Цифровой фазометр Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к цифровой .измерительной технике и предназначено для измерения .мгновенньпс значений разности фаз между сигналами переменного тока низкой частоты.

Цель изобретения - повышение точности измер(ния сдвига фаз в широком диапазоне изменения амплитуд входных сигналов.

На фиг.1 представлена структурная схема цифрового фазометра; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифровой фазометр содержит первые усилитель-ограничитель 1 и формирователь 2, вторые усилитель-ограничитель 3 и формирователь 4, Первый и второй преобразователи 5 и 6 напряжения в частоту, блок 7 выделения временного .интервала, первый и второй ключи 8, 9, первый и второй

счетчики 10, 11,, вычитающее устройство 12, индикаторное устройстпо 13, формирователь 14 з правл.я1ощих шг- пульсов. Входы усилителей-ограничителей 1 и 3 подключены к входньпч шинам 15 и 16, выходы - к входам соответственно формирователей -2 и 4-и преобразователей 5 и 6 напряжения в частоту, входы блока 7 выделения временного интервала подключены к выходам, формирователей 2 и 4, в выход - к управляющим входам ключей 8 и 9, через которые выходы преобразователей 5 и 6 напряжения в частоту подключены к счетным входам счетчиков 10 и II соответственно. Выходы счетчиков 10 и 11 подключены к соответствующим входам вычитающего устройства 12, выход которого соединен с информационным входом индикаторного устройства 13, стробирующий вход индикаторного

q

сл

31508

устройства 13 подключен к первому выходу формирователя 14 управляющих импульсов, второй его выход подключен к входам начальной установки счетчиков 10 и 11, вход формирова- теля 1Д управляющих импульсов подключен к выходу блока 7 выделения временного интервала..

Сигналы одинаковой частоты посту- пают на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые, имея определенный порог ограничения, преобразуют их в импульсы различной формы в зависимости от амплитуды входных сиг- налов. Если амплитуда сигналов значительно .больше порога усилителя- ограничителя, то импульсы на его выходе имеют форму, близкую к прямоугольной. Если амплитуда входного сигнала соизмерима с уровнем порога ограничения усилителей-ограничителей 1 и 3, то форма выходных импульсов, имеющих наклонные фронты, отличается от прямоугольной. Эти импульсы управляю.т работой преобразователей 5 и 6 напряжения в частоту, которые вырабатывают импульсные последовательности с частотами, изменяющимися в соответствии с формой этих импульсов. Блок 7 вьщеления времейного интервала, управляемый формирователями 2 . и 4 импульсов, вырабатывает сигнал, длительность которого равна интервалу времени между моментами перехода входными сигналами уровней нижнего и верхнего порогов ограничения, включая непосредственно длительности этих переходов. Ключи 8 и 9 открываются на время, равное длительности управ- ляющего сигнала, вырабатываемого- блоком 7 выделения временного интервала, и пропускают на входы счетчиков Щи 11 импульсы с выходов соответствующих преобразователей 5 и 6 напряжения в частоту..Разность между числами импульсов, подсчитанных счетчиками 10 и 11, пропорциональная сдвигу фаз между сигналами, вычисляется вычитающим устройством 12 и по сигналу, поступающему с первого выхода формирователя 14 управляющих импульсов, передается на индикаторное устройство 13. В начале цикла измерения счетчики 0 и 11 устанавливаются в нуль сигналом, поступающим на входы начальной установки счетчиков 10, 11 с второго выхода формирователя 14 управляющих импульсов.

Работа цифрового фазометра иллюстрируется временными диаграммами на фиг,2, где: на эпюрах q ,5 предстлены импульсы на выходах усилителей- ограничителей 1 и 3, у которых различные по амплитуде входные сигналы,- на эпюрах Ь , l сигналы соответственно на выходах преобра зователей 5, 6 напряжения в частоту, изменения частоты которых пропорциональны изменениям напряжения на выходах усилителей-ограничителей 1, 3j на эпюре а - управляющий сигнал на выходе блока 7 вьщеления временного интервала; на эпюрах 6 , )К - зависимость частоты импульсов, поступающих на входы счетчиков 10, 11, от времени, при этом площадь заштрихованных фигур соответствует числу импульсов, подсчитанных каждым из счетчиков 10; 11;на эпюрах. ,, фигуры прямоугольной формы. Площади которых раины площадям соответствующих фигур, представленных на элюрах е и к ; на эпюре К - фигура, площадь котррой равна разности площадей фигур, представленных на эПюрах и U , и пропорциональна интервалу времени между моментами перехода входных сигналов через нулевое значение, т.е. сдвигу фаз между сигналами; на эпюре Л - сигнал на втором выходе, формирователя 14 управляющих импульсов, по которому осуществляется сброс счетчиков 10, 11 в нуль; на эпюре 2 М - сигнал на первом выходе формирователя 14-управляющих импульсов, по .которому производится передача результата измерения на индикаторное устройство 13,

Введение новых элементов и связей приводит к значительному уменьшению составляющей погрешности, обусловленной изменением амплитуд входных . сигналов. Например, если на одном из входов известного цифрового фазометра с порогом ограничения усилителей-ограничителей 0,001 В амплитуда сигнала уменьшится до величины О,002.В, то погрешность измерения разности фаз составит примерно 30 т.е. лрибор становится практически неработоспособным. В этих же условиях предложенный цифровой фазометр сохраняет установленную точность измерения,

. Кроме того, данный цифровой фазометр Обеспечивает снижение трудоемкости лроцесса измерения, так как5 .J5

отпадает необходимость постоянно уравнивать амплитуды входных сигнало для обеспечения точности измерения сдвига фаз между сигналами, амплитуда которых изменяется в широком диапазоне. Предлагаемый фазометр позво ляет автоматизировать процесс измерения, т.е. получать точное значение сдйига фаз сигналов, амплитуда кото- рых изменяется в широком диапазоне, без его предварительной настройки.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий блок выделения временного интервала, один вход которого через первый формирователь подключен к выходу первог усилителя-ограничителя, другой вход через второй формирователь подклю- чен к выходу второго усилителя-ограничителя, входы усилителей-ограничителей подключены к входным шинам, выход блока выделения временного интервала подключен к управляющему вхо ду первого ключа, выход которого . соед.инен- со счетным входом первого счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз в широком дйа-

756

пазоне изменания амплитуд входных сигналов, в него введены два преобразователя напряжения в частоту, второй ключ, второй счетчик, вычитающее устройство, индикаторное устройстро и формирователь управляющих импульсов первый выход которого подключен к стрсбир тощему входу индикаторного устройства, а второй выход - к входам начальной.установки первого и второго счетчиков, выходы усилителей-ограничителей соединены соответственно с входами первого и второго преобразователей напряжения в частоту, выходы которых соединены с информационными входами первого и второго ключей,, выход второго ключа соединен со счетным входом второго счетчика, выход блока выделения временного интервала подключен к управляющему входу второго ключа и к входу формирователя управляющих импульсов, второй выход которого соединен с входами начальной установки Первого и второго счетчиков, выходы которых подключены к . соответствующим входам вычитающего устройства, в ыход вычитающего устройства соединен с ииформащтонным входом индикаторного устройства,

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для измерения мгновенных значений разности фаз между сигналами переменного тока низкой частоты. Целью изобретения является повышение точности измерения сдвига фаз в широком диапазоне изменения амплитуд входных сигналов . Цифровой фазометр содержит два усилителя-ограничителя, два формирователя, два преобразователя напряжения в частоту, блок выделения временного интервала, ключи, два счетчика, вычитающее устройство, индикаторное устройство и формирователь управляющих импульсов. Введение новых элементов и связей приводит к значительному уменьшению составляющей погрешности, обусловленной изменением амплитуд входных сигналов. 2 ил.

дзигЛ