Цифровой фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/08 

1 Изобретение относится к фазоизме рительной технике и может быть ис :пользовано для измерения угла сдви фаз между двумя электрическими кол баниями. Известен фазометр, использующий для измерения точки перехода сигна лов через максимум исследуемых сиг лов, содержащий генератор эталонной частоты, умножитель частоты, электронный ключ и регистратор, а также связанные с электронным ключом два канала, каждый из которых включает в себя формирователь моментов перехода сигнала через нуле вые значения и схему выделения моментов перехода сигнала через макс мальные значения Cl3. . Однако у этого устройства недос таточно высокая точность вследстви влияния нелинейных искажений входн сигналов, поэтому результаты измерений содержат систематическую пог решность. Наиболее близкими к предлагаемому являются способ измерения угла сдвига фаз между двумя гармоническими сигналами и устройство для его осуществления, содержащее коммутатор, генератор эталонной частоты, электронный ключ, умножитель частот сумматор, цифровой делитель, регист ратор и связанные с электронным ключом два канала, каждый из которых снабжен фиксатором уровней, ген ратором ударного возбуждения и линейньм усилителем, вход которого совмещен с входом устройства, а выход линейного усилителя подключен к входу фиксатора уровней, выходы которого связаны с входами схемы вьщеления моментов перехода сигнало через максимальное значение и входом генератора ударного возбуждения а выход генератора ударного возбуждения соединен с одним из входов блока вьщеления моментов перехода сигналов через максимальное значени выходы коммутатора связаны с входами обоих, фиксаторов уровней, а элек тронный ключ подключен к регистратору через сумматор и цифровой дели тель L 2 . Недостатком устройства является невысокая точность, обусловленная большим уровнем случайной погрешности. 31 Цель изобретения - повьппёние точности измерения благодаря существенному уменьшению случайной составляющей погрешности измерения. Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий коммутатор, генератор эталонной частоты, электронный ключ, умножитель частоты, сумматор,цифровой делитель и регистратор и связанные с электронным ключом и коммутатором два канала, каждьй из которых включает линейный усилитель, вход которого совмещен с входом фазометра, а выход линейного усилителя подключен к входу фиксатора уровней,выходы которого связаны с входами блока выделения моментов перехода сигналов через максимальное значение и входами генератора ударного воздуждения, а выход генератора ударного возбуждения соединен с одним из входов блока вьщеления моментов перехода сигналов через максимальное значение, выходы коммутатора связаны с вторыми входами обоих фиксаторов, в каждый канал введены два триггера, два дополнительных электронных ключа и два цифровых логометра, при этом в каждом канале две последовательно соединенные цепи, состоящие из тригге ра, дополнительного электронного ключа и цифрового логометра, подключены соответственно к двум выходам фиксатора уровней, причем вторые входы дополнительных электронных ключей соединены через умножитель частоты с генератором эталонной частоты, вторые входы цифровых логометров - с выходом основного электронного ключа, а выходы цифровых логометров подключены к входам сумматора . На чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство состоит из двух каналов, в каждом из которых имеется линейный усилитель 1 (2),входы которых связаны с входами цифрового фазометра, выход линейного усилителя 1 (2) нагружен на вход фиксаторов 3 и 4 уровней и коммутатора 5, связанного с входами фиксаторов.Два выхода фиксаторов 3 и 4 уров- ней связаны с двумя входами генераторов 6 и 7 ударного воздуждения,с двумя входами блоков 8 и 9 вьщеления моментов перехода сигналов через максимальное значение и с выходами триггеров 10 и 11 (12 и 13). Устройство содержит также электронные ключи 14-18. Выход генератора 6 (7) подсоединен к входу блоков 8 и 9, а-выходы триггеров 10 и 11 (12 и 13) - к входам электронных ключей 14 и 15 (17 и 18) соответственно. Электронные ключи 14-18 связаны с генератором 19 через умножитель 20 частоты. Выходы электронных ключей 14 и 15 (17 и 18) подключены к входу регистра делимого соответствующего цифрового логометра 21 и 22 (23 и 24). Выходы цифровых логометров 21 и 22 (23 и 24) обоих кана лов подсоединены к входам сумматора 25, выход каждого из которых через цифровой делитель 26 связан с регистратором 27, входы электронного ключа 16 сдвига фаз связаны с выходами блоков 8 и 9, а выход элек тронного ключа 16 подключен к входа регистров делителей цифровых логометров 21-23. Устройство работает следующим образом. , Гармонические колебания поступают на оба входа фазометра и с помощью линейных усилителей 1 и 2 уси ливаются до выбранного фиксированно го деления, одинакового для обоих каналов. При нажатии кнопки Сброс все счетные узлы фазометра приводят ся в начальное рабочее состояние. Усиленные гармонические колебания приходят на вход фиксаторов ЗиЛ уровней, которые задают п постоянны уровней напряжения по п/2 одинаковых попарно уровней в положительной и отрицательной областях напряжения и генерируют короткие импульс в моменты пересечения входным сигналом выбранного уровня напряжения и. . Коммутатор 5 осуществляет выбор одного из уровней U,- и по окончанию измерения при выбранном уровне U- производит переключение фиксаторов на другой уровень напряжения, одинаковый для обоих фиксаторов.Таким образом, происходит перебор всйх п значений уровней напряжения и .Выходные импульсы фиксаторов 3 и 4 поступают на входы блоков 8 и 9 и на входы генераторов 6 и 7,которые запускаются от первого импуль са соответствующего фиксатора и 314 прекращают генерацию по второму импульсу фиксатора. Оба генератора 6 и 7 генерируют последовательность импульсов высокой частоты, синхронных относительно первого (запускающего) импульса соответствующего фиксатора уровней. Синхронизация импульсов заполнения относительно запуска обеспечивает точность деления вьщеленного временного интервала на два с помощью вычитания, так как отсутствуют случайные колебания импульса, соответствующего середине вьщеленного временного интервала и максимуму входного сигнала в интервале Го-Т|,где Т(( - период следования входной частоты. На выходах фиксаторов 3 и 4 вьщеляются короткие импульсы в моменты перехода входных напряжений через максимальное значение. Выходные импульсы фиксаторов 3 и 4 через триггеры 10-13 открывают электронные ключи 14, 15 17, 18. Импульсы генератора 19 через умножитель 20 и электронные ключи 14, 15, 17 и 18 поступают на вход регистров делителей цифровых логометров 21-24, а через умножитель 20 и ключ 16 - на входы регистров делимого цифровых логометров 21-24. Выходным импульсом схем закрываются ключи 16, 17, 18, 14, 15 и блокируется умножитель 20 частоты. После пере.бора коммутатором 5 всех п заданных уровней напряжения, частное от деления с коэффициентом кратным 360, получаемое на выходных цифровых логометров для каждого i-ro уровня поступает на вход сумматора N- J t 1 ч,п с м частота входных сигналов; соотношение частот на входах делителя и делимого логометров; временной промежуток, пропорциональный сдвигу фаз входных сигналовJ период входной частоты, измеренный на i-ом уровне, эталонная частота. С выхода делителя 26 частоты,где происходит усреднение результатов, получаемое на сумматоре по числу уровней, на вход регистратора поступает число импульсов, равное значению измеряемого фазового сдвига

it

360

- - т.

И Vi Tl

1/г4n

Использование предлагаемого цифрового фазометра позволяет снизить результирующую погрешность измерения, повысить точность измерения более, чем на порядок.

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий KOMNfyTaTop, генератор эталонной частоты, электронный ключ, умножитель частоты, сумматор, цифровой делитель и регистратор и связанные с электронным ключом и коммутатором два канала, каждый из которых включает линейный усилитель, вход которого совмещен с входом фазометра, а выход линейного усилителя подключен к входу фиксатора уровней, выходы которого связаны с входами блока вьщеления моментов перехода сигналов через максимальное значение и входами генератора ударного возбуждения, а выход генератора ударного возбуждения соединен с одним из входов блока выделения моментов перехода сигналов через максимальное значение, выходы коммутатора связаны с вторыми входами обоих фикса- . торов уровней,о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения , в каждый канал введены два триггера, два дополнительных электронных ключа и два цифровых логометра, при этом в каждом канале две последовательно соединенные цепи, состоящие из триггера,дополнительного электронного ключа и цифрового логометра, подключены соответственно к двум (Л выходам фиксатора уровней, причем вторые входы дополнительных электронных ключей соединены через умножитель частоты с генератором эталонной частоты, вторые входы цифровых логометров - с выходом основного электронного ключа, а выходы цифровых логометров подключены к со ю входам сумматора. 4 СО