Цифровой фазометр Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

9U2.1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в автоматизированных системах сбора информации о состоянии пара- метров электротехнических объектов,,

Цель изобретения - повьпиение быстродействия цифрового фазометра.

На фиг о 1 представлена структурная схема фазометра; на фиг, 2 - времен- ные диаграммы его работы„

Цифровой фазометр содержит генератор 1 образцовой частоты, формирователи 2 и 3 импульсов, фop шpoвaтeль 4 временных интерваловj элемент 5 задержки, управляемые делители 6 и 7 частоты, временной селектор 8, реверсивный счетчик 9, блок 10 задания максимального значения кода и узел 1 цифровой обработки,

Генератор 1 образцовой частоты выходом соединен через элемент 5 задержки и управляемый делитель 7 частоты с вычитающим входом реверсивного счетчика 9 и подключен также че- рез управляемый .делитель 6 частоты к первому входу временного селектора 8, выход которого подсоединен к суммирующему входу счетчика 9, Второй вход временного селектора 8 соединен с выходом формирователя 4 временных интерваловJ входы которого соединены с выходами формирователей 2 и 3 импульсов, входы которых являются клеммами для подсоединения исапедуемых напряжений. Выходные шины реверсивного счетчика 9 соединены с шинами узла 11 цифровой обработки (ЭВМ) автоматизированной информационной сис- Teivibi -и шинами управления второго де- лителя 7 частоты. На шину управления первого делителя 6 частоты подается код для установки коэффициента деления соотв етствующего максимальному значению кода фазового сдвига, от блока 10 (например, 3600),

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Исследуемые напряжения U /t), U(t) (фиг,2а) подаются на входы формирователей 2 и 3, преобразующих их в последовательность прямоугольных импульсов одного знака (фиг.25,в) Обе цоследовательности прямоугольных импульсов, сдвинутые по фазе на угол If, поступают на входы формирователя 4, который на своем выходе формирует прямоугольные импульсы (фиг,2 г) с периодом Т и длительностью t . Эти

импульсы открьгеают временной селектор 8 и через него от генератора 1 образцовой частоты через делитель 6 частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 поступают импульсы (фиг,23) с частотой

f, K,f,,

(1)

где fj, - частота генератора образцовой частоты;

К 3600/2 - коэффициент деления управляемого делителя 6 частоты

п- разрядность реверсивного счетчика 9 и шин управления делителей 6 и 7. На вычитающий вход реверсивного счетчика 9 от генератора 1 образцовой частоты через элемент 5 задержки (величина задержки определяется разрешающей способностью реверсивнего счетчика) и делитель 7 частоты поступают импульсы (фиг.2е) с частотой

f J - К ,jf о 5

(2)

где К с( (t)/2 - коэффициент деления делителя 7 частоты, который зависит от состояния o((t) реверсивного счетчика 9.

Изменение состояния счетчика 9 определяется разностью чисел импульсов в единицу времени, поступающих на его суммирующий и вычитающий входы. Пользуясь непрерьгоной моделью работы счетчика 9, верной при fp

-7:, , имеют

do;(t) ,

3600- a/(t)

-о

Обозначив у fo/2 , подучают

уравнение

Т 3600, (3)

решение которого имеет следующий вид; oi(t) (с/о - 3600) ЗбОО; (4)

1442930

состояние счетчика в момент

где oi o времени t О (фиг,2ж).

Тогда состояние счетчика в момент времени t L следующее:

К- 3600) + 3600. (5)

Состояние счетчика в момент времени t Т

0/0 ,

-у (г- С е 1

Исходя из условия (10) и учитывая, что fo/2, необходимо выбрать частоту fa генератора 1 образцовой частоты и разрядность кода управления делителями 6 и 7.

Таким образом, для требуемой точности в 1% постоянная времени цифрового фазометра составляет

10

ri --- ЮТ

г

(11)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных измерительных системах. Цель изобретения - повышение быстродействия цифрового фазометра. Из входных сигналов, проw/tj: Чг() : шедших формирователи 2 и 3 импульсов и формирователь 4, формируется временной интервал, пропорциональный сдвигу фаз. С выхода селектора 8 пачки счетных импульсов поступают на суммирующий вход счетчика 9, причем узел 11 цифровой обработки осредняет необходимое для заданной точности число таких пачек. В фазометр введены элемент 5 задержки, управляемый делитель 7 частоты и блок 10 задания максимального значения кода в делителе 6, который выполнен управляемым. Счетчик 9 выполнен реверсивным, и на его вычитающий вход поданы, счетные импульсы с выхода делителя 7, козф. деления которого устанавливается в соответствии с кодом на выходе счетчика 9. Благодаря такой обратной связи процесс установления значения сдвига фаз будет экспоненциальным, и это позволит ускорить процесс осреднения фазового сдвига. 2 ил. Sfi сл СО со

поскольку в период времени Т - f импульсы, изменяющие состояние счетчика, отсутствуют.

Учитывая, что в установившемся режиме выполняется условие , /о а i можно записать

о(, с {d, - 3600) е + 3600

L - о

У

0/0 3600

е Г

При этом следует отметить, что в разложении в ряд Тейлора функции

е Н-1. Ly|li. ... ЛМзО

п

учитывались только два первые члена.

Таким образом, состояние реверсивного счетчика (t) пропорционально отношению величины фазового сдвига к периоду следования исследуемых сигналов.

Установившееся значение кода фазового сдвига подается на шины ЭВМ автоматизированной информационной системы, которая фиксирует фазовый сдвиг непосредственно в десятых долях градуса согласно уравнению (7).

Погрешность cf измерений цифрового фазометра, если не учитывать величины дискретности, определяется числом неучтенных членов в разложении экспоненциальной функции.

Пусть

(Т)

тогда для достижения заданной погрешности, например (f 1,0%, необходимо выполнить условие

Too

откуда

1

10Т

20

25

зО

г

35

40

45

50

55

Установление процесса измере«ия происходит по экспоненциальной зависимости и можно принять, что заканчивается в течение (4-5) /3, т.е. в течение 40 или 50 периодов измеряемого сигнала.

В известном фазометре для получения этой же точности измерений требуется 100 периодов, поскольку установление процесса измерения осуществляется по гиперболической зависимости (из ста пачек счетных импульсов одна может быть потеряна частично или полностью) .

Применением цифрового фазометра примерно в два раза повьшается быстродействие по сравнению с известным при заданной точности измерений.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий генератор образцовой частоты, два формирователя импульсов, счетчик, выходами соединенный с узлом цифровой обработки, формирователь временных интервалов, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, и временной селектор, первый вход которого соединен с выходом формирователя временных интервалов, а второй вход через делитель частоты - с выходом генератора образцовой частоты, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия, в нем первый делитель частоты выполнен управляемым, а счетчик - реверсивным, в цифровой фазометр введены также блок задания максимального значения кода, второй управляемый делитель частоты и элемент задержки, через который выход генератора образцовой частоты соединен с входом второго управляемого делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, а управляющие входы - с выходами реверпервого управляемого делителя частоMIIIIIIIIIIIIIIIIIII

oLii) ОСо

ния максимального значения кода.