Инфранизкочастотный фазометр Советский патент 1983 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к информационно-преобразовательной и измерительной технике и может быть использовано как по прямому назначению, так и в системах контроля параметров движения объекта, в прямоугольно-координатных компенсаторах переменного тока, в системах ФАПЧ инфранизкочастотных генераторов, в системах автоматического регулирования и управления длительно протекающими процессами, в фазочувствительных вольтметрах и т.д.

Известен инфранизкочастотный фазометр, содержащий формирователь временных интервалов, делитель частоты, логические элементы И, генератор опорной частоть, счетчики импульсов и цифровой отсчетный блок Щ .

Известному инфранизкочастотному фазометру присущи недостаточная точность измерения и ограниченный диапазон частот входных сигналов. Отмеченные недостатки обусловлены зависимостью точности измерения от некратности частоты входного сигнала и тактовой частоты, а также от непостоянства отношения этих частот в широком диапазоне частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой инфранизкочастотный фазо метр-частотомер, содержащий формирователь временных интервалов, блок управления, цифровой отсчетный блок и последовательно соединенные генератор опорной частоты, управляемый дел итель частоты, логический эле, мент И и счетчик и рпульсов, вход установки нуля которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого подключен к второму выходу формирователя временных интервалов, входы которого являются входами фазометра 2 .

Известный фазометр характеризуется ограниченным частотным диапазоном входных сигналов и недостаточной точностью измерения, что обусловлено некратностью и непостоянством отношения частоты входных инфранизкочастотных сигналов и тактовой частоты. Кроме того, указанные недостатки зависят также и от коэффициента деления делителя частоты.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в инфранизкочастотный фазометр, содержащий формирователь временных интервалов, блок управления, цифровой отсчетный блок и последовательно соединенные генератор опорной частоты, управляе№1й делитель частоты, логический элемент И и счетчик импульсов, вход установкой

нуля которого соединен с первыгл выходом блока управления, вход которого подключен к второму выходу формирователя временных интервалов, входы которого являются Бходс1ми фазометра, введены первый, второй и третий регистры, зсщатчик числа, цифровой блок деления и блок перемножения чисел, выходы которого через первый регистр подключены к цифровому отсчетному блоку, входы Множителя блока перемножения чисе;г1 соединены.с выходами задатчика чисел, входы Множимого - с выходами цифрового блока деления, входы Делимого и Делителя которого подключены соответственно к выходам второго и третьего регистров, чьи одноименные входы соединены собой и подключены к соответствующиг. выходам счетчика имПУЛЬСОВ, при этом установочный вход второго регистра; соединен с первым выходом формирователя временных интервалов, второй выход которого подключен к второму входу логическогб элемента И и установочному входу тре1:ьего регистра, чьи выходы дополнительно соединены с входами управляемого делителя частоты, при этом установочный вход иервого регистра соединен с вторым выходом блока управления.

На чертеже показана функциональная схема- инфранизкочастотного фазометра. ..

Устройство содержит формирователь 1 временных интервалов, регистры 2 И 3, счетчик 4 импульсов, блок 5 перемножения чисел, регистр б, генератор 7 опорной частоты, управляемый делитель 8 частоты, логический.элемент И 9, цифровой блок 10 деления, задатчик 11 чисел, цифровой отсчетный блок 12, блок 13управления.

Причем входы формирователя 1 временных интервалов являются входами фазометра. Первый и второй, выходы формирователя 1 временных интервалов соединены с установочными входами второго и третьего регистров 2 и 3 соответственно.

Одноимбшные входы регистров 2 и 3 соединены между собой и подключены к соответствующим выходам счетчика 4 импульсов, выходы второго и третьего регистров 2 и 3 соединены с входами Дел14мого и Делителя цифрового блока 10 деления соответственно. Одновременно выходы третьего регистра 3 подключены и к входам управляемого делителя 8 частоты. Выходил цифрового блока 10 деления подключены к Множимого блока 5 перемножения чисел. Входы Множителя блока 5 перемножения чисел соединены с выходами задатчика 11 чисел.Выходы 5 блока 5 перемножения чисел через первый регистр 6 соединены с входами цифрового отсчетного блока 12. При этом выход генератора 7 опорной частоты через управляемый делитель 8 частоты подключен к одному из входов логического элемента И 9, второй вход которого соединен с вторым выхо дом форгл1рователя 1 временных интерВсшов. Выход логического элемента И 9 подключен к счетному входу счетчика 4 импульсов, вход установки нуля которого соединен с первыг- выходом блока 13 управления. Второй выход блока 13 управления подключен к уста новочному входу первого регистра 6, а вход блока 13 управления соединен с вторь м выходом формирователя 1 временных интервалов. Работа инфранизкочастотного (ИНЧ) фазометра заключается в следующем, С. помощью формирователя 1 временных интервалов из ИНЧ сигналов U,W V.sin U aiV 2S niS2i-cfx), (2) фазовый сдвиг ф .которых подлежит измерению, формируются импульсы длительностьюt, kit, и t, kT , где k - коэффициент пропорциональнос ти, обычно равный единице, пропорцио нальный временному сдвигу uty и Периоду TX сигналов описанных форму лами СП и (2). Импульсы длительностью, описанной формулами (3) и (4), осуществляют управление работой регистров 2 и 3. Передним фронтом импульсов «ли. тельностью, описанной формулами. (З) и (4, регистры 2 и 3 устанавливаются в режим Запись кода. Одновременно иглпульс длительностью (4) разрешает прохождение счетных импульсов с выхода управляемого делителя 8 час тоты на счетный вход счетчика 4 импульсов. При выходной частоте генератора 7 опорной частоты равной if, н счётчик 4 импульсов поступают импуль сы с частотой следования , о tv MT « Тх где Ы-f i TX - коэффициент деления управляемого делителя 8 частоты, равный или пропорциональный периоду ИНЧ сигнала. Задними фронтагли импульсов длительностью (3) и 4) регистры 2 и 3 устанавливаются в режим Хранение кода. В результате по истечении времени i и tj в резистры 2 и 3 запишутся коды чисел, соответственно Nt,t,.f, kii,.k.,N, (61 ,, которые поступают на входы Делимого и Делителя цифрового блока 10 деления. С помощью цифрового блока 10 деления реализуется операция деления двух чисел (6) и (7) : ,. Цифровой блок 10 деления может быть выполнен из двух цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), выходами подключенных к аналого-цифровому преобразователю (АЦп1 . Затем число N , полученное на выходе цифрового блока 10 деления, поступает на вход Множимого блока 5 перемножения чисел, где перемножается с числом NO . Число NO задается с помощью задатчика 11 чисел. В результате на вход цифрового отсчетного блока 12 через регистр б поступает код числа и, N.M, Mofii.. Цифровый отсчетный блок 12 осуществляет преобразование двоичного кода числа М(р в двоично-десятичный и индикацию числа в десятичной системе. Индицируемое число « t /,г, ,. о °. т.е. пропорционально измеряемому фазовому сдвигу. При Ко , где Величина, обратная дискретности отсчета в импульсах на градус Mc,%0fi, it Если Ь 0,01, тоNq, 36000 Т . В отличие от известного устройства повьпяение точности измерения в данном техническом решении достигнуто за счет исключения погрешности из ёрения от некратности и непостоянства отношения частот входного сигнала и эталонного генератора. Действительно, в известном фазометре погрешность измерения зои/ 1 /. л(р( где cj-cxsnet коэффициент деления делителя частоты, частота эталонного (.опорного) генератора, частота входного сигнала, (j iKCJio импульсов эталонного генератора за период Ту. В предлагаемом устройстве iTrx , где ff - частота . тактовых импульсов, поступающая на счетчик. Тогда ,,,,1.1SSI(,,,,, где IT а van, F г var а отношеS10578784

HHef consl,. , так как1,х1,,Ио/йт . Фазометре.сапё ,

где lNT.,fo :onst. следовательно,no-a bC -jj- + (JИ, то в данном

грешность Гие зависит от отношения sN-r cvoir , а

частотыисследуемого сигнала к -360 д, . SfeO UN)

частоте тактовых импульсов, а также &с +SbO j

от значения коэффициента деления де-т.е. составляющая погрешности ftCf . s

лителя частоты.Н/с раз меньше, чем в известном.

ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий фо{ 4ирователь временных интервгиюв, блок управления, цифровой отсчетный блок и последовательно соединенные генератор опорной частоты, управлявквлй делитель часто: ты, логический элемент И и счетчик йгщульсов, вход установки нуля которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого подключ н к второму выходу формирователя временных интервалов, входы которого являются входами фазометра, от личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения. введены первый, второй и третий регистры, задатчик числа, цифровой блок деления и блок перемножения чисел, выходы которого через первый регистр подключены к цифровог 1У отсчетному блоку, входы Множит1еля блока перемножения чисел соединены с выходами Зсшатчика чисел, входа Множимого - с выходами цифрового блока деления, входы Делимого и Делителя которого подключены соответственно к выходам второго и третьего регистров, чьи одноименные входы соединены меящу собой и подключены к согответствукщим выходам счетчика импульсов, при этом установочный вход второго регистра соединен с первым выходом формирователя временных интервгшов, второй выход которого подключен к второму входу логического элемента И и установочному входу тре-1 тьего регистра, чьи выходы дополни- Q тельно соединены с входами управляе- 5 управляемого делителя частоты, при этом установочный вход первого регистра соединен с вторьам выходом блока управления.