Цифровой низкочастотный фазометр Советский патент 1990 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к фазоизмерительмой технике и может быть использовано для измерения угла сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями в области низких частоте

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже приведена структурная схема фазометра,

Устройство содержит формирователи 1 и 2, RS-триггер 3, источник 4 опорного напряжения, элггктронные ключи 5-8, интегратор 9, инвертирующий усилитель 10, компаратор 11, блоки , выборки-хранения 12 и 13, блок управления 14, генератор 15 счетных импульсов, временной селектор 16, счетчик 17 импульсов.

Первый вход устройства через форми рователь 1 соединен со входом S RS-триггера 3и первым входом блока управления 14, Второй вход устройства через ф(}р миро ват ель 2 соединен со входом R RS-триггера 3, выход крторого соединен с четвертым входом блока управления 14, Источник 4 соединен со входом ключа 5, выход которого соединен с выходами кпючей 6 и 7, со входом ключа 8 и входом интегратора 9, Выход интегратора 9 подключен к выхору ключа 8, входу компаратора 11, входам блоков выборки-хранения 12 и 13. Выход блока выборки-хранения 12 соединен со входом ключа 7, Выход блока выборки-хранения 13 соединен со входом усилителя 10, выход которого соединен со входом ключа 6, Первый, второй, третий, шестой выходы блока управления 14 соединены соответ ственно с управляклдими входами ключей 5-8, четвертый и пятый выходы блока управления 14 соединены соответственно с управляющими входами блоков выборки-хранения 12 и 13, Выход компаратора i1 соединен со вторым входом блока управления 14 Генератор 15 соединен со входом селектора 16, чей управлякщий вход соединен с выходом бдшка управления 14, а выход - со входом счетчика 17, выход которого соединен с третьим входом блока управления 14

Устройство работает следующим образом,

Формирователи 1 и 2 выраба тывают короткие импульсы, соответствукндие переходу сигналов U и U через ноль На выходе RS-триггера 3 вырабатывается импульс, длительность которого t соответствует фазовому интервалу /3 if (сдвигу фаз)о

Устройство имеет четыре рабочих такта, В течение первого такта, который начинается с приходом импульса с выхода RS-триггера 3 на четвертый вход блока управления 14, последний на первом выходе вырабатывает импульс, открывающий клмч 5, На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение U с источника 4, По заднему фронту импульса RS-триггера 3 блок управления 14 закрывает ключ 5, Интегратор 9 заряжается до напряжения

i

--1-J Vdt

Ц

ИНТ1

(1)

--г- огде и , - напряжение интегратора 9

и п I f

после первого такта; f - постоянная времени интегратора 9; Jt - длительность импульса на

выходе RS-триггера 3, По окончании первого такта блок управления 14 формирует на пятом выходе импульс, разрешаняций запись напряжения и.,.., в блок выборки-хранеИ П ( 1

ния 13, По окончании записи блок управления 14 формирует на шестом выходе импульс, загф1кающий ключ 8, производя тем самым сброс интегратора 9, В течение второго такта, который начинается с приходом импульса с выхода форьирователя 1 на первый вход

блока управления 14, последний на первом выходе формирует импульс, открывающий повторно ключ 5, На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение и с выхода источника 4, При повторном поступлении импульса с выхода формирователя 1 (через время Т) ключ 5 за1фывается. Интегратор 9 заряжается до напряжений

U«Ht. --f о

(2) -- -Up-T,

где .- напряжение интегратора 9

.ЦИТ1

после второго такта; - период колебаний исследуТемого сигнала.

По окончании второго такта блок управления 14 формирует на шестом вы515ходе импульс, разрешающий запись напряжения блок выборки-хранения 12, По окончании записи блок управления 1А формирует на выходе им пульс, замыкающий электронньй ключ 8, производя тем самым сброс интегратора 9, В начале третьего такта блок управления 14 формирует на втором выходе импульс, который открывает ключ 6, и на вход интегратора 9 поступает напряжение с выхода усилителя 10, В этот же момент блок управления 14 формирует на седьмом выходе импульс, по которому открывается селектор 16, и на вход счетчика 17 поступают счетные .импульсы с генератора 15 Когда счетчик 17 переполнится, на третий вход блока управления 14 поступает импульс переполнения со счетчика 17, по которому блок управления 14 снимет импульс с второго выхода, ключ 6 закрывается, интегратор 9 в этот момент заояжен по напв этот момент заряжен до напряжения и,„ и третий такт заканчиваJt TnOTtT ется. - - 1 -и --- -и

напряжение интегратора 9

де и

ИНТ 3

после третьего такта;

коэффициент передачи

усилителя 10;

длительность третьего

-,з

такта,

-

Знак

под знаком интеграла

равенства (3) показывает, что усилитель 10 инвертирует сигнал,

с началом четвертого такта блок управления 14 формирует на третьем выходе импульс, по которому замыкается ключ 7, и на вход интегратора поступает напряжение Uyj,,jC выхода

блока выборки-хранения 12, Интегратор 9 разряжается и в момент, когда его выходное напряжение станет равно О (и „„т 1+ и„„-г О), на выходе компаратора 11 вырабатывается им пульс, поступающий на второй вход блока -управления 14, Последний на седьмом выходе вырабатывает импульс запрещающий прохождение счетных импульсов с генератора 15 через селектор 16 на вход счетчика.17,

где (fj( - измеряемый фазовый сдвиг.

Выбирая значения К N кратными 36, можно получить отсчет непосредственно в градусах.

Формула изобретения

Цифровой низкочастотный фазометр, содержащий счетчик импульсов, два формирователя, два электронных ключа, блок управления и генератор импульсов, причем входы формирователей являются входами фазометра, а выход первого формирователя подключен к первому входу блока управления, о тл и. чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазового сдвига, в него дополнительно введены RS-триггер, источник олорного напряжения, интегратор, компаратор, два блока выборки-хранения, инвертирующий усилитель, два электронных ключа, временной селектор, при этом выход второго формирователя подключен к R-входу RS-тригбразом , - f UnKrzdt еменные интервалы t j и t я счетными импульсами 5 с частотой f , то число импульсов соответственно в третьем и четвертом тактах интегрирования. равнение (4) относительно UjftjTi ыражений (1),(2),(5), (6): N - к N, f 7159626 гера, S-вход которого подключен к выходу первого формирователя, выход источника опорного напряжения подкпючен к входу первого электрон- ного ключа, которого подключен к входам интегратора и третьего электронного ключа, к выходам второго и четвертого электронных ключей, выход:интегратора соединен сю входами компаратора и блоков выборки тсранения, а также с выходом третьего электронного ключа, выход первого блока выборки-хранения через инвертирукщий усилитель подключен кJ5 входу второго электронного ключа, выход второго блока выборки-хранения 8 подключен к входу четвертого электровного ключа, первый,- второй, третийу четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам первого, второго, четвертого электронных ключей, второго и первого блоков выборки-хранения, третье электронного ключа и временного селектора, второй, третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно к выходам компаратора, счетчика импульсов, RS-триггеР генератор импульсов череэ временной селектор подключен к входу счетчика импульсов.

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями в области низких частот. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что в устройстве происходит преобразование интервалов времени, соответствующих значениям Δφ и T, в постоянные напряжения с последующим нахождением отношения этих напряжений при помощи аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования. Устройство содержит формирователи 1 и 2, RS-триггер 3, источник 4 опорного напряжения, электронные ключи 5-8, интегратор 9, инвертирующий усилитель 10, компаратор 11, блоки 12 и 13 выборки - хранения, блок 14 управления, генератор 15 счетных импульсов, селектор 16, счетчик импульсов 17. 1 ил.