Широкопредельный цифровой фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/04 

1

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предназначено для измерения фазовых сдвигов, превьшающих 360°., Б диапазоне частот

Известен цифровой следящий фазометр для измерения фазовых CjjtBHroB, больших. 360, содержащий входные формирователи, ключи, генератор такtoBbix импульсов фиксированной частоты, делители частоты, реверсированные счетчики импульсов, бинарный квантователь фазы и блок равнозначности 1 .

Такой фазометр представляет собой замкнутую следящую систему, поэтому имеет невысокое б,ыстродействие кроме того, результат измерения зависит от частоты входного сигнала, что не позволяет обеспечить, высокую точность измерения в диапазоне час-; тот, .

Наиболее близким по технической супщости к изобретению является электронньй фазометр, который содержит два формирующих устройства, соединенные с входами, триггерный фазоизмерительный преобразователь, состоящий из триггера, двух- элементов совпадения и коммутатора, генератор импульсов заполнения и соединённый с входом счетчика импульсов .блок определения числа циклов на основе иртегр1 рующей и дифференцирующей цепи, реверсивный счетчик числа циклов счетчик импульс ов, выходы которых подключены к узлу обработки и ото бражения кодов, два дешифратора и времязадающую цепь. Фазовьй сдвиг входных напряжений преобразуется с помощью триггерного фазоизмерительного преобразователя в интервал времени, который квантуется импульсами .фиксированной частоты, формируемыми генератором импульсов заполнения, и результат квантования фиксируется счетчиком импульсов как значение фазового сдвига. Скачки скважности импульса с выходы триггера фазоизмерительного преобразователя, свидетельствующие ое изменении фазового сдвига на (один полный оборот) , р.егистрируются реверсивным счетчиком импульсов как число .полных циклов. Времязадающая цепь совместно с одним из дешифраторов позволяют переписать код числа циклов с реверсивного счетчика импульсов в счетчик импульсов, и, таким образом, этот счетчик содержит информацию

281892

и о значении полных оборотов,, и о значении фазового сдвига в пределах одного цикла. Второй дешифратор по. зволяет учитывать знак измеряемого фазового сдвига IJ2.

Недостатком известного фазометра является зависимость результата иймерения от частоты входных сигналов, а также возможность сбоев триггера фазоизмерительного преобр азования.

вызванных совпадением выходных импульсов формирователей при измерении фазовых сдвигов, близких к нулю.

, Цель изобретения - повьш1ение точ.ности измерений фазовых сдвигов

в диапазоне-частот.

Поставленная цель достигается тем, что, в фазометр, содержащий первый и второй формирователи триггер ньй фазоизмерительньй преобразователь, блок определения числа цик-, лов, счетчик импульсов, реверсивньй счетчик импульсов и узел обработки и отображения кодов, причем входы фазометра соединены с входами формирователей выход триггерного фазоизмерительного преобразователя- соединен с входом счетчика импульсов, выходы которого подключены к узлу обработки и отображения кодов, выходы блока определения числа циклов соединены с входами реверсивного счетчика импульсов, выходы которого подключены к узлу обработки и отображения кодов, введены первый

5 и. второй блоки синхронизации,- фазовый детектор,блок управления, управляемьй генератор, кольцевой делитель частоты, причем выход первого формирователя подключен к пер0 вому входу фазового детектора непосредственно, а -к первым входам триггерного фазоизмерительного преобразователя и блока определения /числа циклов через первый блок

синхронизации-, вторые входьГ их. подключены через второй блок Ьинхронизации к вькоду второго формирователя, выход фазового детектора через последовательно соединенные блок

0 управления и управляемый генератор подключен к входу кольцевого делителя частоты, первый и второй выходы : которого соединены с входами синхронизации первого и второго блоков

5 синхрониза101И соответственно, а третий выход - к третьему входу триггерного фазоизмерительного преобразователя при этом пёрвьй выход кольцевого делителя частоты че ре.з делительчастоты подключен к второму входу фазового детектора. На фиг,,1 дана блок-схема предлагаемого фазометра; на фиг.2 - векчторная диаграмма, поясняющая его работу. Фазометр содержит входные формирователи 1 и 2, соединенные с входа ми устройства, блоки 3 и 4 синхроиизации, подключенные к выходам входных формирователей, триггерный фазоизмерительный преобразователь 5 и блок 6 опре целения числа циклов . подключенные к выходам блоков синхронизации счетчик 7 импульсов, соединенный с вькодом триггерного фазоизмерительного преобразователя реверсивный счетчик 8 импульсов, по ключенньй к выходам блока 6 определения числа циклов, узел 9 обработки и отображения кодов, соединенный с выходами счетчика 7 импульсов Ц реверсивного счетчика 8 импульсов., фазовый детектор 10, соединенный с вькодом одного из входных формиро вателей, делитель 1 t частоты, подключенный к Ьдному из входов фазовогр детектора 10, кольцевой делитель 12 частоты, соединенный с входами блоков 3 и 4 синхронизации, делителя 11 частоты и триггерным фа зоизмерительньм преобразователем 5, управляемый генератор 13, соединенный с входом кольцевого делителя 12 частоты, блок 14 управления, вклю-; ченный между фазовым детектором 10 и управляемым генератором 13 Устройство работает следующим образом. . На входы формирователей 1 и 2 поступают напряжения U j -Uosinuit , и Uj i U sin|;iyt+ Ф(1)1 (фи.2й,Б) между которыми необходимо .измерить фазовый сдвиг Ф(1), изменяющийся во времени в пределах (t)4 2лп , где п- целое число изменений фазового сдвига на 2Л , т.е. число полных циклов. Формирователи V и 2 преобразуют напряжения 1)01,1)3 прямоугольные импульсы, фронты которых соответствуют нуль-переходам входных напряжений (фиг.2 в ,г). Прямоугольные импульсы с выхода формирова теля . 1 поступают на первый вход фазового детектора 10, выходное напря жение которого преобразуется блоком 14 управления в сигнал, изменяющий частоту сигнала управляемого генератора 13 таким образом, чтобы выполнялось условие .f&x где.,0х- частота сигнала управляе. мого генератора и входного сигнала соответственно, К - целое число. Кольцевой делитель 12 частоты делит частоту выходного сигнала Управляемого генератора на три. Коэффициент деления делителя 11 частоты равен К, и на его выходе из одного из сигналов кольцевого делителя 12 формирзпотся импульсы „ sr ,.- частотой |-- fg которые поступают на второй вход фазового детектора 10. Кольцевой делитель 12 .частоты формирует три последовательности к:мпульсов Т1, Т2 и ТЗ, смещенные между собой по времени (фиг.2.д ,е , ж ) .. Последовательности tl и Т2 поступают на входы блоков 3 и 4 синхронизации соответственно. Эти блоки смещают положения фронтов импульсов формирователей 1 и 2 в моменты появления импульсов последовательностей Т1 и Т2 (фиг.2$,м ). Таким образом исключается совпадение. фронтов выходных импульсов блоков 3 и 4 синхронизации, а следовательно, . и возможность сбоев триггерного фазоизмерительного- преобразователя 5. Импульсы Формирователей 1 и 2, синхронизированные последовательностями Т 1 и Т2 с выходов блоков 3 и 4 синхронизации, поступают на входы триггерного фазоизмерительного преобразователя 5 и блока 6 определения числа диклов. В преобразователе 5 формируется временной . . интервал fi, пропорциональный измеряемому фазовому сдвигу Y., который квантуется последовательностью импульсов ТЗ. Количество импульсов на выходе преобразователя 5 , пропорциональное Ч, фиксируется счетчнком 7 импульсов. При переходе фазового сдвига f 4epie3 нулевое значение блок 6 опрееления числациклов формирует на. одном из выходов импульс, свидетель ствующий об изменении фазового сдвй га на +2JI или -275 . Число выходных импульсов блока 6 регистрируется реверсивным счетчиком 8 импульсов как число полных Щ1клов. Коды фазового сдвига My и числа оборотов М„ поступают на узел 9 обработки и отображения кодов, в коTopo f при необходимости выполняется предварительная математическая обработкакодов A/q и N и индикаисия значений 4 и п . . 9 Таким образом, предлагаемое устройство благодаря введению новых узлов и их функциональных связей позволяет измерять фазовые сдвиги в диапазоне частот,.превьшающие 360°, и позволяет повысить точность измерения фазового сдвига.

ШИРОКОПРЕДЕЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий первьй и второй формирователи, триггерный фазоизмерйтельный преобразователь, блок определения исла циклов, счетчик импульсов, реверсивный счетчик импульсов и узел обработки и отображения кодов, причем входы фазометра соединены с входами формирователей, выход триггерного фазоизмерительного преобразователя соединен с входом счетчика импульсов, выходы которого подключены к узлу обработки и отображения кодов, выходц блока определения числа циклов соединены с входами .реверсивного счетчика импульсов выходы которого подключены к узлу обработки й- отображения кодбй, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в диапазоне частот-, он снабжен первым и вторым блоками синхронизации, фазовым детектором, ..блоком управления, управляемым генератором, кольцевым делителем частоты и делителем частоты, причем выход первого формирователя подключен к первому входу фазового детектора непосредственно, а к первым входам триггерного фазоизмерительного преобразователя и блока определения числа циклов через первьй ; блок синхронизации, вторые входы их подключены через второй блок синхронизации к выходу второго фор. миравателя, выход фазового детек.то О) ра через последовательно соединенные блок управления и управляемый . генератор подключен к входу кольцевого делителя частоты, первый и второй выходы которого соединены с входами синхронизации neiaaoro |ян и второго .блоков синхронизации соотю ветственно, а третий выход - к 00 -. третьему входу триа-герного фазоизмерительного преобразователя, при. 00 . этом первый выход кольцевого делителя частоты через делитель частоты со подключен к второму входу фазового детектора.

Фиг. 2