Цифровой фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования информации снимаемой с фазов датчиков, в цифровую форму, наиболе удобную для ввода в ЦВМ, Цель изобретения - расиирение ча стотного диапазона в сторону высоки частот при сохранении высокой точности измерения. На фиг, 1 показана структурная схема цифрового фазометра; на фиг,2 временные диаграммы работы его узло Цифровой фазометр содержит преобразователь 1 сдвига фаз в интерва времени, входы которого соединены с входами цифрового фазометра, блок 2 управления,, первый и второй входы которого соединены с выходами пре образователя 1, вентиль 3, первый вход которого соединен с первым выходом блока 2 управления, а второй вход - с выходом генератора 4, счетчик 5, вход которого соединен с выходом вентиля 3, первый 6 и вто рой 7 сдвиговые регистры, информационные входы которых объединены и подключены к выходам счетчика 5, а управляющие входы соединены с вторы и третьим выходами блока .2 управления, первый 8 и второй 9 преобразователи код - напряжение,входы которых соединены соответственно с выходами сдвиговых регистров 6 и 7, преобразователь 10 напряжение -код (перейно жающего типа), входы которого подключены к выходу преобразователей 8 и 9,блок 11 управления сдвигом, управляющими входами подключе;нный к выходам избыточных разрядов; сдвиг вого регистра 7, сигнальньм входом к выходу генератора 4 и второму входу вентиля 3, выход блока 11 управления сдвигом соединен с третьим входом блока 2 управления, Блок 2 управления образуют вентиль 12, инвертор 13, дифференцирующая цепочка 14 и первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ, причем первый вход вентиля 12 объединен с входом инвертора 13 и является первым входом и одновременно первым выходом блока управления, второй вход вентиля 12 является вторым входом блока управления, выход инвертора 13 через дифференцирующую цепочку 14 подключен к первому входу элемента ИЛИ 15jBToрой вход которого объединен с первым входом элемента ИЛИ 16 и является третьим входом блока управления, при этом второй вход элемента ИЛИ 1.6 подключен к выходу вентиля 12, а выходы первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ являются соответственно вторым и третьим выходами блока 2 управления. Блок 11 управления сдвигом состоит из элемента ИЛИ 17 и вентиля 18, причем входы элемента ИЛИ 17 являются управляющими входами блока 11 управления сдвигом, его выход соединен с первым входом вентиля 18, второй вход вентиля является сигнальным входом блока управления сдвигом, а его выход соединен с выходом блока 11 управления СДВИГОЬ. Устройство работает следующим образом. Напряжения U, и и(фиг.2) между которыми измеряется сдвиг фаз Ч , поступают на преобразователь 1, которьш формирует из них (по моментам перехода через нулевое значение) два импульсных сигнала д. Дли тельность 1 сигнала Uj равна периоду входных напряжении, а длительность Л сдвигу фаз сигнала В первом такте работы кодируется импульсный сигнал с длительностью Т , который через блок 2 управления поступает на управляющий вход вентиля 3 и, открывая его, разрешает поступление импульсов опорной частоты с генератора 4 на вход счетчика 5 в течение интервала времени, равного Т. Одновременно сигнал Ujчерез инвертор 13 блока управления поступает на дифференцирующую цепочку 14, которая в момент времени t, соответствующий заднему фронту импульса 1 , формирует короткий импульс и, Этот импульс через элемент ИЛИ 15 блока 2 управления поступает на управляющий вход сдвигового регистра 7 в виде сигнала 0 и осуществляет запись в него из счетчика 5 кода N , пропорТ . Одновременно с имдиональногопульсным сигналом Uj, имеющим длителькодируется сигнал U с длиность у , кодируется си1нал тельностью Т . Цпя зтого сигнал U, сформированный вентилем 12 блока 2 управления и равный конъюнкции t лТ через элемент ИЛИ 16 поступает в виде напряжения Ug на управляющий вход сдвигового регистра 6. В момент времени t,, соответствующий заднему фронту этого импульса, код N-,, пропорциональный t ,.переносится из сче чика 5 в сдвиговый регистр 6. Чтобы обеспечить измерение сдвига фаз в широком частотном диапазоне (без перестройки генератора 4 опорной частоты) с погрешностью, не превьш1ающей ± -- (где - количегт 2к 1 «чиличест во выходных разрядов фазометра), в счетчик 5 и сдвиговые регистры 6 и 7 введены избыточные разряды таким образом, что разрядности.счетчика 5 и сдвиговых регистров 6 и 7 равны: + где п - натуральное число; N - разрядности преобразователей 8 и 9 код - напряжение; .величина, равная отношению максимальной частоты исследу емых сигналов к минимальной (при заданной погрешности измерения сдвига фаз). Во втором такте работы фазометра производится сдвиг содержимого сдвиговых регистров 6 и 7 в сторону млад ших разрядов. Таким образом происходит отбрасывание младших разрядов кодов NT и N до тех пор, пока разрядность кода NTв регистре 7 не станет равной N. . Этот процесс контролируется блоком 11 управления сдвигом. При наличии хотя бы одной единицы на входах элемента ИЛИ 17, которые подключены к выходам избыточных разрядов регистра 7 на выходе элемента ИЛИ 17 и управляющем входе вентиля 18 установлена единица, т.е. разреше но прохождение импульсов высокой частоты с генератора 4 опорной частоты на третий вход блока 2 управления. Импульсы и через элементы ИЛИ 15 и 16 блока 2 управления в виде напряжений U(j и Uj поступают на управляющие входы сдвиговых регистров 7 и 6 соответственно и осуществляют сдвиг содержащихся в них кодов N и М-;- до тех пор, пока во всех избыточных разрядах сдвигового регистра 7 не окажутся нули, что эквивалентно делению кодов -г и Hj. на величину 2. (где р - количество заполненных избыточных разрядов). Таким образом блок 11 управления сдвигом после записи в регистры 6 и 7 кодов Н и NT формирует импульсы U количество которых равно р Коды NT, и Nt со сдвиговых регистров 6 и 7 преобразуются соответственно преобразователями 9 и 10 в их аналоговые эквиваленты U поступают на входы -преобразователя 10 напряжение - код перемножающего типа, причем напряжение 0 , пропортциональное интервалу Т , используется в качестве опорного, а Uj- , пропорциональное интервалу , - в качестве измеряемого. Таким образом, цреобразователь 10 преобразует напряжение Ь относительно напряения Ц и формирует код f :. ;j2 где К - число выходных разрядов преобразователя 10 напряжение - код. Величина сдвига фаз (в градусах) 5 -, , при этом, погрешность измерения во всем частотном диапазоне не должна превьш1ать величины . С 2 - 1 разр ядности преобразователей 8 и 9 код - напряжение должны быть равны N +. 2. -формула изобретения 1. Цифровой фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз в интервалы времени, входы которого соедине ны с входами фазометра, а выходы соединены с первым и вторым входами блока управления, вентиль, подключенный первым входом к первому выходу блока управления, а вторым к выходу генератора, счетчик, вход которого соединен с выходом вентиля, отличающийся тем, что, с целью разрешения частотного диапазона, в него введены первый и второй сдвиговые регистры, первый и второй преобразователи код - напряжение, преобразователь напряжение -.код и блок управления сдвигом, причем управляющие входы первого и второго сдвигового регистра подключены.соответственно к второму и третьему выходам блока управления, информационные входы сдвиговых регистров 1 объединены и подключены к выходам счетчика, а выходы соответственно через первый и второй преобразователи код - напряжение соединены с первым и вторым входами преобраэова теля напряжение - код, соответствующие выходы второго сдвигового регистра подключены к управляющим входам блока управления сдвигом, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора и вторым входом вентиля, а выход блока управления сдвигом под ключен к третьему входу блока управления. 2, Фазометр по п. 1, отличающийся тем, что блок управления включает в себя вентиль, инвертор, дифференцирующую цепочку и первый и второй элементы ИЛИ, причем первый вход вентиля объедиЕнен с входом инвертора и является первым входом и одновременно первым выходом блока управления, второй вход вентиля явля 66 ется вторым входом блока управления, выход инвертора через дифференцирующую цепочку подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является третьим входом блока управления, при этом второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу вентиля, а выходы первого и второго элементов ИЛИ являются соответственно вторым и третьим выходами блока управления. 3. Фазометр по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что блок управления сдвигом включает в себя элемент ИЛИ и вентиль, причем входы элемента ИЛИ являются управляющими входами блока управления сдвигом, его выход соединен с первым входом вентиля, второй вход вентиля является сигнальным входом блока управления сдвигом, а его выход я1зляется выходом блока управления сдвигом.

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах преобразования информации, снимаемой с фазовых датчиков. Цель изобретения - расширение частотного диапазона. Фазометр содержит преобразователь 1 сдвига фаз в интервалы времени, блок 2 управления, вентиль 3, генератор 4, счетчик 5. Введение сдвиговых регистров 6 и 7, блока 11 управления сдвигом, включающего элемент ИЛИ и вентиль, преобразователь 8,9 код -напряжение и преобразователя 10 напряжение-код, выполнение блока 2 управления в виде вентиля, инвертора дифференцирующей цепочки и двух элементов ИЛИ и образование новых связей между элементами расширяет частотный диа- ; i пазон устройства в сторону высоких частот при сохранении высокой точ(Л ности измерений. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. О) N9 (Х О)