Устройство для измерения фазы Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизме рительной технике и может быть использовано для измерения амплитуд и фаз гармонических сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения амплитуды сигналов фазовьм методом. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы. Устройство содержит в обоих каналах последовательно соединенные аналоговые сумматоры 1 и 2 формирователи 3 и 4 и блоки 5 и 6 цифровой фильтрации ложных нулей, с выходами и входами которых соединен преобразователь 7 фаза-интервалы вр мени, с которым последовательно сое динены блок 8 квантования, счетчик 9 кода фазы, микропроцессорный вычислительный блок 10 и индикатор 11 последовательно соединенные генератор 12, элемент И 13 и счетчик 14 кода периода, соединенный с микропроцессорным вычислительным блоком 10, блок 15 управления, блок 16 синхронизации, соединенный входами с одним из выходов счетчика 14 кода периода, блока 15 управления и выходом блока 6 цифровой фильтрации ложных нулей, а выходом - с преобра зователем 7 фаза-интервал времени, блоком 15 управления и элементом И 13, соединенным выходом с блоком 8 квантования, последоватеитьно соединенные в каждом канале ключи 17 и 18, нормализаторы 19 и 20 амплитуды импульсов и аттенюаторы 21 и 22, со диненные выходами с вторыми входами соответствуннцих аналоговых сумматоров 1 и 2, а управлякнцими входами с выходом микропроцессорного вычисл тельного блока 10, вторые входы бло ков 3 и 6 цифровой фильтрации ложны нулей соединены с генератором 12, а юс выходы - с информационными входа ми соответствующих ключей 17 и 18, соединенных управляющими входами с выходами блока 15 управления, который соединен также со счетчиками 9 14 кода .фазы и периодами микропроцессорным вычислительным блоком 10. Устройство работает следунмцим об разом. В режиме измерения фазы ключи 17 и 18 закрыты и входные сигналы проходят без изменений через аналог вые сумматоры 1 и 2 на формирователи 3 и 4, где преобразуются в прямоугольные импульсы. В блоках 5 и 6 цифровой фильтрации ложных нулей обеспечивается исключение ложных нулей, вызванных широкополосными шумами. Затем сформированные сигналы поступают на преобразователь 7 фаза-интервалы времени и далее происходит квантование фазовых интервалов в блоке 8 квантования и подсчет пропорционального сдвигу фаз числа импульсов N„1 счетчиком 9 кода фазы за время измерения. Одновременно в счетчике 14 кода периода регистрируется число .импульсов от генератора 12 через открытый на время измерения элемент И 13, пропорциональное суммарному коду периода N. Коды N „, и N. по окончании времени измерения сигналом с блока 15 управления вводятся в микропроцессорный вычислительный блок 10, где в соответствии с алгоритмом ср 360 N(o/N. вычисляется искомый сдвиг фаз и результат вьшодится на индикатор 11. С помощью блока 16 синхронизации обеспечивается кратность времени измерения и периода сигнала. В режиме измерения амплитуды в .одном из каналов (например, первом) сигналом с блока 15 управления открывается ключ 17 и прямоугольные импульсы с выхода блока 5 цифровой фильтрации ложных нулей проходят через нормализатор 19 амплитуды импульсов и аттенюатор 21 на второй вход аналогового сумматора 1. Наибольшую помехоустойчивость к широкополостным шумам обеспечивают блоки 5 и 6 цифровой фильтрации ложных , основанные на привяз е к экстремальным значениям гармонического сигнала. Сигнал на выходе таких блоков сдвинут по фазе относительно входного примерно на . Этот сигнал определенной амплитуды U, задаваемой нормализатором 19 амплитуды импульсов и аттенюатором 21 (фиг.2а), суммируясь в аналоговом сумматоре 1 с входным сигналом ), приводит к смещению его нуль-переходов (фиг.2 бив) на величину, соответств вощую приращению фазы &q;.arcsin(U /иГ), где и frt - амгшитудй сигнала. При Ujj и, дер ftUg/U. В соответствии с ятим алгоритмом по измеренному приращению фазы и известному значению Ug в микропроцессорном вычислительном блоке 10 вычисляется значение амплитуды входного сигнала. Аналогично может быть измерена амплитуда сигнала и вЬ втором канале. Необходимые значения калиброванного напряжения U. задаются с микропроцессорного вычислительного бло ка 10, управляющего коэффициентом деления аттенюаторов 21 и 22, из ус лйвия обеспечения максимальной точности измерения. Относительная погрешность измерения амплитуды сигнал при определяется как5„ dy/U гдеби ,G,, - средне квадратические погрешности измерени амплитуды и фазы сигнала. Так, при с, 0,01° и лср (5-10)% 5„ (О,14-0,28)%.С учетом инструментальных погрешностей можно считать, что реально достижимая точность измерения амплитуды фазовым методом в широком диапазоне частот составля ет 0,5-1,0%. Эта точность вполне достаточна для большинства практических применений. Таким образом, в предлагаемом ус ройстве обеспечивается одновременно измерение фазы и амплитуды сигнала без существенного усложнения структуры измерителя, что расширяет его функциональные возможности и область применения. Кроме того, значение амплитуды сигналов на входах фазометра позволяет производить ручную или автоматическую коррекцию его амплитудозависимых погрешностей и повысить тем самым точность измерения фазы. Формула изобретения Устройство для измерения фазы, со держащее преобразователь фаза-интерв в1Ы времени, последовательно соединен ные в обоих каналах формирователи и блоки цифровой фильтрации ложных нулей, подключенные выходами к преобразователю фаза-интервалы времени, к выходам которого подключены последовательно соединенные блок квантования, счетчик кода фазы, микропроцессорный вычислительный блок и индикатор, последовательно соединенные генератор, злемент И и счетчик кода периода, выходы которого соединены с микропроцессорньм вычислительным блоком, а также блок управления и блок синхронизации, выход которого соединен cf блоком управления, преобразователем фаза-интервалы времени и вторым входом элемента И, соединенного выходом с блоком квантования, блок управлелия также соединен с микропроцессорным вычислительным блоком, входами Сброс счетчиков кода фазы и периода и первьм входом блока синхронизации, второй вход которого соединен с одним из выходов счетчика кода периода, а третий - с выходом одного из блоков цифровой фильтрации ложных нулей, вторые входы которых объединены и соединены с генератором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения амплитуды сигналов фазовым методом, в него введены в каждом канале последовательно соединенные ключ, нормализатор амплитуды импульсов, аттенюатор и аналоговый сумматор, при этом информационные входы ключей подключены к выходам соответствующих блоков цифровой фильтрации ложных нулей, а управляющие входы - к дополнительным выходам блока управления, управлякшще входы аттенюато ров подключены к выходу микропроцессорного вычислительного блока, выходы аналоговых сумматоров подключены к входам соответствующих формирователей, а их вторые входы соединены с входами устройства.

,wex(t;

Фыг,г

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - р&сширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит в обоих каналах формирователи 3 и 4, блоки 5 и 6 цифровой фильтрации/ложных нулей. Кроме того устройство содержит общие для обоих каналов преобразователь 7 фаза-интервал времени, блок В квантования, счетчик 9 кода фазы, микропроцессорный вычислительный блок 10, индикатор 11., генератор 12, элемент И 13, счетчик 14 кода периода, блок 15 управления и блок 16 синхронизации. Введение в каждый канал ключей 17 и 18, нормализаторов 19 и 20 амплитуду импульсов, аттенюаторов 21 и 22 и аналоговых сумматоров 1 и 2 обеспечивает одновременное измерение амплитуды сигналов фазы без существенного усложнения структуры устройства. того, значение амплитуды сигналов т на входах фазометра позволяет производить ручную или автома.тическую коррекцию его амплитудозависимых погрешностей и повысить тем самым точность измерения фазы. 2 ил.