Фазоконтролирующее устройство Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть исполбзовано при аттестации пассивных и активных четырехполюсников, фазовращателей, фазометров и мгновенных нестабильностей фазосдвигающих блоков.

Известен цифровой фазометр, содежащий два формирователя импульсов, стартстопный счетчик с генератором заполнения, при этом выходы формирователей импульсов связаны соответственно с,входами Старт и Стоп упомянутого стартстопного счетчи.ка 1 . .

Недостатком известного цифрового фазометра является низкая точность 0,5-1 и узость частотного диапазон до 500 Гц.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для передачи размера единиц угла сдвига фаз, позволяющее проводить сличение показаний эталонного фазовращателя и двухфазного генератора, выполняемого путем задания фазового сдвига с последующим сравннием полученных результатов. Это устройство содержит стандарт частот подключенньй своими выходами к синт затору и фазосдигающему узлу, выходы которых соединены с формирователями импульсов, закрепленные по одним входам три элемента совпадений, выходы первого и второго которых соединены с входами триггера, а третьего - со счетчиком J .

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая

4

ТОЧНОСТЬ контроля, обусловленная длительным временем одного наблюдения.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет снижения уровня погрешности и расширение частотного диапазона измеряемых фазовых сдвигов.

Эта цель достигается что фазоконтролирующее устройство, содержащее стандарт частоты, подключенный своими выходами к синтезатору и фазосдвигающему узлу, выходы которых соединены с первым, вторым и третьим формирователями импульсов включенные параллельно по одним входам три элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены с входами триггера, третьего 62J

со счетчиком, снабжено генератором меток времени, стартовым элементом. И и первым дополнительным триггером, элементом ИЛИ, фазирующими - элементом И и счетчиком, информационными элементом И и триггером, индикаторными - элементом И и счетчиком, дополнительными - элементом И и вторым триггером, при этом выход генератора меток времени соединен с входами стартового элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя, и через дополнительный элемент И - с другим входом первого элемента И, выход стартового элемента И соединен с входом стартового триггера, а его выход соединен с другим входом дополнительного элемента Ни входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом второго дополнительного триггера и другим входом третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с входами фазирующих элемента И и счетчика, выход которого подключен к общему входу трех элементов И, выход третьего формирователя соединен одновременно через другой вход фазирующего элемента И с другим входом фазирующего счетчика, а через индикаторный элемент И - с индикаторным счетчиком, другой вход индикаторного элемента И соединен с выходом информационного триггера, вход которого и другЪй вход стартового триггера подключены к выходу первого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом первого дополнительного триггера, а другие входы информационного и первого дополнительного триггеров соединены с входом второго элемента И и выходом информационного элемента И, два входа которого подключены соответственно к выходам триггера и

второго формирователя.

Повьшение точности и расщирение частотного диапазона контроля фазовых сдвигов обусловлено многократным сокращением времени наблюдения за счет уменьшения длительности интервала ожидания моментов совпадения точек перехода исследуемых сигналов и сигнала, отличающееся по частоте-, через нулевой уровень. Учитывая, что перед моментами синфазности импульсы сигнала, близкого по частоте к исследуемым, опережают по фазе импульсы последних на малую величину, дважды за время одного наблюдения сигнал, отличньй по частоте, автоматически изменяет фазу на большое, фиксируемое значение, оставляя малое опережение фазы этим сигналам исследуемого. На чертеже изображена структурная схемаустройства. Фазоконтролирующее устройство содержит стандарт 1 частоты, подключенный своими выходами к синтезатору 2 и фазосдвигающему узлу 3, выходы которых соединены с формирователями 4-6 импульсов, запараллелённыё по одним входам триэлемента И 7-9, выходы первого 7 и второго 8 соединены с входами триггера 10, а, третьего 9 - со счетчиком 11 и снабжено генератором 12 меток времени, стартовым элементом И 13 и первым дополнительным триггером 14, элементом ИЛИ 15, ф.азируюпшми - элементом И 16 и счетА чиком 17, информационными - элементом И 18 и триггером 19, индикаторными элементом И 20 и счетчиком 21, дополнительными - элементом И 22 и вторым триггером 23, при -этом выход генератора 12 меток времени соединен с входами стартового элемента И 13, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя 5 и через дополнительный элемент 22 соединен с другим входом первого элемента И 7, выход стартового элемента И 13 соединен с входом первого дополнительного триггера 14, а его выход соединен с другим входом дополнительного элемента И 22 и входом элемента ИЛИ 15, другой вход которого соединен с выходом дополнительного триггера 23 и другим входой ifrpeTbero элемента И 9, выход элемента ИЛИ 15 соединен с входами фазирую щих элемента И 16 и счетчика 17, выход которого подключен к общему вх ду трех элементов И 7-9, выход треть го формирователя 4 соединен одновре менно через другой вход фазирующего элемента 16 с другим входом фа.зирующего счетчика 17, а через индикаторный элемент 20, - с индикаторным счет чиком 21, другой вход, индикаторного элемента 20 соединен с выходом информационного триггера 19, вход кото рого и другой вход первого дополнительного триггера 14 пЬдключены к выходу первого элемента И 7, выход 1 24 второго элемента И 8 соединен с входом второго дополнительного триггера 23, а другие входы информационного 19 и второго дополнительного триггеров 23 соединены с входом второго элемента И 8 и выходом информационного элемента И 18, два входа кЬторого подключены соответственно к выходам триггера 10 и второго формирователя 6. Фазоконтролирующее устройство работает следующим образом. Сигнал стандарта 1 частоты подается на вход синтезатора 2 и на вход фазосдвигающего узла 3. Синусоидальные сигналы выходов синтезатора 2 и фазосдвигающего узла 3 преобразуются в последовательность коротких импульсов с частотами и kf-5 , i,i2 фиксирующих точки их перехода через нулевой уровень с помощью формирователей 4-6. В исходное состояние все элементы устройства приводятся импульсом Сброс, формируемым либо от кнопки Пуск, либо задержанным на время индикации или переноса информации в долговременную память импульсом конца интервала наблюдения. При этом сигналы с формирователей 4-6 не проходят ни через один элемент И, счетчики 11 и 21 установлены в код а в счетчике 17 записано 1 или иное малое число. В момент импульса разрешения начала работы от генератора 12 меток времени, задающего интервал между наблюдения.ми, первый пришедший импульс частоты с формирователя 5 через статорный элемент И 13 опрокидывает триггер 14, открывая прохождение последующих иипульсов частоты f / через дополнительный элемент И 22 на вход первого элемента И 7, а через элемент ИЛИ 15 разрешает прохождение сигнала частоты k i з через фазирующий элемент И 16 на счетчик 17 с коэффициентом пересчета К, куда предварительно занесен код 1, этом ,на общий вход элементов 7-9 начинают поступать сигналы частоты i 3 Таким образом, на первь й элемент И 7. поданы две последовательности импульсов с частотами и i задержанные относительно 1 на время одного (в случае установки в счетчике 17 кода 1) периода частоты, то есть (| . Так производит ся грубая, Td есть с шаго относительно значения (/й{ , но прецизионная, с точностью определяе мой нестабильностью синтезатора, у ;тановка начальной фазы сигнала частоты iv По истечении ,Mil -го Числа импуль сов, где ft«ii/ki3 , наступает момент синфазности двух частот f и i-j -t, -( , фиксируемый выходным импульсом первого элемента И 7. Это импульс опрокидывает триггеры 10, 19 и 14, соответственно открывая прохождение сигналов с частотой t через информационныйэлемент И 18 на вход второго элемента И 8, ас частотой kf3 через элемент И 20 на вход счетчика 21 и запрещает через элемент ИЛИ 15 и элемент И 16 прохождение сигнала частоты kl на счетчик 17, то есть частоты i на общий вход элементов И 7-9. Задний фронт выходного сигнала элемента ИЛИ 15 устанавливает в счетчике 17 код 1. Первый пришедпшЙ после моментаi импульс частоты ij опрокидывает триггер 19 и 23, соответственно запрещая через элемент И 20 частоте ,k{-} с формирователя 4 поступать на вход счетчика 21 и разрешая чере элемент ШШ 15, элемент И 16 частоте J(ij поступать на вход счетчика 17, а его выходной частоте i- через элемент И 9 - на вход счетчика 11. Таким образомj на вход элемента И 8 поданы две последовательности импульсов с частотами ij и i . Пр .этом исследуемый сигнал 2 отстает по фазе на малую величину относительно i- (Hali/ki). По истечении И -го числа импульсов двух сравниваемых по фазе частот f и; наступает мо мент их синфазности ig г ПР этом Выходной импуЛьс элемента И 8, фиксирующий ij , приводит элементы устройства в исходное состояние, то есть частоты i( i , на входы элементов 7-9 не посту ,ют, а счетчики 11 и 21, в которых зафиксировано значение интервала (kn, сбрасываются спустя некоторо время (от НС до С) в состояние О. Далее схема ждет от генератора 12 следующего импульса начала, наблюден Возможен поток непрерывных наблюдений, когда интервал междуi7 и i практически равен 0. При этом значение фазового сдвига Д if, равное временному интервалут между импульсными сигналами 1 и { преобразованное в число импульсов и N в интервале времени ,tl -tj, записано соответственно в счетчиках 11 и 21 в единицах размерности их шкал H-N,-fj6bN2 -(N,4kWj) где йТ - разность периодов частот if 2 ПР рыборе значений К-36, Kf 36 кГц, i, кГц. в счетчике 21 будут записаны значения единиц и десятков градусов, а в счетчике 11 - 10 - 10 градуса ), Таким образом, разрешение устройства определяется разностью сопоставляемых частот, как и в известном устройстве. Время единичного наблюдения / определяется суммой временных интервалов - непосредственного получения информации ,21 паузы. В предлагаемом устройстве ЯГ,(2 равно времени озкидания моментов синфазности частот, то есть 2 периодам частоты, близкой к исследуемым fjTn w) а в известном устройстве при л , л л J,-г Сг,ьд5-,с,2 |периоду биений сопоставляемых частот. Таким образом, время единичного наблюдения, а соответственно и время измерения в предлагаемом устройстве сокращено в К/2 раз относительно известного устройства. Повьш1ение точности контроля задания фазовых сдвигов и расширение частотного диапазона производится за счет многократного сокращения интервала времени между точками сии фазности исследуемых сигналов с сигналом, отличным по частоте.Автоf Iaтичecки производится сближение моментов синфазности до интервала, равного фиксированной доле .периода сигнала, а далее сближение фаз производится с малым шагом, определяемым разностью частот сигналов. Резкое сокращение времени наблюдения позволяет уменьшить влияние дестабилизирующих внешних и внутренних факторов, значительно уве.пичить число измерений, проводимых за реальное время, а следовательно, повысить точяосгь измерений и расширить рабочий диапазон за счет снижения случайных составляющих погрешности внПс| раз, усреднив большое количество наблюдений.

ФАЗОКОНТРОЛИРУЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее стандарт частоты, подключенный своими выходами к синтезатору и фазосдвигающему узлу,, выходы которых соединены с первым, вторым и третьим формирователями импульсов, включенные параллельно по одним входам три элемента И, выходы первого и второго которых соединены с входами триггера, а третьего - со счетчиком, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения частотного диапазона, оно снабжено генератором меток времени, стартовым элементом И и первым дополнительным триггером, элементом ШИ, фазирующими - элементом И и счетчиком, информационными - элементом И и триггером, индикаторньЫи элементом И и счетчиком, дополнительными - элементом И и вторым тригге-i ром, при этом выход генератора меток времени соединен с входом стартового элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя, и через дополнительный элемент И - с другим входом первого элемен, та И, выход стартово-го элемента И соединен с входом стартового триггера, а его выход соединен с другим входом дополнительного элемента И и входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом второго дополнительного триггера и другим входом третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с входами фазирующих элемента И и счетчика, , выход icoTOporo подключен к общему входу трех элементов И, выход третье(Л го формирователя соединен одновременно через другой вход фазирующего элемента И с другим входом фа зирующсго счетчика, а через индикаторный элемент И - с индикаторным счетчиком, другой вход индикаторного элемента И соединен с выходом информационного триггера, вход(Которого и другой вход стартового триггера подключены к выходу первого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом первого дополнительного триггера, а Другие входь информационного и первого дополнительного триггеров соединены с входом второго элемента И и выходом информационного элемента И, два входа которого подключены соответственно к выходаМ триггера и второго формирователя.