Следящий фазометр Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к фазоиэме- рительной технике и может быть использовано, например, в гетеродинных интерференционных измерителях переме щений для измерения быстроизменяю- щихся фазовых сдвигов, значительно превышающих 360°.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона устройства при сохранении высокой точности измерения .

На фиг. 1 приведена структурная схема следящего фазометра; на фиг. 2- структурная схема блока счета целых циклов (БСЦЦ); на фиг. 3 - структурная схема блока стыковки (БС).

Структурная схема следящего фазометра (фиг. 1) содержит первый измеритель 1 фазовых сдвигов, входы ко торого соединены с входами устройства, второй измеритель 2 фазовых сдвигов, входы которого подключены к входам устройства через последовательно включенные формирователи 3 и 4 и делители 5 и 6 частоты, блок 7 счета целых циклов (БСЦЦ), входы 8 и 9 которого соединены с выходами формирователей 3 и 4, регистр.10, входы которого соединены с- выходами первого измерителя 1 фазовых сдвигов а выходы - являются выходами младших разрядов устройства, блок 11 стыковки, первая группа входов 12 которого соединена с выходами старших разрядов измерителя 1 фазовых сдвигов, вторая группа входов 13 - с выходами блока 7 счета целых циклов, а третья группа входов 14 - с выходами второго измерителя 2 фазовых сдвигов, выход 15 синхронизации блока 7 счета целых циклов подключен к синхровхо- ду регистра 10 и синхровходу 16 блок 11 стыковки, выходы которого являются выходами старших разрядов устройства и кнопка 17 установки нуля, которая подключает шину 18 заземления к входам начальной установки измерителей фазовых сдвигов 1 и 2, делителей 5 и 6 частоты и входу 19 начальной установки блока 7 счета целых циклов.

Блок 7 счета целых циклов (фиг. 2) содержит два счетчика 20 и 21 импульсов, синхровходы счетчиков 20 и 21 подключены соответственно к входам 8 и 9 устройства, а вход установки нуля счетчиков - к входу 19 начальной установки устройства, сумматор 22, первая группа входов которого

0

5

5

5

0

5

5

соединена с выходами счетчика 20, а вторая группа входов - с выходами счетчика 21, регистр 23, входы которого соединены с выходами сумматора 22, а выходы - с входами 13 блока 11, одновибратор 24, вход которого соединен с входом 9 блока 7, выход одновибратора подключен к управляющему входу ключа 25, входы которого подключены один непосредственно, а другой через линию 26 задержки к входу 8 блока 7, выход ключа 25 соединен с синхровходом регистра 23 и выходом 15 синхронизации блока 7.

Блок 11 стыковки (фиг. 3) содержит формирователь 27 кода и два трех- входовых сумматора 28 и 29, в состав каждого из которых входят соответ- . ственно преобразователи 30 и 31 кода, сумматоры 32 и 33, регистры 34 и 35, причем первый и третий входы переноса сумматоров 32 и 33 соедине- нь: с шиной 18, а вторые входы переноса - с шиной 36 логической единицы, первые группы входов сумматоров

32и 33 подключены к выходам формирователя 27 кода, вторая группа входов первого сумматора 32 подключена младшими разрядами через первый преобразователь 30 кода к первой группе входов 12 блока 11, а старшими разрядами - к шине 36 логической единицы, третья группа входов сумматора 32 подключена к третьей группе 14 входов блока 11, выходы сумматора 32 соединены с входами первого регистра 34, выходы старших разрядов которого соединены с выходами младших разрядов устройства и через втором преобразователь 31 кода - с входами младших разрядов второй группы входов сумматора 33, старшие разряды второй группы входов сумматора

33подключены к шине 36 логической единицы, третья группа входов сумматора 33 подключена к второй группе 13 входов блока 11, выходы сумматора 33 подключены к входам второго регистра 35, выходы старших разрядов которого соединены с выходами стар-- ших разрядов устройства, синхровход регистра 34 подключен к синхровходу 16 блока 11 непосредственно, а син- хровхсд регистра 35 - через линию

37 задержки.

Следящий фазометр работает следующим образом.

До начала измерения с помощью кнопки 17 выполняется начальная установка измерителей 1 и 2, делителей 5 и 6 частоты и БСЦЦ 7 в исходное состояние. Исследуемые сигналы, полный фазовый сдвиг между которыми подлежит измерению с входов устройства, поступают на входы прецизионного фазоизмерителя 1 и входы формирователей 3 и 4, вырабатывающих короткие импульсы в моменты времени, соответствующие нуль-переходам входных сигналов. Сигналы с выхода формирователя 3 и 4 поступают на входы 8 и 9 БСЦЦ 7, и через делители 5 и 6 частоты - на входы дополнительного грубого измерителя 2, который обеспечивает однозначное измерение фазовых сдвигов сигналов в диапазоне до ZTT 2 с дискретом 2/2 . Старшие k разрядов кода ЛN, с выхода измерителя 1, выходной код фазоизмерителя 2 , а также выходной код N БСЦЦ 7 поступают на входы БС-11, который обеспечивает определение значений

;

N и N , т.е. количества целых фазовых циклов, согласованного с полученным в измерителе 1 значением AN,. Значения дМ, переписываются в регистр 10, а значения N и N - в выходные регистры БС-11, очередным синхроимпульсом с выхода 15 синхронизации БСЦЦ 7.

БСЦЦ 7, структурная схема которого приведена на фиг. 2, работает

следующим образом. 1 -

Перед началом работы происходит

начальная установка счетчиков 20 и 21 сигналом с входа 19 блока 7. Импульсы с входов 8 и 9 блока 7 поступают на счетные входы счетчиков 20 и 21. Цри этом счетчик 20 работает в режиме вычитания, а счетчик 21 - в режим суммирования. Цолученные на выходе счетчиков 20 и 21 коды поступают на входы сумматора 22, на выходе которого образуется код N, равный разности количества импульсов, поступивших на входы 8 и 9 за интервал времени с момента начальной установки дотекущего момента времени. Выходной код N сумматора 22 переписывается в регистр 23 передним фронтом синхроимпульсов с выхода ключа 25, формируемых из импульсов на входе 8. При этом с целью исключения переписи информации в регистр 23 в момент прихода счетных импульсов на вход 9 однойтое о

нмеоис о15

20

3487464

вибратор 24 вырабатывает импульс блокировки длительностью Г, , запрещающий прохождение синхроимпульсов с входа 8 через ключ 25 до окончания переходных процессов в сумматоре 22. В этом случае перепись информации в регистр 23 будет осуществляться задержанным линией 26 задержки на

Q время , Г|.импульсом с входа 8. Таким образом, БСЦЦ 7 осуществляет определение количества целых фазовых циклов, содержащихся в сигнале, а частотный ди;| азон блока 7 ограничен только быстродействием счетчиков 20 и 21, сумматора 22 и регистра 23.

Блок 11 стыковки, структурная схема которого изображена на фиг. 3, обеспечивает определение значения N и N С этой целью формирователь 27 обеспечивает получение кода числа 0,5 и его подачу на первые входы сумматоров 32 и 33. Код UN со входа 12 блока 11, пройдя преобразователь

25 30, преобразуется в обратный код числа uN| и поступает на вторые входы сумматора 32. С учетом того, что на вход переноса второго слагаемого сумматора 32 поступает сигнал

2Q логической единицы, число дЫ, на входе сумматора представляется до- полнительнь м кодом. На третьи входы сумматора 32 поступает сдвинутый на k разрядов в сторону старших код

&Ы„ с входа 14 блока 11. Полученный

35т -1ш

на выходе сумматора 32 код числа N

переписывается в регистр 34 очередным импульсом с синхровхода 16 блока 11. Аналогичным путем получают код N на выходе сумматора 33, при этом на второй вход сумматора подается число N в дополнительном коде, а на третий вход - код числа N с входа 13 блока 11. Результат вычисления - код числа N переписывается в регистр 35 импульсом с синхровхода 16 блока 11, задержанным в линии 37 задержки на время, необходимое для преобразования кода N в преобразова- , теле 31 кодов и выполнения операции 50 суммирования в сумматоре 33.

40

45

Таким образом, введенные в устройство новые элементы и их соединения позволяют расширить частотный 55 диапазон устройства при сохранении высокой точности измерения. Расширение частотного диапазонл достигается за счет того, что согллсонание измеренных несинхронно /юли фазового

цикла и количества целых фазовых циклов выполняется благодаря дополнтельному грубому измерению фазовых сдвигов и не требует умножения частты сигналов, поступающих на БСЦЦ. Это позволяет по сравнению с прототипом в 8-10 раз расширить частотны диапазон входных сигналов устройств При этом сохраняется высокая точность определения полных фазовых сдвигов, которая обеспечивается за счет применения прецизионного фазометра, работающего в широком диапазоне частот и обеспечивающего измерение доли фазового цикла с высокой точностью.

Формула изобретения

1. Следящий фазометр, содержащий первый измеритель фазового сдвига, входы которого являются входами фазометра, два формирователя, входы которых соединены с входами фазометра, блок счета целых циклов, подключенный входами к выходам формирователей, регистр, выходы которого.являются выходами младших разрядов фазометра, входы регистра подключены к выходам первого измерителя фазового сдвига, блок стыковки, первая группа входов которого соединена с выходами старших разрядов первого измерителя фазового сдвига, а вторая группа входов с выходами блока счета целых циклов, и кнопку установки нуля, первый контакт которой подключен к шине заземления, а второй - к входам начальной установки первого измерителя фазового сдвига и блока счета целых циклов, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона устройства при сохранении высокой точности измерения, в него введены два делителя частоты, входы которых соединены с выходами формирователей, второй измеритель фазовых сдвигов, подключенный входами к выходам делителей частоты, а выходами - к третье группе входов блока стыковки, выходы которого являются выходами старших разрядов устройства, входы начальной установки второго измерителя фазовых сдвигов и делителей частоты соединены с вторым контактом кнопки установки нуля, синхровходы регистра и блока стыковки подключены к выходу синхронизации блока счета целых циклов.

1,

i, что содержит два

2, Следящий фазометр по п. отличающийся тем, блок счета целых циклов счетчика, счетные входы которых соединены с входами блока, входы установки нуля счетчиков соединены с входом начальной установки блока, сумматор, первая группа входов которого подключена к выходам первого

,g к выходам второго счетчика, регистр, входы которого соединены с выходами сумматора, а выходы являются выходами блока, ключ, управляющий вход которого соединен через одновибратор с одним из входов блока, входы клю- ча непосредственно и через линию заде ржки подключены к другому входу выход ключа - к синхровходу и выходу синхронизации

20

блока, а регистра 25 блока.

3. Следящий фазометр по п. 1, отличающийся тем, что блок стыковки содержит формирователь кода, линию задержки и два трехвхо- довых сумматора, каждый из которых содержит преобразователь кода, сумматор и регистр, причем первый и третий входы переносов сумматоров

рой вход переноса сумматоров - с шиной логической единицы, первые группы входов сумматоров подключены к выходам формирователя кода, вторая группа входов первого сумматора младшими разрядами соединена через первый преобразователь кода с первой группой входов блока, а старшими разрядами - с-шиной логической единицы, третья группа входов первого сумматора соединена с третьей группой входов блока, выходы первого сумматора соединены с входами первого регистра, выходы старших разрядов которого соединены с выходами младших разрядов блока и через второй преобразователь кода - с входами младших разрядов второй, группы входов второго сумматора, старшие разряды второй группы входов которого соединены с шиной логической единицы, третья группа входов второго сумматора подключена к второй группе входов блока, выходы второго сумматора соединены с входами второго регистра, вы

7

ходы старших разрядов которого соединены с выходами старших разрядов блока, синхровход первого регистра

Г

7 :

30

;«

Редактор Ю.Середа

Составитель А.Шубин Техред М.Ходанич

Заказ 5185/44Тираж 729Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3487468

подключен к синхровходу блока непосредственно, а синхровход второго регистра - через линию задержки.

J

и

}f

31

3S

4

Корректор Л.Пилипенко

Изобретение может быть использовано, наЛример, в гетеродинных интерференционных измерителях перемещений для измерения быстроизменяющихся фазовых сдвигов, значительно превышающих 360°. Следящий фазометр содержит измерители 1,2 фазовых сдвигов, формирователи 3,4, и делители 5,6 частоты, блок 7 счета целых циклов, регистр 10, блок 11 стыковки, имеющий группы входов 12-14, выход 15 синхронизации. Изобретение расширяет частотный диапазон при сохранении высокой точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. СЛ 00 4 00 j:: а