Цифровой фазометр Советский патент 1983 года по МПК G01R25/08 

Изо,бретев1ие относится к электрорадиоизмерительной .технике и можетбыть использовано при разработке цифровых фазометров повышенной точности работающих в условиях воздействия сосредоточенных по спектру помех.

Известен фазометр, содержащий стробоскопический преобразователь, аналого-цифровой прербразователь, два перемножителя, два сумматора с ракопителями, постоянный запоминающий блок, блок вычисления функций у/. I синхронизатор и форми ровательГ. : . Недостатком данного фазометра является низкая точность измерения, обусловленная влиянием помех.

Наиболе е .близ.ким к предла гаем ому по технической сущности является циф.ровой фазометр, содержащий последо.в.ательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, синхронизатор, запоминающий блок, два перемножителя, подключенные- к запоминающему блоку и через сумматоры с накопителямик вычислителю, сумматор, подключенный к аналого-цифровому преобразователю и синхронизатору,последовательно соединенные блок регистров и блок управления регистрами, подключенный к синхронизатору, причем выход блока регистров соединен с: перёмножителями и сумматоромС2.

Недостатком известного устройст.ва является .большая погрешность при условии, воздейс твия на вход фазометра вместе с измеряемым сигналом сосредоточенной по- спектру, помехи.

Цель изобретения - повышение точности измерения фазов.ых сдвигов при воздействии сосредоточенных по спектру помех.

ч ,

Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий синхронизатор, соединённые стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, подключенные к синхронизатору, сумматор, соединенный с выходом блока регистров и подключен ный через блок регистров к двум перемножителям, соединенным непосрественно с запоминающим блоком, .а через сумматоры с накопителями - с вычислителем, выход синхронизатора соединен с входом запоминающего блока, введены мультиплексор, генератор тактовых имцульсов, три счетчика, два элемента И, генератор импульсов, триггер, блок деления, вычитающий счетчик, дешифратор и блок пуска, причем мультиплексор соединен с аналого-цифровым преобразователем, сумматором и блоком регистров , генератор тактовых импульсов подключен к аналого-цифровому преобразователю, первый сч1етчик

подключен к мультиплексору, генератору тактовых импульсов и блоку регистров , синхронизатор подключен к последовательно соединенным первому элементу И, второму счетчику, блоку

деления, вычитающему счетчику,

третьему счетчику, дешифратору, соединенному с сумматором, и к последовательно соединенным второму элементу И, триггеру, блоку пуска, триггер

соединен .с третьим счетчиком, вычитающий счетчик - с блоком пуска. ;и вторым элементом И, генератор импульсов - с первым элементом И.

На чертеже приведена бло,к-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит стробоскопический преобразователь 1, соединенны через последовательно соединенные . .аналого-цифровой преобразов.атель 2, мультиплексор 3, сумматор 4 и. блок 5 регистров с двумя перемножителями б и 7, которые соединены непосредственно с, запоминающим блоком 8, а через сумматоры 9 и 10 с накопителями - с вычислителем 11, синхрониЗатор Г2, соединенный через последовательно соединенные первый элемент И 13, второй счётчик 14, .блок 1 деления, вычитающий счетчик 16, третий счетчик 17, дешифратор 18 и первый счетчик 19 с- генератором 20 тактовых импульсов-, триггер 21 соединен с вторым элементом И 22 и блоком 23 пуска. Генератор 24 импульсов подключен к первому элементу И 13, синхронизатор 12 - к второму элементу И 22, запоминающему блоку 8 стробоскопическому и аналого-цифровому преобразователям 1 и 2, блок 23 пуска-- к вычитающему счетчику 16, генератор 20 тактовых импульсов - к аналого-цифровому .преобразователю 2, ВЕЛходы блока 5 регистров соединены с мультиплексором 3 и сумматором 4, первый счетчик 19 соединен с мультиплексором 3 и блоком 5 регистров, дешифратор 18 - с сумматором 4, третий счетчик 17 - с триггером 21, второй элемент И 22 - с вычитающим счетчиком 16.

, Устройство работает следующим образом. .

На первый вход поступает напряжение с измеряемым фазовым сдвигом, на второй - опорный сигнал. Стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи 1 и 2 производят квантование по времени и дискретизацию по уровню входного сигнала так, что на выходе аналого-цифрового преобразователя 2 появляются коды мгновенных значений входного сигнала, соответствующие моментам считывания, под воздействием импульсов с выхода синхронизатора 12, период которого равен dt Т/р, где Т - период вхо .gpro сигнала, Р - количество отсчетов, укладывающихся в одном периоде входного сигнала. Коды с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 проходят через мул типлексор 3 и с помощью сумматора 4 накапливаются в блоке 5 регистров в виде определенным образом сформиро ванных сумм. Весь блок 5 регистров поделен на группы регистров 25-27, каждая группа содержит Р регистров По окончании процесса накопления, т.е. .времени измерения.Т(Ц3( . Р® гистрах последней группы оказываются записанными коды мгновенных значений входного сигнала по Р точкам .отсчета. Коды Ху последней группы регистров поо.чередно считываются на перемножители б и 7, где перемножают ся на тригонометрические коэффициенты sinioi/ii и cos itu л t,, хранящиеся в запоминающем блоке 8 и вызываемые оттуда по командам синхронизатора 12 Результат измерения вычисляется .по формуле Р .SiHiu)dt i-0 , 4 ptrctt x-cosiioat где tx 2Jr/r. Уменьшение погрешности, вызванной сосредоточенной по спектру помехой 1 производится.с помощью весовой обработки (используется треугольная весовая функция ).. Для примера возьмем время измерения T.j k Т. Тогда для треуголь- . ной весовой функции весовые коэффициенты должны быть следующими(k 5): :9fi 1/ 2, Ч5 Индексом обозначен номер периодавходного сигнала во времени измерения, таким образом, отсчеты в первом периоде должны умножаться на 1/ во втором периоде - на 2, в третьем периоде - на 3 и т.д. Длябольших It весовые коэффициенты становятся большими, а время, затрачиваемое на операцию перемножения х с - - значительным. Однако возможно исключение операции перемножения. Для треугольной весовбй функции (весовой функций первого порядка блок 5. регистров должен состоять из двух груп регистров. Отметим, что каждая группа содержит по Р регистров, но так как в одном и том же периоде все от счеты умножаются на постоянный весе.вой коэффициент, то рассмотрение будем проводить для одного регистра из каждой ГРУППЫ. Исходное состояние каждого реЬист ра 25 и 26 нулевое. Алгоритм накбпЛенин в регистре 25 pij pv,+ . Алгоритм накопления в регистре 26. Р2- Plj ± PZj..,. Результаты накопления сведены в таблицу. Как видно КЗ таблицы, во втором : регистре к концу времени измерения накапливается значение, учитывающее все отсчеты, но каждый с весом, соответствующим треугольной весовой функции . . Таким образом, операция умножениязаменяется 2 +1 операциями суммирования (вычитания после каждого аналого-цифрового преобразования независимо от 1 , т.е. времени измере-. ния. Здесь Z порядок весовой функ- ции. Как указывалось, количество | группрегистров также равно Z +1. Генератор 20 тактовых импульсов запускается импульсом с выхода аналого-цифрового преобразователя 2, соответствующего концу преобразования аналоговой величины в код. Генератор 20 тактовых импульсов формирует Z+1 импульсов, которые просчитываются первым счетчиком 19 для управлен1ф мультиплексором 3 и блоком 5 регистров . Для рассмотренного выше примера генератор 20 тактовых импульсов вырабатывает два импульса. На первый импульс мультиплексор. 3 подключает выход аналого-цифрового преобразователя 2 к входу сумматора 4. К второму входу сумматора 4 в это время подключен регистр Pi. Результат сложения записывается в тот. же регистр. На второй тактовый импульс мультиплексбр 3 подключает к сумматору 4 регистр Р2. к второму входу сумматора 4 подключен в это время регистр Pi. -Результат суммирова:Ния (или вычитания )записывается в регистр Р2. На этом тeкsm ий цикл обработки койа с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 эаканчива;ется. Дешифратор 18 формирует знак операции (суммирование или вычитание ), производимой в сумматоре 4. Происходит это следующим путем. Генератор 24 импульсов, первый |Элемен-т И 13 и второй счетчик 14 яв|ляются -преобразователем длитель1НОСТИ периода входного сигнала в код ,М Tfp , где fo - частота импульсов генератора 24 импульсов. В блоке 15 деления производится операция 1иэ / т( Целая часть отношения Ni,5/NT равна k ,. т.е. количеству периодов входного сигна. ла, укладывающихся во время .измерения . Весовая функция разбивается на.два участка, в течение которых знак операции BI.() не изменен. По скольку количе.ство участков является степенью числа два/ то это позволяет легко определять количество .т периодов входного сигнала, укладывающихся в один участок, путем деления числа с выхода блока 15 деления на 2 , т. е. сдвигом иа соответствующее количество разрядов. Число tri переносится в вычитающий счетчик 16 по команде блока 23 Ьуска. По этой же -команде вз.водится : триггер 21, который открывает второй элемент И 22. Импульсы с выхода синхронизатора 12, следующие с период.ом 4i , проходят на вычитающий счетчик 16. Вычитающий счетчик 16 обнулится fi момент окончания текущего участка. При этом число m снова перепишется в вычитающий счетчик 16, а состояние третьего счетчика 17 увеличится на 1. Емкость третьего счетчика 17 равна количеству участков весовой функции, т.е. в момент его переполнения время измерения закончится. Таким образом, на выходах третьего счетчика 17 присутствуют коды., которые с помощью дешифратора 18 преобразуются в знак операции-для сумматора 4. / Для накопления в регистре 25 всегда используется операция сложения. Для обеспечения этого используется блокировка дешифратора 18, осуществляемая в соответствии с состоянием первого счетчика 19. Работа при других 1 и 2 не изменяет структуру устройства. Технический эффект изобретения обуславливается фильтрацией сосредоточенной по спектру помехой.

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий синхронизатор, соединенйые стро. боскопический и аналого-цифровой преобразователи, подключенные к синхронизатору, сумматор, соединенный . с выходом блока регистров и подключенный через блок регистров к двум перемножителям, соединенным непосредственно с запоминающим блоком, а через сумматоры с накопителями с вычислителем, выход синхронизатора соединен с входом запоминающего блока, отл ич ающи йся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов при воздейст ВИИ сосредоточенных по спектру помех в него введены мультиплексор, генератор тактовглх импульсов, три счетчика, два элемента И генератор импульсов, .триггер, блок деления, вычитающий счетчик,дешифратор и блок пуска, причем мультиплексор соединен с аналого-цифровым преобразо.вателем, сумматором и блоком регистров, генератор тактовых импульсов подключен к аналого-цифровому преобразователю, первый счетчик подключен к мультиплексору, генератору тактовых импульсов и блоку регистров, синхронизатор подключен к последовательно соединенным первому элемен- С ту И, вторбму счетчику, блоку деления (Л вычитающему счетчику, третьему счетчику,, дешифратору, соединенному с сумматором, и к последовательно соединённым второму элементу И, триггеру, блоку пуска, триггер соединен с третьим счетчиком, вычитающий счет- s; чик -. с блоком пуска и вторым элементом И, генератор импульсов - с перввм элементом И. со 00 со 00 со