Цифровое устройство для измерения сдвига фаз Советский патент 1984 года по МПК G01R25/08 

00 Од

00

Изобретение относится к цифровой измерительной технике.

По основному авторскому свидетельству № 761934 известно устройство содержащее первьй формирователь им- 5 пульсов, соединенный через первый эле-. мент совпадения с единичным входом триггера прямого счета, второй формирователь импульсов, второй элемент совпадения, потенциальный вход кото- О рого соединен с выходом триггера прямого счета, управляющий триггер, выход которого соединен с потенциальным входом третьего элемента совпадения, элемент антисовпадения,соединенный 15 своими входами с выходами второго и третьего элементов совпадения, импульсные входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, счетчик с индикацией, соединенный первым 20 своим входом с выходом элемента антисовпадений, а также триггер запрета, триггер знака, индикатор знака и индикатор счета, причем нулевой вход гера запрета соединен с выходом перво-, j го элемента совпадения ,а выход - с потенциальным входом первого элемента совпадения, выход второго формирователя импульсов соединен с единичными входами триггера запрета, управляющего зо триггера и триггера знака, выход триггера знака соединен с потенциальным входом индикатора знака, импульсный вход которого соединен с выходом первого элемента совпадения, при этом второй выход первого формирователя импульсов соединен с нулевыми входами триггера знака, управляющего триггера и триггера прямого счета, соединенного выходом с первым входом ин-д дикатора счета, второй вход которого соединен с выходом управляющего триггера, а выход - с управляющим входом счетчика с индикацией l.

Известное устройство не позволяет измерять сдвиг фаз амплитудно-модулированных колебаний, что затрудняет его использование для контроля некоторых типов устройств и систем автоматики, например оптико-электронных приборов с амплитудной модуляцией лучистого потока.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.55

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введен ь1 компаратор, триггер фиксации, 4eTj

вертый элемент совпадения и триггер блокировки, причем вход компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов, а выход - с единичным входом триггера фиксации, нулевой вход которого соединен с единичным входом триггера блокировки и с выходом первого элемента совпадения, при этом выход второго формирователя импульсов соединен с импульсным входом четвертого элемента совпадения, потенциальные входы которого соединены с выходами триггера фиксации и триггера блокировки, выход - с нулевым входом триггера блокировки и с единичными входами управляющего триггера, триггера запрета и триггера знака.

На чертеже представлена струкд-урная схема устройства.

Цифровое устройство для измерения сдвига фаз содержит первый формирователь I импульсов,- второй формирователь 2 импульсов, элементы 3, 4 и 5 совпадения, триггер 6 прямого счета, управляющий триггер 7, генератор 8 счетных импульсов, элемент 9 антисовпадения, счетчик 10, триггер 11 запрета, триггер 12 знака, индикатор

13знака, индикатор 14 счета, компаратор 15, триггер 16 фиксации четвертый элемент 17 совпадения и триггер 18 блокировки. Вход формирователя импульсов 1 соединен с входной клеммой устройства, первый его выход соединен с входом сброса триггера знака 12, триггера 6 счета и управляющего триггера 7, а второй выход - с первым входом первого элемента 3 совпадения, выход которого соединен с входами триггера

18 блокировки, индикатора 13 знака, триггера 11 запрета, триггера 16 фиксации и триггера 6 счета. Вход формирователя импульсов 2 и вход компаратора соединены с второй входной клеммой устройства. Выход формирователя 2 соединен с первым входом четвертого элемента совпадений, а выход комп ратора - с вторым входом триггера фиксации 16, выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения 17. Первый вход элемента 17 соединен с выходом триггера 18, а выход элемента 17 соединен с входами триггера 7, триггера 18, триггера 12 и триггера 11. Выход триггера 6 соединен с первыми входами элемента 4 совпадения и индикатора счета, выход индикатора

14счета соединен со входом счетчика

10, второй вход которого соединен с выходом элемента 9, первый вход которого соединен с выходом элемента 4,. а второй - с выходом элемента 5. Генератор 8 соединен с вторыми входами элементов 4 и 5. Выход триггера 7 соединен с первым входом элемента

5и вторым входом индикатора 14.

Устройство работает следующим образом,

При измерении фазового- сдвига J амплитудно-модулированного напряжения и, представляющего собой последовательность пачек гармонических или прямоугольных колебаний, относительно напряжения U синусоидальной или прямоугольной формы, на первом выходе формирователя 1 формируется последовательность коротких импульсов, соответствующих моментам положительных пе реходов напряжением Ug через ноль,а на втором выходе формирователя 1 последовательность коротких импульсов, соответствующих моментам отрицательных переходов напряжением U через ноль. Импульс последовательности с выхода формирователя 1 проходит элемент 3 совпадения и устанавливает триггеры 6 и 18 в единичное состояние, а триггеры 11 и 16 - в нулевое, (Высокий потенциал на выходе триггера

6открывает элемент 4 совпадения, и через нега на элемент 9 антисовпадения с генератора 8 проходят счетные импульсы с частотой f . С выходов триггеров 16 и 18 на потенциальные входы элемента 17 совпадения поступают соответственно низкий и высокий потенциалы, а низкий потенциал на выходе триггера 11 закрывает элемент 3 совпадения. Исследуемое напряжение

и подается на вход компаратора 15 и на вход формирователя 2, на выходе которого формируется последовательность коротких импульсов, соответствующих моментам положительных переходов напряжением Uy через ноль. На выходе компаратора 15 формируются прямоугольные импульсы, длительность которых равна времени превышения мгновенным значением U порога U,, задаваемого напряжением U,j, поступающим на управляющий вход компаратора 15. Момент первого (после прохождения импульса последовательности с выхода формирователя 1) пересечения напряжением и j порога Ufi фиксируется триггером 16, высокий потенциал на выходе которого открывает элемент 17 совпадения для прохождения импульсов последовательности с выхода формирователя 2, первый из которых устанавливает в единичное состояние триггер II запрета, триггер 12 знака и триггер 7 управления, высокий потенциал на выходе которого открывает элемент 5 совпадения, и через него на элемент

9антисовпадения с генератора 8 проходят счетные иотульсы с частотой fg. На вход счетчика 10 счетные импульсы поступают при наличии их только на одном из входов элемента 9 антисовпадения. Одновременно импульс последевательности с выхода формирователя 2, прошедший через элемент 17 совпадения устанавливает в нулевое состояние триггер 18, низкий потенциал на выходе которого закрывает элемент 17 совпадения. Цикл измерения заканчивается с приходом очередного импульса последовательности В, который устанавливает триггеры 6, 7 и 12 в нулевое состояние. Индикатор 14 счета, вьшолняющий операцию логического сложения выходных потенциалов триггеров 6 и 7, управляет работой счетчика 10, обеспечивая защиту устройства от сбоев. Таким образом, число импульсов Ny, регистрируемое счетчиком

10за один цикл измерения, равно разности между числом импульсов п , и , проходящих соответственно через элементы 4 и 5 совпадения.

При переводе колебаний Uр„ равном т

- ОП

,5Tonfo;о „

п (0,5 Ton-tx)fo; при ,180 п/ (0,5 Ton-bt,)fo; при -180О 0 N,(n -n | txfo;

где t - временный сдвиг пачек импульсов напряжения U, пропорциональный фазовому сдвигу Д;.

Информация о знаке J отображается на индикаторе знака 13, который устанавливается в состояние,соответствующее уровню напряжения на его потенциальном входе, импульсами последовательности с выхода формирователя 1. При 0 Эх 180 в индикаторе Ъ записывается знак -, а при -180 X Л 0° - знак -«-.

Путем изменения напряжения U,, подаваемого на управляющий вход компаратора 15, устанавливается различное значение U , определяющее режим работы устройства. Так, если 1 пкях 5108 где U („ij - ампликудное значение U элемент 17 совпадения закрыт низким потенциалом с выхода триггера I6 в течение всего периода Т, , и измерение сдвига фаз не производится. Скачкообразным изменением порога от Д° осуществляется внешний запуск устройства. при измерении фазового сдвига напряжеи я и , имекяцего синусоидальную или прямоугольную форму, устанавливается Uj, О. Введение новых элементов: компаратора, триггера фиксации, четвертого элемента совпадения и триггера блокировки, а также новых связей, расширяет функ1щоиальные возможности устройства, позволяя использовать его для измерения сдвига фаз синусоидальных, прямоугольных и амплитудно-модулированных колебаний при наличии шумов к 1 в каналах опорного и исследуемого сигналов и высоком уровне помехи на частоте модуляции. Предлагаемое устройство предназначено для преобразования в цифровой код сдвига фаз амплитудно-модулированных, синусоидальных и прямоугольных колебаний и может быть использовано для автоматического контроля устройств и систем автоматики. Применение устройства позволяет автоматизировать процесс контроля фазовых характеристик оптико-электронных приборов с амплитудной модуляцией лучистого потока и более чем в 5 раз сократить длительность контроля по сравнению с известными технологией и оборудованием. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства составляет около 90 тыс. руб.

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ.по авт.св.№ 761934, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены компаратор, триггер фиксации, четвертый элемент совпадения и триггер блокировки, причем вход, компаратора соединен со входом второго формирователя, импульсов, а выход - с единичным входом триггера фиксации, нулевой вход которого соединен с единичным входом триггера блокировки и с выходом первого элемента совпадения, при этом выход второго формирователя иЛтульсов соединен с импульсным входом четвертого элемента совпадения, потенциальные входы которого соединены с выходами триггера фиксации и триггера блокировки и с единичными входами управляющего триггера, триггера запрета и триггера знака. v