Фазометр Советский патент 1989 года по МПК G01R25/08 

Зь 1

со Оо со

Изобретение может быть использовано в автоматизированных измерительных системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Цель достигается введением магистральных усилителей 15 и 16 и триггеров 4 и 5, обеспечивающих организацию цикла измерений из двух тактов, в первом из которых выполняется измерение периода и установление масштабного коэффициента управляемого делителя 12 частоты, обеспечивающего соответствие периода опорного сигнала 360° и тактов измерений. Введение дополнительного измерительного канала, а в каждом канале регистра 20 обеспечивает измерение разности фаз входного сигнала канала и опорного сигнала. Фазометр содержит также в опорном канале формирователь 2, триггер 3, элементы И 6-8, генератор 9, счетчики 10 и 11, управляемый делитель 12 частоты, одновибратор 13, делитель 14 частоты и в каждом измерительном канале последовательно соединенные формирователь 18 и элемент И 19. 1 ил.

ОоКООКООа -ивлмя тс и л догаи

МыистрыъкоМpfi i g fxod смхрехихгции

ИэЬбретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах для измерения фазовых сдвигов не- скольких электрических колебаний.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На чертеже изображена структур- ная схема предлагаемого фазометра.

Фазометр содержит в опорном канале 1 формирователь 2, D-триггеры 3-5 элементы И 6-8, генератор 9, счетчики 10 и 11, управляемый делитель 1 частоты, одновибратор 13, делитель 1 частоты и магистральные усилители 15 и 16, а в измерительных каналах 17 - формирователь 18 (идентичный формирователю 2), элемент И 19 и ре- гистр 20.

В опорном канале 1 формирователь вход которого является входом опорного сигнала, выходом подключен к С- входам триггеров 3 и 4. Прямой выход триггера 3 подключен к входу элемент И 6, D-входу триггера 4 и через одновибратор 13 к R-входам счетчиков 10 и 11, делителя 14 частоты и триггера 5, С-вход которого является син хровходом фазометра, D-вход соединен с клеммой логической единицы, а выход - с входом элемента И 8, подключенного другим входом к инверсному выходу триггера 3, а выходом - к его D-входу. Генератор 9 соединен с вхо дами элементов И 6 и 7. Выход элемента И 7 через соединенный входами управления с выходами счетчика 10 управляемый делитель 12 частоты подключен к счетному входу счетчика 11. Через магистральный усилитель 15 выходы счетчика 11 подключены к магистрали кодов, при этом через магистральный усилитель 16 линия синхронизации соединена с входом элемента И 7 выходом триггера 4. Выход элемента И 6 через делитель 14 частоты подключен к счетному входу счетчика 10. В каждом из i измерительных каналов 17 регистр 20, выходы которого явля- ются выходами кода результата, информационными входами подключен к магистрали кодов, а входом управления - к выходу элемента И 19, один вход которого подключен к выходу фор мирователя 18, вход которого является сигнальным входом, а второй подключен к линии синхронизации.

,-

,

.с 20

, 25 зд , 50 55 35

40

Фазометр работает следующим образом.

Измерительное время составляет два периода колебаний частоты измеряемых сигналов. Обозначим их как период А и период Б.

В исходном состоянии за счет цепей инициализации (на схеме не показаны) в опорном канале 1 триггеры 3-5 находятся в нулевом состоянии (на прямых выходах О, на инверсных 1), счетчики 10 и 11 и делитель 14 частоты обнулены, генератор 9 вырабатывает импульсы частотой F, однако на выходы элементов И 6 и 7 они не проходят, так как по другим входам эти элементы заперты О, на магистрали кодов 0...0, на линии синхронизации О. В измерительном канале 17 регистр 20 обнулен, элемент И 19 заперт О с линии синхронизации. Формирователь 2 опорного канала

Iи формирователи 18 измерительных каналов 17 вырабатывают короткие импульсы, сдвинутые на интервал времени, определяемый сдвигом фаз сигналов, поступающих на сигнальные входы, относительного опорного сигнала. Однако, эти импульсы не меняют состояния триггеров 3 и 4, так как на их D-входах О, и не проходят через запертый элемент И 19.

Для перевода фазометра в режим измерения нужно подать на синхровход короткий импульс, который установит в единичное состояние триггер 5, за счет чего на D-вход триггера 3 поступит 1. Собственно измерение начинается по ближайшему импульсу с формирователя 2, которым начинается период А.

Период А. По импульсу с формирователя 2 триггер 3 переходит в единичное состояние (триггер 4 остается в нулевом, поскольку по переднему фронту этого импульса на его D-входе О), формируя на инверсном выходе О, запирающий элемент И 8, а на прямом выходе - положительный перепад (для положительной логики), по которому одновибратор 13 формирует импульс, обнуляющий счетчики 10 и

IIи делитель 14 частоты (устраняя результаты предшествующего цикла измерений) и сбрасывающий триггер 5, подготавливая его к поступлению нового синхроимпульса. Однако, даже если он поступит до окончания периода А, состояние D-входа триггера 3 не изменится с О на 1, так как элемент И 8 заперт, но следующий цикл измерения начинается сразу же по окончании периода Б (режим циклических измерений - одно измерение за каждые два последующих периода колебаний сигналов). На прямом выходе триггера 3 в течение периода А через элемент И 6 и делитель 14 частоты с коэффициентом деления К( 360 на счетчик 10 поступают имҐпульсы частотой р- с генератора 9,

Ki

формируя к концу периода А в счетчике 10 код числа N, , задающий коэффициент деления К N, управляемого делителя 12 частоты. По ближайшему импульсу с формирователя 2 начинается период Б.

Период Б, По импульсу с формирователя 2 триггер 3 переходит в нулевое состояние (на D-входе был О) а триггер 4 - в единичное (на его D-входе была 1). Элемент И 6 запирается, а элемент И 7 открывается 1 с прямого выхода триггера 4, на линии синхронизации появляется 1, открывая элемент И 19. В течение периода Б через элемент И 7 и управляемый делитель 12 частоты на счетчик 11 поступают импульсы часто

В конце периода Б в счет1 будет результат

Т F

F К.

N.

)

2 Ч

- период колебаний (длительность периодов А и Б).

F T-F

т.е.

N T F I T F/360

Таким образом, в счетчике 11 в течение периода Б формируются коды чисел N 1,...,360, каждое из которых находится в такой же пропорции к числу 360, как соответствующий ему интервал времени t от начала периода Б к длительности Т периода Б,

т.е.

360

или N 360 | ,

что соответствует выражению для вычислений фазового сдвига, и значит N - фазовый сдвиг в градусах (результат измерения).

Для измерений в радианах нужно выбрать К, 2 и . В течение периода Б формирователь 181 соответствующего измерительного канала 171 вырабатываQ ет импульс, отстоящий от импульса с формирователя 2 на С; , где 1 - номер измерительного канала 17. По импульсу с формирователя 181,прошедшему через элемент И 191, в регистр

5 201 заносится код результата N; измерения с магистрали кодов.

По окончании периода Б во всех регистрах 20 измерительных каналов 17 сформированы результаты измерений,

0 а фазометр готов к новому измерительному циклу.

Положительный эффект от применения предлагаемого фазометра заключается в расширении функциональных 5 возможностей путем одновременного измерения информации о сдвиге фаз в нескольких измерительных каналах относительно одного опорного.

0 Формула изобретения

Фазометр, содержащий в опорном канале формирователь, вход которого соединен с клеммой опорного сигнала,

5 з. выход подключен к С-входу триггера, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И, генератор, соединенный с первым входом второго элемента И, выход которого

0 через соединенный входами управления с выходами первого счетчика управляемый делитель частоты подключен к счетному входу второго счетчика,третий элемент И, одновибратор и делис тель частоты, а в измерительном канале - формирователь, вход которого соединен с клеммой входного сигнала, и элемент И, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения одновременного измерения сдвига фаз в нескольких измерительных каналах, в него введены дополнительно С-1 измерительных каналов, при этом в опорный канал введены два триггера и два магистральных усилителя, через первый из которых выходы второго счетчика подключены к магистрали кодов, а через второй магистральный

0

усилитель подключены к линии синхронизации второй вход второго элемента И и выход второго триггера, С-вход которого подключен к выходу формирователя, а D-вход - к прямому выходу первого триггера и через одновибра- тор - к К-входам первого и второго счетчиков, делителя частоты и третьего триггера, С-вход которого соединен с клеммой синхровхода фазометра, D-вход соединен с клеммой логической единицы, а выход - с первым входом третьего элемента И, подключенного вторым входом к инверсному выходу

первого триггера, а выходом - к его D-входу, а также второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора, а выход через делитель частоты - со счетным входом первого счетчика, при этом в каждый из измерительных каналов введен регистр, выходы которого соединены с входной

шиной кода результата, информационные входы подключены к магистрали кодов,а вход управления - к выходу элемента И, один вход которого подключен к выходу формирователя, а

Другой - к линии синхронизации.