыре формирователя импульсов, блок первоначальной установки, два элемента ИЛИ, триггер, элемент И, при этом одни входы компараторов соединены с выходом компенсатора, а другие входы с соответствующими источниками уставок, выходы первого и четвертого / компараторов соединены со входами первого элемента ИЛИ и входами сивного счетчика, выход второго ком паратора соединен со входами первого инвертора и второго формирователя им пульсов и входом элемента И, выход третьего компаратора соединен со вхо дом второго инвертора и входом четвертого формирователя импульсов, выходы второго и четвертого формироа телей импульсов соединены со входам второго элемента ИЛИ, выход первого инвертора соединен со входон первого формирователя импульсов,выход второг инвертора соединен со входом третьег формирователя импульсов и вторым вхо дом элемента И, выход блока первоначальной установки и выходы первого и третьего формирователей импульсов соединены с соответствующими Iвходами 1 реве 5« первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с установочными входами триггера, выходы которого соединены с управляющими входами коммута-,,, тора и компенсатора, выход элемента И coeдv. юн со вторым управляющим входом компенсатора, причем стробирующие входы компараторов соединены с выходом блока первоначальной установки. Поставленная цель достигается тем, что в известный следящий фазометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-ЗбО° блок индикации и реверсивный счетчик, введены дополН1$тельный фазометр, коммутатор, огра- . ничитель измерительного времени, квантователь, компенсатор, блок слежения, счетчик, дополнительный счетчик, преобразователь кода и сумматор, причем входы основного фазометра соединены со входами дополнительного фазо. метра, а выходы основного и дополнительного фазометров через коммутатор соединены с. первыми и вторыми входами квантователя и компенсатора, третий и четвертый входы квантователя соединены с выходами ограничителя измерительного времени, выход квантователя соединен со входом счетчика, первый выход блока слежения соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока слежения соединен с третьим входом компенсатора и первым управляющим входом дополнительного счетчика, третий выход блока слежения соединен с четвертым входом компенсатора и вторым управляющим одом дополнительно-го счетчика, счётный вход которого соединен с выходом ограничителя измерительного времени, а выход - со входом преобразователя кодов, четвертый и пятый выходы блока слежения, соединены со входами реверсивного счетчика, входы сумматора соединены .с Выходами счетчика, преобразователя кодов и реверсивного счетчика, выход сумматора соединен со входом блока индикации. Поставленная цель также достигается тем,что в известный следящий фа- зометр, содержащий основной фазометр с диапазоном измерения 0-ЗбО° аналого-цифровой преобразователь, блок индикации,, входы которого.соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, введены дополнительный фазометр, коммутатор, входы которого соединены с выходами фазометров, компенсатор, входы которого соединен с выходами коммутатора, блок слежени вход которого соединен с выходом ком пенсатора и входом аналого-цифрового преобразователя, а выходы соединены управляющим входом коммутатора и компенсирующим входом компенсатора. Компенсатор содержит два нормализатора, аналоговый сумматор и. филь11 вход, которого соединен с выходом ана логовогЬ сумматора, а выходфильтра является, выходом компенсатора, входы нормализаторов соединены с выхода ми коммутатора, входы аналогового су матора соединены с выходами нормализаторов и выходом блока слежения. Блок слежения содержит шесть компараторов, первые входы первого, вто рого и третьего компараторов и вторы входы четвертого, пятого и шестого компараторов соединены соответствен но с источниками напряжений уставок вторые входы первого, второго и трет его компаратороа и первыевходы четвертого, пятого и шестого компа|Ьаторов соединены с выходом компенсатора шесть инверторов, входы которых соединены соответственно с выходами- ком параторов, пять элементов И, элемент ИЛИ, выход которого соединен с упра ляющим входом коммутатора, шесть ключей, выходы которых соединены со входом компенсатора, входы ключей соединены соответственно с источника ми компенсирующих напряжений ,управля щий вход первого ключа соединен с выходом первого компаратора, управляющий вход второго ключа соединен с выходом первого элемента И и первым входом элемента ИЛИ, а входы первого элемента И соединены с выходом первого инвертора и выходом второго компаратора, управляющий вход третьего ключа соединен с ходом второго элемента И, а входы рторого элемента И соединены с выходом второго инвертора и выходом третьего компаратора, выход третьего элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а входы третьего элемента И соединены с выходами третьего и четвертого инверторов, управляющий вход четвертого ключа соединен с выходом четвертого элемента И, входы которого соединены с выходами пятого инвертора и четвертого компаратора, управляющий вход пятого ключа соединен с выхо95:пятого элемента И и третьим дом входом элемента ИЛИ, а входы пятого элемента И соединены с выходом шестого инвертора ,и выходом пятого компаратора, выход шестого компаратора соединен с управляющим входом шестого ключа. На фиг.1 приведена структурная схема устройства (п.1 формулы изобретения ); на фиг.2 - пример выполнения блока слежения (п.2 формулы изобретения); на фиг.З - пример выполнения компенсатора (п.З формулы изобретения); на фиг.4 - структур ная схема фазометра (п. формулы изобретения) ; на-фиг. 5 -схема работы ог- раничителя измерительного времени; на} фиг.6 - схема работы квантователя; на фиг.7 структурная схема устройства изобретения ; на фиг.8 - структурная с,хема блока слежения (п.6 формулы изобретения), на фиг.9 - структурная схема Фазометра (п.7 формулы изобретения ; на. фиг. 10 - то же (п.8 формулы изобретения); на фиг. 11 пример выполнения компгнсатора (п.9 формулы из обретения ); на фиг. 12 - пример выполнения блока слежения (п.10 формулы изобретения ); на фиг. 13 временные диаграммы работы блока еле жения (п. 2 формулы изобретения); на фиг.14 - фазовая характеристика Фазометра (п.п.1, , 5, 7 формулы изобретения); на фиг.15 фаговая характеристика следящего фазометра i п. 8 формулы изобретения ). Структурная схема следящего фазометра (фиг.1, п.1 формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1, дополнительный фазометр 2 , коммутатор 3, входы которого соединены с выходами фазометров 1 и 2, выходы А и 5 коммутатора, компенсатор 6, входы которого соединены с выходами i и 5 коммутатора 3, аналого-цифровой преобразователь 7, вход которого соединен с выходом компенсатора 6, блок 8 индикации, дифференциатор 9, ампли тудный селектор 10, вход которого соединен с выходом дифференциатора 9, реверсивный счетчик 11, входы которого соединены с выходами амплитудного селектора 10, блок 12 слежения, входы 13 и 1 блока 12 слежения соединены со входами фазометров 1 и 2, выход 15 блока 12 слежения сое динен с управляющим входом коммутатора 3; выходы 16 и 17 блока 12 слежения подключены к управляющим входам компенсатора 6, вход 18 блока 12 слежения соединен с выходом компенсь тора 6, вход 18 блока 12 слежения соединен с выходом компенсатора 6, и входом дифференциатора 9, входы лока индикации 8 соединены с выходами аналого-цифровогб преобразователя 7 и выходами реверсивного счетчика 1 1 .

Блок 12 слежения (фиг.2 , п.2 формулы изобретения )содержит усилительограничитель 19 вход которого соег динен с входом 13 блока 12 слежения, усилитель-ограничитель 20, вход кото рого соединен с входом I блока 12 слежения, первый формирователь 21 импульсов , вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя 19, второй формирователь 22 импульсов, третий формирователь 23 им.пульсов, первый элемент 2 задержки, вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя 19, а выход - со входом второго формирователя 22 импульсов, второй элемент 25 задержки; вход которого соединен с выходом второго ycилитeля-oгpaн(читeля 20, а выход - со входом третьего формирователя 23 импульсов ; инвертор 26, вход которого соединен с выходом первого формирователя 21 импульсов, первый элемент И 27, первый вход которого соединен с выходом инвертора 26, а второй вход - с выходом третьего формирователя 23 импульсов, второй элемент И 28, первый вход которого подключен к выходу второго формирова теля 22 импульсов, а второй вход к выходу третьего формирователя 23 импульсов, триггер 29, вход установки в 1 которого соединен с выходом первого элемента И 27, а выход установки в О - с выходом второго элемента И 28, причем прямой выход три1- гера 29 с выходом Т6 блока 12 слежения; компаратор 30,первый вход которо. го соединен с входом 18 блока 12 слежения, второй вход - с источником опорного напряжения VQ,а выход компаратора 30 соединен с выходом 17 блока 12 слежения.

Компенсатор 6 (фиг.З, п.З формулы изобретения) содержит инвертор 31, вход которого соединен с выходом 17 блок.а 12 слежения, первый элемент И 32, второй элемент И 33, первый вход которого соединен с пеЕВЫм входом первого элемента И 32 и выходом 16 блока 12 слежения,а второй вход

с выходом инвертора 31; второй вход первого элемента И 32 соединен с5 входом инвертора 3, первый ключ З, вход которого соединен с источни,ком напряжения +MQ, а управлящий вход - с выходом первого элемента И второй ключ 35, вход которого соединен с источником напряжения а управляющий вход - с выходом второго элемента И 33; первый нормализатор 36, вход которого соединен с источником опорного напряжения VQ, а управляющий вход - с выходом k коммутатора 3; второй нормализатор 37, вход которого подключен к источнику опорного напряжения Vg, а управляюЩ1 й вход - к выходу 5 коммутатора 3; аналоговый сумматор ЗВ, входы которого соединены с выходами первого и второго нормализаторов Зб и 37 и выходами первого и второго ключей 3 и 35; фильтр 39, вход которого подключен к выходу аналогового сумматора 38, а выход является выходом компенсатора 6.

Следящий фазометр (Фиг.Ц, n.k формулы изобретения )содержит основной фазометр 1; дополнительный фазометр 2; коммутатор 3, входы которого соединены с выходами фазометров 1 и 2; выходы + и 5 коммутатора 3, компенсатор 6, входа которого соединены с выходами и 5 коммутатора 3; блок 8 индикации; дифференциатор 9, вход которого подключен к выходу компенсатора 6;амплитудный селектор 10,вход которого соединен с выходом дифференциатора 57 реверсивный счетчик 11, входы

которого соединены с выходами амплитудного селектора 10; блок 12 слежения ; входы 13 и 1 4. блока 12 слежения

. соединены со входами фазометров 1 и 2 выход 15 блока -12 слежения соединен с управляющим входом коммутатора 3v выходы 16 и 17 блока 12 слежения подключены к управляющим входам компенсатора 6; вход 18 блока 12 слежения соединен с выходом компенсатора 6, квантователь kQ, входы которого соединены с выходами k л коммутатора 3; блок ограничения измерительного времени; выходы k2 и 43 блока 1 ограничения измерительного времени соединены с квантующими входами квёнтователя ЦО; счетчик h, вход которого подключен к выходу квантователя 40; дополнительный счетчик 45, вход которого соединен с выходом 3 блока 1. ограничения имзерительного време-. ни, а управляющий вход счетчика S соединен с выходом 16 блока ;12 слежения; преобразователь 46 кода, вход которого соединены с выходами дополнительного счетчика 5, а управляющий вход соединен с выходом 17 блока 12 слежения; сумматор , входы которого соединены с выходами счетчика , преобразователя кодо и реверсивного счетчика 11, а выходы сумматора 7 подключены ко входам, блока индикации 8. Блок k ограничения измерительно ного времени (фиг.5 содержит генератор счетных импульсов; элемент Э совпадения, первый вход которой соединен с выходом генератора 48; делитель 50 частоты, вход которого соединен с выходом элемента Э совпадения; триггер 51, вход которого соединен с выходом элемента 49 совпа дения; триггер 51, вход которого соединен с выходом делителя 50 частоты , а выход соединен со вторым входом элемента 49 совпадения; второй триггер 52, вход которого соединен с выходом элемента 49 совпадения два формирователя 53 и 54 квантующих импульсов, входы которых соединены с выходами второго триггера, 52, а в лходы формирователей являются вь одами 42 и 43 схемы- 41 ограничения измерительного времени. Квантователь 40 (фиг.6) содержит два элемента И 55 и 5б, первые входы которых соединены соответственно с выходами 4 и 5 коммутатора 6, а вторые входы - с выходами 42 и 43 схемы 41 ограничения измерительного времени элемент ИЛИ 57, входы которого соедине ны с выходами элементов И 55 и 5б,а вы ход является выходом квантователя 40 Структурная схема следящего фазометра (фиг., п.5 формулы изобретени содержит основной фазометр 1 , дополнительный фазометр 2, входы которог соединены со входами основного фазометра 1, коммутатор 3, входы которог соединены с выходами основного и дополнительного фазометров 1 и 2,выходы 4 и 5 коммутатора 3, компенсатор б, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; аналого-ци ровой преобразователь 7, вход которо го соединен с выходом компенсатора 6; блок 8 индикации 8; реверсивный Iсчетчик 11, выходы которого соединены со входами блока индикации В: причем выходы аналого-цифрового преобразователя 7 соединены со входами блока 8; блок 12 слежения,вход которого соединен с выходом компенсатора 6 ; выход 15 блока 12 слежения соединен с управляющим входом коммутатрра 3, выходы 1бИ 17 блока 12 слежения соединены соответственно с управляющими входами компенсатора 6 выходы 58 и 59 блока 12 слежения соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика 11. Блок 12 слежения (.фиг.8 , п.6 фор мулы изобретения ) содержит четыре г компенсатора 60, 61, б2 и 63, два инвертора 64 и б5; блок 66 первона чальной установки, четыре формирователя б7, 68, 69 и 70 импульсов; два элемента ИЛИ 71 и 73; триггер 72; элемент И 74; четыре напряжения уста.cTV, 3V. -Первый вход 2 2 2 2 первого компаратора 60 соединен с источником 5Vg/2, а второй вход со входом 18 блока 12 слежения.Первый вход второго компаратора 61 соединен с источником 3Vg/2, а второй вход - со-входом 18 блока 12 слежения,Первыйвход третьего компаратора б2 соединенсо входом 18 блока 12 слежения, а второй вход - с источником VQ/2. Первый вход четвертого компаратора 63 соединен со входом 18 блока 12 слежения, а второй вход - с источником -Vo/2. Выходы первого и четвертого компараторов 60 и 63 соединены с входами первого элемента ИЛИ 71 и выходами 58 и 59 блока 12 слежения.. Выходы блока 66 первоначал ной установки соединены со входом элемента ИЛИ 71 и входами стробирования компараторов 60, б1, 62 и 63. Вь1ход второго компаратора 61 соединен с входами первого инвертора 64, второго формирователя импульсов 68 и первым входом элемента И 74. Выход третьего компаратора 62 соединен со входами второго инвертора 65 и входом четвертого формирователя 70 импульсов. Вход первого формирователя 67 импульсов соединен с выходом перво го инвертора 64, а выход первого форми ровдтеля 67 - оо входом первого элемента ИЛИ 71. Вход третьего формирователя 69 импульсов соединен с выходом второго инвертора б5 и вторым входом элемента И 74, а выход третьего формирователя 69 соединен со входом первого элемента ИЛИ 71 Выходы второго и четвертого формирсвателей 68 и 70 соединены со входами второго элемента ИЛИ 73, а выход элемента ИЛИ соеги ней со входом установки в О триггера 72 Выход первого элемента ИЛИ 71 соединен со входом установки в единицу триггера 72. Выходы триггера 72 соединены соответственно с управляющими выходами 15 и 1б блока слежения. Выход элемента И 7 является управляющим выходом 17 блока 12 слежения. Следящий, фазометр (иг.Э, п.7 формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1; дополнительный фазометр 2, входы которого соединены СО входами основного фазометра 1} коммутатор 3, входы которого соединены с выходами фазометров. и 2; выходы и 5 коммутатора 3;компенсатор 6, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; блок индикации 8i реверсивный счетчик 11, блок.12 слежения, вход ТЬ которого соединен с выходом компенсатора 6j выход 15 блока 12 слежения соединен с уг равляющим входом коммутатора 35 выходы 1б и 17 блока 12 слежени; соединены соответственно с управляющими входами компенсатора 6-, кван тователь 0, входы которого, соединены с выходами и 5 коммутатора 3; блока } ограничения измерительного времени, выходы 2 и 3 которого сое динены с квантующими входами квантователя 0; дополнительный счетчик 5 вход которого соединен с выходом 43 блока 41 ограничения измерительного времени, а управляющий вход дополнительного счетчика соединен с выходом 16 блока 12 слежения; преобразовател 46 кода, входы которого соединены с выходами счетчика 45, а управляющий вход соединен с выходом 17 блока 12 слежения , сумматор 47, входы которог соединены с выходами счетчика 44, преобразователя кодов 46 и реверсивного счетчика 47, а выходы сумматора соединены со входами блока индикации 8, выходы 58 и 59 блока 12 слежения соединены с соответствующими входами реверсивного сметчика. Структурная схема следящего фазометра (фиг.10, п.8 формулы изобретения ) содержит основной фазометр 1; дополнительный фазометр 2, входы ко торого соединены со входами основного фазометра 1, коммутатор 3, входы которого соединены с .выходами фазометров 1 и 2; выходы 4 и 5 коммута15 тора 3; компенсатор 6, входы которого соединены с выходами 4 и 5 коммутатора 3; аналого-цифровой преобразователь 7, вход которого соединен с выходом компенсатора-6; блок индика-. ции 8, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя 7) блок 12 слежения, вход которого соединен с выходом компенсатора 6; выход 15 блока 12 слежения соединен с управляющим входом коммутатора 3; выход 75 блока 12 слежения соединен с компенсирующим входом компенсатора 6. Компенсатор 6 (фиг.11, п.9 фоомулы изобретения )содержит первый нормализатор 7б, вход которого соединен с источником опорного напряжения Ч/д , а управляющий вход - с выходом 4 коммутатора 3i второй нормализатор 77,вход которого соединен с источником опорного напряжения VQ, а управляющий вход - с выходом 5 компаратора 3; аналоговый сумматор 78, входы которого соединены с выходами нормализаторов 76 и 77 и компенсирующим выходом 75 блока 12 слежения, фильтр 79, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора 7В, а выход является выходом компенсатора 6. Блок 12 слежения (фиг.12, п.10 формулы изобретения ) содержит шесть компараторов 80, 81, 82, 83, 84 и 85, первые входы первого, второго и третьего компараторов 8.0, 81 и 82 и вторые входы четвертого, пятого и шестого компараторов (83, 84 и 85) соединены соответственно с уставками напряжений .Q/2; +3 1д/2; +VQ/2; -Vp/2 и -3Vo/2, вторые входы первого, второго и третьего компараторов (80, 81, 82 ) и первые входы четвертого, пятого и шестого компараторов (83, 84, 85 )соединены со входом 18 блока 12; шесть инверторов 86, 87, 88, 89, 90 и 91, входы которых соединены с выходами соответствующих комп-араторов 80, 81, 82, 83, 84 и 85; пять элементов И 92, 93, 94, 95 и 9б; элемент ИЛИ 100, входы которого соединены с выходами первого, третьего и пятого элементов И 92, 94 и 96. а выход элемента ИЛИ 100 является управляющим выходом 15 (пока 12 слежения , шесть ключей 97, 98, 99, IDI, 102 и 103, входы которых соединены соответственно с компенсирующи-. ми источниками напряжения 2VQ; lQ,, -3Vo 3 выходы ключей 1710 97, 98, 99, 101, 102 и 103 объединены с выходом 75 блока 12; управляющий вход первого ключа 97 соединен с выходом первого компаратора 80; управ-; лякзщий вход второго ключа98 соединен с выходом первого элемента И 92; управляющий вход третьего ключа 99 соединен с выходом второго элемента: И 9-3; управляющий вход четвертого ключа 101 соединен с выходом четвер.того элемента И 95; управляющий вход пятого ключа соединен с выходом пятого элемента И 9б; управляющий вход . шестого ключа соединен с выходом шеетого компаратора 85; первый вход первого элемента И 92 соединен с выxoдoM второго компаратора 81, а второй вход -с выходом первого инвертора 86; первый вход второго Элемента И 93 , соединен с выходом второго инвертора 87,- а второй вход - с выходом третьего компаратора; первыйвход третьего элемента И 9 с выходом третьего инвертора 88, а второй вход,- с выхо-. дом четвертого инвертора 895 первый вход четвертого элемента .И 95 соединен с выходом четвертого компаратора 83, а второй вход - с выходом пятого инвертора 90; первый вход пятого элемента И соединен с выходом пятого KOM паратора Ь, а второй вход - с выходом шестого инвертора 91Следящий фазометр, структурная схема которого приведена на фиг.1, работает следующим образом. При включении коммутатор 3 подключает к входам компенсатора 6 выходы основного фазометра 1. Далее, в зависимости от области изменения фазового сдвига, блок 12 слежения осуществляет управление коммутатором 3 и компенсатором 6. Фазовая характеристика основного фазометра 1, фазовые интервалы которого образованы одноименными нуль-переходами, представляет собой пилообразную кривую, которая имеет разрывы в точках ± 2jrif. Фазовая характеристика дополнительного фазометра 2,фазовые интервалы которого образованы разноименными нуль-переходами, смещена относительно фазовой характеристики основного фазометра 1 на J и имеет разрывы в точках tJi (21 + 1). . Компенсатор 6 (фиг.3) осуществляет нормирование по амплитуде импульсных сигналов, поступающих с выходов коммутатора 3, сглаживание нормализованных сигналов и .вводит компенсирую518щее напряжение при переходе от работы с основным фазометром 1 к работе с дополнительным фазометром 2, в Соответствии с управляющими сигналами, вырабатываемыми блоком 12 слежения. Напряжение нормализации VQ Напряжения компенсации +V дИ -V. Сумкирование нормализованных сигналов и напряжения компенсации осуществляется аналоговым сумматором 38. Частота среза фильтра 39 нижних частот выбирается с учетом скорости изменения фазового сдвига сигнала, Подключение компенсирующих напряжений осуществляется ключами З и 35. Если на входе 1б 1 , то в зависимости от сигнала на входе 17, подклют . чается одно из компенсирующих напряжений (+VQ или -V). А если на выходе 16 О, напряжение компенсации равно нулю. БЛОК 12 слежения (фиг.2) работает следующим образом. ЕСЛИ импульсы с выхода формирователя 23 (фиг.1Зе)находятся вне зоны импульсов с выхода формирователя 22 ;(фиг.135), то триггер 29 установлен g и к выходам Л и 5 коммутатора 3 подключены выходы основного фазомет pg i. Если хотя бы один из импульс9в . . -- .-С выхода формирователя 23 фиг.13е войдет в зону импульсов с выхода формирователя 22 (фиг. 13(3}, то триггер 29 установится в О и к выходам 4 и 5 коммутатора 8 подключатся выходы дополнительного фазометра 2, Одновременно, в зависимости от сигнала на выходе 17 компаратора .ч 30, компенсатор 6 подключит соответствующее компенсирующее напряжение (+УО или -MQ}. Если импульсы с выхода формирователя 23 (фиг.13е)выйдут за пределы зоны импульсов с выхода формирователя 21 (фиг.13 с) , то триггер 29 установится в 1 и к выходам 4 и 5 коммутатора 3 подключатся выходы основного фазометра 1. Рассмотрим работу следящего фазометра по фазовой характеристике, прбд ставленной на Фиг.Н. -. Переход от работы с основным фазометром 1 к работе с дополнительным фазометром 2 осуществляется в точках Ъ и с ,а переход от работы с дополнительным фазометром 2 к работе с основным фазометром 1 - в точках а,с, c3,f. Причем переходы с точки - в точ ку.сЗ и с точки в точку d .лроисходят скачком. Амплитуда скачка напряжения на выходе компенсатора составляет 2У0. Постоянная времени диффе «ренциатора 9 выбирается с учетом переходной характеристики фильтра 39 При этом сигнал на выходе дифференциатора 9 принимает максимальное по амплитуде значение лишь в моменты скачка напряжения на выходе фильтра 39, а при других, более медленных изменениях напряжения на выходе компенсатора 6. (,фильтра 39), сигнал диф ференциатора много меньше уставок: напряжений амплитудного селектора 10 В момент скачка амплитудный селектор 10 формирует на одном из выходов импульс, которь1Й изменяет содержимое реверсивного счетчика 11, и тем самым отслеживает цикл, в котором происходит изменение фазового сдвига. Длительность импульсов на выходе формирователя 22 (фиг. 13с1)должна быть больше ширины мертвой зоны основного фазометра 1, Ширина мерту вой зоны зависит от длительности переключающих импульсов, быстродействия триггеров, соотношения сигнал/ шум, а также частотного спектра шума. Время задержки элемента 2 должно, превышать величину фазовух флюктуации, вызванных шумами. Длительность импульсов на выходе формирователя 21 (фиг. 13с.) равна сумме удвоенного времени задержки злемен та 2k и длительности импульсов с выхода формирователя 22. Время задерж ки элемента 25 равно половине длительности импульсов с выхода .формирователя 21. Длительность ; импульсов с выхода формирователя 23 выбирается минимальной, но достаточной для четкой работы 29 по установочным входам. Выбор длительностей импульсов с выходов формирователей 21 и 22 и времени задержки элемента 25, приведенный выше применим для следящего фазометра., ра ботающего в. широком диапазоне частот Для фазометра, предназначенного для работы на фиксированной частоте, целесообразно длительность импульсов с выхода формирователя 21 положить равной половине периода сигнала, время задержки элемента 25 - четвер ти периода сигнала, а длительность импульсов с выхода формирователя 22 разности длительности импульсов с вы хода формирователя 21 и удвоенного 1 5 ремени задержки элемента 2-k. Этр озволяет использовать в работе тольо центральные участки фазовых хаактеристик основного и дополнителього фазометра 1 и 2, на которых ала систематическая составляющая огрешности, вызванная фазовыми флюкуациями и разрывным .характером фаовых характеристик основного и доолнительного фазометров 1 и 2. Для сновного фазометра 1 систематическая оставляющая погрешности имеет вид ОП.СТ. О.Ф. 2Л (j w( jw(). -27Г .2 Для дополнительного фазометра 2 . систематическая составляющая погрешности будет определяться следующим выражением опопА.ф 2((, -3J/ Я где V.(4) - плотность распределения фазовых флуктуации. Для симметричных законов определения фазовых флюктуации характерно то, что систематическая составляющая очень мала на центральных участках фазовых характеристик и значительна и резко возрастает по мере приближения к точкам разрыва фазовых, характеристик.Поэтому оптимальным с точки зрения минимума систематической составляющей погрешности является такой выбор то-, чек перехода от раб.оту основного фазометра 1 к работе дополнительного фазометра 2, когда они равноудалены от точек разрыва фазовых характеристик. Такими точками являются точки, удаленные от точек разрыва HaJ/2. Во время скачка напряжения на выходе компенсатора 6 осуществляется блокировка запуска аналого-цифрового преобразователя.7- Отставание переключения с основного фазометра 1 на дополнительный фазометр 2 по отношению к мгновенному фазовому сдвигу равно времени задержки элемента 25, длительность которого не превышает четверти периода сигнала. Приращение сдвига фаз за период сигнала, ка| правило., дортаточно мало, поэтому компенсация отставания переключения легко дост.игается расширением импуль сов с выхода формирователя 22. Следящий фазометр, представленный на фиг Л, работает следующим образом. Часть схемы, включающая основной и дополнительный фазометры 1 и 2, коммутатор 3, компенсатор 6, дифференциатор 9, амплитудный селектор 1 реверсивный счетчик 11 и блок слеже ния -12, работает аналогично такой же части схемы,приведённой на фиг.1 и описанной выше. Отличие работы (фиг. 4) заключается в том, что аналого-цифровое преобразование, усред ненхе внутрициклового фазового сдви и компенсация осуществляется в цифровом виде. Импульсы с выходом и 5 коммутатора 3 поступают на входы квантователя 0 (фиг.6), вкотором осуществляется заполнение фазовых интервалов квантующими импульсами. Блок Ц ограничения измерительного времени (фиг.5 предназначен для задания измерительного времени и фо мирования последовательностей квантующих импульсов, сдвинутых на полпериода частоты квантования. Это обусловлено необходимостью квантова ния двух последовательностей фазовых интервалов, импульсы которых перекры ваются во времени, и подсчета сов с выхода квантователя kO одним счетчиком kk, Емкость счетчика равна 2Njj, а емкость дополнительного счетчика 45 - Мд,где NQ- количест во квантующих импульсов на каждом из выходов 42 и 43 блока41 ограничения измерительного времени, поступающих за время измерения Т. Дополнительный счетчик 45 предназначен для подсчета компенсирующего количества импульсов. Счетчик 45 находится в рабочем состоянии при t на шине 16 и блокируется (по входу ) при О на шине 16. Преобразователь кода 46 передает содержимое счетчика 45 в прямом коде при 1 на шине 17 и в дополнительном коде при О на шине 17. При работе с основным фазо- . метром 1 с выхода квантователя 40 на вход счетчика 44 за время измерения Т поступает N ту N импульсов где Ч - текущий внутрицикловой фазовый сдвиг. При этом.дополнительный счётчик 45 заблокирован и обнулен. Если во время цикла измерения происходит переключение с работы основных фазометров 1 на работу с дополнительным фазометром 2, то возмохх9522ны две ситуации: переход осуществлю ется в области больших углов сдвига фаз ( Ч У Ji); - переход происходит в области больших углов сдвига фаз (f Ji ); - переход происходит в области малых углов ( Ч . J ) . В первом случае на вход счетчТта 44 поступает м 4 (Т-Г) - Т импульсов, где Т- время работы с ОСУ новным фазометром 1 в цикле измерения. На дополнительный счетчик 45, который деблокируется в момент переключения , поступает N г, (Т - яг) импульсов. При этом на шине 17 блока 12 слежения будет 1 и преобразователь 46 кода передаст содержимое счетчика 45 на входы сумматоре 47 в прямом коде. Во втором случае на поступает м --t счетчик .44 J N + (Т-Т)импульсов. На шине 17 будет О и преобразователь кода 46 пет редаст содержимое счётчика 45 в дополнительном коде. Во всех приведенных случаях суммарный результат измерения внутрициклового фазового сдвига имеет вид N N , ± N2 При переходе во время цикла измерения с работы с дополнительным фазометром 2 с компенсацией к работе с основным фазометром 1 счетчик 45 бло- кируется, а его обнуление осуществля-. ется при подготовке к следующему циклу измерения. При скачке напряжения на выходе компенсатора 6 осуществляется блокировка и обнуление счетчиков 44 и 45 и установка в исходное состояние блока 41 ограничения измерительного времени. Блок 12 слежения (фиг.2 )и компенсатор 6 (фиг.З) описаны выше. Следящий фазометр., представленный на фиг.7, работает следующим образом. При включении коммутатор 3 подключает к шинам 4 и 5 выходы основного фазометра 1. Одновременно в реверсивный счетчик 11 записывается по установочным входам номер первоначального цикла ( в простейшем случае нулевой ). На выходе компенсатора 6 устанавливается постоянное напряжение, пропорциональное усредненному значению мгновенного фазового сдвига. На этом заканчивается предустановка прибора и начинается режим слежения. Блок 12 слежения (.8) осуществляет сравнения напряжения с выхода ком пенсатора 6 (фиг.З) с напряжениями уставок, которые выбираются из условия минимума систематической составляющей погрешности следящего фазомет тра и соответствуют следующим значениям фазового сдвига .опо -90, +90 +27йи +k56° Из приведенных выше выражений для систематической составляющей погрешности основного и дополнительного фазометра 1.и 2 видно, что в указанных точках систематические составляющие погрешности равны по модулю. В остальных точках используемых цент ральных участков фазовых характеристик как основного, так и дополнитель ного фазометров 1 и 2 систематическа составляющая погрешности меньше по абсолютной величине, чем в указанных точках перехода, следовательно, и систематическая составляющая погрешности следящего фазометра принимает свои максимальные по модулю значения лишь в точках перехода (-90°, +90°, +270° и . Блок 66 первоначальной установки осуществляет подготовку прибора к работе как при включении прибора,так и по желанию оператора. При этом на выходе блока 66 формируется импульс , длительность которого больше времени переходного процесса в компенсаторе 6i который через, элемент , ИЛИ 71 устанавливают триггер 72 в 1. Одновременно импульс с выхода блока 66 осуществляет запрет сравнения (по входам стробирования ) компараторов 60, 61, 62 и 63 (на выходах всех компараторов ). После выработки усредненного зна чения фазового сдвига основного фазометра 1 на выходе фильтра 39 компенсатора 6 (фиг.З) снимается запре сравнения компараторов (60, 61, 62 и 63 ) и начинается процесс слежения При этом возможны три ситуации: теку щий фазовый сдвиг находится в преде лах от 90 до ;27о; текущий фазовый сдвиг больше 270°; текущий фазовый сдвиг меньше 90 В первом случае на выходах всех компараторов будут нули и устройство остается в прежнем состоянии (на шины и 5 подключены выходы основного фазометра 1. Во (втором случае, после снятия запрета сравнения, на выходе второ152 го компаратора 61 формируется 1. Формирователи б7, 68, 69 и 70 по переднему фронту (переход из О в 1 ) формируют импульсы, длительность которых достаточная для переключения триггера 72 по установочным входам. На выходе форми вателя 68 формируется импульс, который через элемент ИЛИ 73 устанавливает три|- гер 72 в О. На-входы компенсатора 6 подключаются выходы дополнительного фазометра 2. На выходе 17 элемента И 7 устанавливается 1, которая является разрешением для подключения положительного напряжения компенсации +VQ. В третьем случае, после снятил запрета сравнения, на выходе третьero компаратора б2 формируется 1. .Формирователь 70 формирует , импульс,который через элемент-ИЛИ 73 устанавливает триггер 72 в О. Коммутатор 3 подключает на входы i и 5 компенсатора 6 выходы дополнительного фазометра 2. На выходе элемента И 7 будет О, поэтому компенсатор 6 подключает через ключ 35 напряжение компенсации -Vg. Далее, если фазовый сдвиг, изменяясь,достигнет значения 50 , то на-выходе первого компаратора 60 формируется 1, которая устанавливает триггер 72 в 1. На входы А и 5 компенсатора подключаются выходы основного фазометра 1. Н выходе фильтра 39 компенсатора 6 начинается переходный процесс (скачок }. На выходе компаратора 60 снова устанавливается О. Импульс,, сформированный на выходе компаратора 60 (выход 58 ), добавляет единицу к содержимому реверсивного счетчика 11, тем самым отслеживается циклический переход. Аналогично, если фазовый сдвиг, изменяясь, достигает значения - 90°, то на выходе четвертого компаратора 63 устанавливается 1, которая через элемент ИЛИ 7J устанавливает-триггер 72 в 1. На выходе компенсатора 6 начинается переходный процесс. На выходе компаратора 63 снова устанавливается О. Сформированный таким образом на выходе 59 импульс вычитает из содержимого реверсивного счетчика 11 единицу. Если .фазовый сдвиг был больше, чем 270 работал дополнительный фазометр 2 с положи- . тельной компенсацией ), затем фазовый сдвиг стал уменьшаться и достиг . 5 точки перехода (270),то на выходе компаратора б1 происходит переход с 1 на О. При этом формировател б7 формирует импульс, который переключает триггер 72 в 1. Аналогичн если фазовый сдвиг был меньше 90 {р ботал дополнительныйфазометр с отрицательной компенсацией и, увелич ваясь, достиг точки перехода (90°), то на выходе компаратора 62 наблюдается переход из 1 в О. При этом формирователь 69 формирует импульс, который Г1ереключает триггер 72 в 1. При переходном процессе (скачке )на выходе компенсатора 6, проходящем с уровня 5Vo/2 на уровень VQ/2, формирователь б7 формирует импульс, подтверждающий переход на основной фазометр 1. Аналогично, при скачке Vo/2 на 3VQ/2 формирователь 69 формирует импульс, подтверждающий переход на основной фазометр 1. При настройке следящег фазометра (фиг.7) значения уставок смещают от значений,указанных выше, на величину, исключающую яри перехо ном процессе на выходе компенсатора 6 сквозной переход от работы дополнительного фазометра 2 с одной компенсацией к работе дополнительногр фазометра 2 с другой компенсаци ей. Для увеличения устойчивости работы блока 12 слежения компаратора 60, 61, 62 и 63 охва чены неглубокой положительной об ратной связью, что позволяет увеличить, естественный гистерезис срабатывания - отпускания компараторов. 8о время скачка напряжения на выходе компенсатора 6 осуществляется б1покировка запуска аналого-цифро вого преобразователя 7. Следящий фазометр, приведенный на фиг.9, работает следующим образом . . . Выше описаны как аналоговая част устройства, включающая основной и дополнительный фазометры 1 и 2, ком мутатор 3, компенсатор 6 (фиг.3) блок 12 слежения (фиг.8) и цифровая часть устройства, включающая кванто ватель 0 (фиг.б), блок 1 ограниче ния измерительного времени (фиг.5 счетчик 44, дополнительный счетчик 45, преобразователь 46 кода, сумматор 47, индикаторный блок 8 и реверсивный счетчик. 95 Рассмотрим работу устройства с точки зрения взаимодег ствия ее частей. При включении блок 66 первоначальной установки установит триггер 72 блока 12 слежения в 1, тем самым подключит к шинам + и 5 выходы ос-, новного фазометра 1. Одновременно блок 66 первоначальной установки осуществляет запрет сравнения компараторов 60, 61, 62 и 63, а так же обнуление основного дополнительного и реверсивного счетчиков t, kS и 11. После выработки на выходе фильтра 39 компенсатора 6 (фиг.3) напряжения, пропорционального усредненному значению мгновенного фазового сдвига, снимается запрет сравнения с компараторов 60, б1, 62 и 63 и начинается процесс слежения. Работа блока 12 слежения детально рассмотрена выше. Если текущий фазовый сдвиг находится в пределах от 90 до 270°,то на входы компенсаторов и квантователя 0 подключены выходы основного фазометра 1. Счетчик kO подсчитывает импульсы,которые поступают с выхода квантователя 6 за время измерения Т ( N , - NQ) При этом дополнительный счетчик ч5 заблокирован и обнулен. Суммарный (полный ) фазовый сдвиг равен .сумме содержимого счетчика Л и содержимого реверсивного счетчика 11. Если во время цикла измерения происходит пе.р еключение с работы с основным фазояетром 1 на работу с дополнительным фазометром 2 с положительной компенсацией, то деблокируется дополнительный счетчик kS и преобразователь 46 кода передает код содержимого счетчика 5 в прямом кодеСТ на выходе 17 ). При этом по кончаний цикла измерения , содержимое счетчиков 4А и kS составля ет j,. - .FT - л f(г- иvffг-r При работе дополнительного фазометра 2 с положительной компенсацией а течение всего измерительного времени содержимое счетчиков 44 и 45 удет и 77 N о И .Ecni во время цикла измерения происходит переход с работы основным фазометром 1 на работу с дополнительным, фазометром 2 с отрицательной компенсацией, то деблокируется дополнительный счетчик 45 и преобразователь 46 KOfja рередае-г код содержимого счетчика 5 в дополнительном коде (нуль на выходе 17 ), При этом по окончании цикла измерения содержимое счетчиков составляет М,г.(г.г,им,.(т-Я ,Ji7r -Ll±l -iL(T-Tl и -1-J Т - Л При работе с дополнительным фазометром 2 и отрицательной компенсаци ей в течение всего измерительного содержимое счетчиков 4 и k времени будет м - t и Nn Nn. 1 7Г о При переходе во время цикла измерения с работы с дополнительным ф зометром 2 на работу с основным фазометром 1 дополнительный счетчик блокируется (О на шине 16 ), а его обнуление осуществляется при подготовке к следующему .циклу измерения. При циклических переходах (скачках напряжения на выходе компенсатора 6 осуществляется блокировка и обнуление счечтиков и и 5 и установка I в исходное состояние блока 1 огравремени. ничения измерительного Следящий фазометр, приведенный на фиг.10. работает следующим образом . При включении коммутатор 3 подключает к выходам и 5 выходы основного фазометра 1, а на вход 75 подается нулевое компенсирующее напряжение. Через время, достаточное для выработки усредйенного значения мгновенного фазового сдвига на выходе компенсатора 6, начинается про цесс слежения. Рассмотрим детально работу устройства на примере конкретного выполнения блока 12 слежен (фиг. 12/ и компенсатора 6 (фиг.11. Компенсатор 6 состоит из двух норма лизаторов 7б и 77, предназначенных для нормализации по амплитуде импульсов, аналогового сумматора 78, обеспечивающего суммирование двух импульсных сигналов и напряжения компенсации, и усредненного фильтра 79- Приведенный на фиг.12 пример выполнения блока 12 слежения позво ляет измерять фазовый сдвиг в преде лах от -3J до +35/ причем выход фазометра (фиг. 10 / может быть как в виде уровня постоянного напряжения, так и в виде цифрового кода. Это устройство предназначенное для рабо ты с датчиками, у которых диапазон изм.ерения составляет несколько пер 5 одов (циклов). К таким датчикам otHo4 сятся линейные индуктосины с малыми линейными размерами, которые используются для измерения деформаций и малых перемещений. Наличие аналогово;го выхода следящего фазометра (фиг.10 J, напряжение которого соответствует полному фазовому сдвигу, позволяет применять для регистрации процессов различные самописцы и создавать асинхронные информационно-измерительные системы например, для прочностных испытаний конструкций и узлов (где число датчиков может составлять несколько тысяч ). Диапазон измерения структурной схемы (фиг,10) ограничивается, исходя как из выбора разрешающей способности (в нашем случае выбора величины VpJ, так и из ограниченных возможностей элементной базы (например, напряжение выхода операционных усилителей, как правило, не превышает ±12В). После переходного процесса в структурной схеме (фиг.10 ) на выходе компенсатора 6 установится напряжение, пропорциональное усредненному значению мгновенного фазового сдвига. При этом могут возникнуть следующие три ситуации: первоначальный фазовый сдвиг лежит в пределах от 90 до 270; первоначальный фазовый сдвиг меньше 90°; первоначальный фазовый сдвиг больше 270. В первом случае на выходах всех компараторов (80, 81, 82, 83, 8 и 85 )О и к выходам коммутатора 3 по-прежнему подключены выходы основного фазометра 1 , а на- компенсирующем выходе 75 блока 12 слежения будет нулевое напряжение. Во втором случае на выходе компаратора 83 1. При этом на выходе 15 элемента ИЛИ 100 будет О и коммутатор 3 подключит на выходы и .5 выходы дополнитель.ного фазометра 2. Одновременно на выходе элемента И 95 установится которая откроет ключ 101 и подключит к компенсирующему выходу 75 -Vfl. В третьем случае напряжение на выходе компаратора 82 будет. 1 а на выходах всех остальных компараторов О.При этом на выходе эле- , мента ИЛИ 100 О,который подключит к выходам и 5 дополнительный фазометр 2. Одновременно откроется ключ 99 (1 на вйходе элемента И 93 )и подключит на вход 75 компен сатора 6 напряжение VQ. Далее,если фазовый свдиг, изменяясь, достигае значения kSO, то 1 будут на выхо дах компараторов 81 и 82. При этом на выходе элемента И установится единица, которая через элемент ИЛИ 100 подключит к выходам и 5 коммутатора 3 выходы оснвоного фазометра 1. Одновременно откроется ключ 9В, который подключит к шине 75 напряжение 2Vo. , Далее, если фазовый сдвиг достиг нет значения 630 () , то на вы ходах компараторов 80, 81 и 82 будут 1. При этом на выходе элемента ИЛИ 100 установится О,который под ключит к выходам и 5 коммутатора выходы дополнительного фазометра 2. Одновременно откроется ключ 97 (все остальные закрыты J, который ПОДКЛЮЧР к шине 75 напряжение компенсации 3VQ. Аналогично, если фазовый сдви станет меньше - 90° (-Уд/2), то на выходах компараторов 83 и 84 будут 1. При этом на выходе элемента И 102 тоже будет 1, которая через элемент ИЛИ 100 подключит к выходам 4 и 5 коммутатора 3 выходы основного фазометра 1 и одновременно откроет ключ 102, который подключит к шине 75 напряжение компенсации -ZVg.Далее, если фазовый сдвигу достигнет значения - 270{-ЗУд/3) , то 1 будут на выходах компараторов БЗ, 84 и 85. При этом на выходе 15 элемента ИЛИ 100 установится О, который подключит к выходам 4 и 5 кoм мутатора 3 выходы дополнительного фазометра 2. Одновременно откроется ключ 103 и подключит к шине 75 напряжение компенсации - 3V(0. Таким образом, получается линейная фазова характеристика (фиг.15) в диапазоне нескольких периодов изменения фазово го сдвига. Приведенное выше описание работы следящего фазометра (фиг.10} может быть выражено через неравенства: если Vg/2 3Vp/2; то подключен основной фазометр 1 и l.jg 0; если 3Vo/2 .5V0/2, то подключен дополнительный фазометр 2 и Vj УО ; если 5Vo/2 , то подключен основной фазометр 1и . если V,g7/7V /2, то подключен дополнителиный фазометр 2и V-75J 3Vo; если - V;, Vg/2, ТО подключен дополнительный фазометр 2 и V-j5 -V ; если. :-V(j/2, то подключен основной фазометр 1 и V о VHQ -ЗУд/2, то подключен дополнительный фазометр 2 и V-j5 . Здесь напряжение на выходе 18 компенсатора 6, а - напряжение на выходе 75 блока слежения 12. Для повышения устойчивости работы следящего фазометра (фиг.10 увеличивают естественный, гистерезис компараторов 80, 81,,82, 83, 8А и 85. Это достигается путем охвата компараторов неглубокой положительной обратнойсвязью. Таким образом, предложенные следящие фазометры по сравнению с прототипом позволяют практически полностью исключить случайную составляющую погрешности измерения полного (суммарного ) фазового сдвига; позволяют существенно снизить систематическую составляющую погрешности; позволяют получить погрешность измерени полного фазового сдвига, равную Богрёшности измерения внутрициклового фазового сдвига. Под случайной составляющей погрешности понимается погрешность, возникающая в точках циклических переходов, когда эти точки совпадают с мертвь1ми зонами. Предугадать поведение устройства в этих точках из-за изменяю1Ц,егося фазового сдвига и наличия фазовых флюктуации, вызван ных шумами, не представляется возмож ным. При этом могут происходить как плавные переходы (без скачка J, так и наблюдаться неустойчивый режим (серия скачков/. В обеих случаях показания прибора отличаются от истинного фазового сдвига на величину, до стигающую значения .11 цикл. В предложенных устройствах случайная сос тавляющая погрешности определения ци клических переходов устраняется за счет.исключения мертвых зон и вредения гистерезиса фазовой характеристики (разнесения положительных и отрицательных переходов как во времени, так и по величине внутрициклового фазового сдвига /. Выше приводились выражения для систематической составляющей погреш- ности, величина которой зависит от фазового сдвига и закона распределения фазовых флюктуации,. Теоретически эта составляющая погрешности превращается в нуль (для симметричных законов распределения фазовых флюктуации ) только в точках, равностоя щих от точек разрыва фазовых характеристик. Однако практичеоки -при

31102909532

среднеквадратической погрешности харак-иеристик является величиной измерения разности фаз, меньшей 10°, .второго порядка малости (по относистематическая составляющая погреш- шению к остальным составляющим ности на центральных участках фазовых погрешности).

Pi

SI

5В

53

5ft

Т Т

2 3

(pui.

1

ko

55

н

injH

j

VLTLb

f

J

/V/

/7

18

f

Фи1.1

лЩг .58

72

.

/

11

15

fS

17

ft

-

-

/V

15

w

«

1

4(7

«

J

7i

f7

Ж&

Ш.

фиг.Ю

1

Й/2./Г

Фиг.1У

Фи1.П