Фазометр Советский патент 1991 года по МПК G01R25/00 

Ё

Изобретение относится к средствам фазоизмерительной техники. Целью изобретения является повышение точности измерений при изменении частоты исследуемых сигналов. Фазометр содержит первый 1 и второй 2 усилители-ограничители, первый триггер 3, индикатор 4, первый 5 и второй 6 детекторы, схему 7 совпадений, второй триггер 8, фазоинвертор 9, мостовую схему 10, резистор 11, конденсатор 12, первый двухканальный аналого-цифровой преобразователь 13, микропроцессорный вычислитель 14, постоянное запоминающее устройство 15, цифроаналоговый преобразователь 16, первый 17 и второй 18 преобразователи скважности, схему 19 стробирования, формирователь 20 строба, частотно-импульсный преобразователь 21, второй двухканальный аналого-цифровой преобразователь 22. 1 ил.

Изобретение относится к средствам фа- зоизмерительной техники, в частности может быть использовано для измерения разности фаз порывных синусоидальных входных напряжений, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N° 1409952.

Целью изобретения является повышение точности измерений при изменении частоты исследуемых сигналов.

На чертеже приведена структурная электрическая схема фазометра.

Фазометр содержит первый 1 и второй 2 усилители-ограничители, первый триггер 3, индикатор 4. первый 5 и второй 6 детекторы, схему 7 совпадений, второй триггер 8, фазоинвертор 9, мостовую схему 10, резистор 11, конденсатор 12, первый двухканальный аналого-цифровой преобразователь 13, микропроцессорный вычислитель14,постоянное запоминающее устройство

15,цифроаналоговый преобразователь 16, первый 17 и второй 18 преобразователи скважности, схему 19 стробирования, формирователь 20 строба, частотно-импульсный преобразователь 21, второй двухканальный аналого-цифровой преобразователь 22.

Усилители-ограничители 1 и 2 входами подключены к входным каналам фазометра, а выходами - к выходам первого триггера 3, детекторы 5 и 6 включены между выходами усилителей-ограничителей 1 .и 2 входами схемы совпадения 7, выход которой через последовательно соединенные второй триггер 8 и фазоинвертор 9 связан с управляюО

XI

О О

ю

го

ими входами мостовой схемы 10, включеной между резистором 11, подключенным к ыходу первого триггера 3, и конденсатоом 12, подключенным одновременно к ервому входу индикатора 4 и общей шине, ыходы двухканальных аналого-цифровых реобразователей 13, 22 подключены к перому входу микропроцессорного вычисли- еля 14, который одновременно подключен к постоянному запоминающему устройству 15 и входу цифроаналогового преобразоваеля 16, который выходом подключен ко второму входу индикатора 4, входы преобразователей скважности 17 и 18 подключены соответственно к выходам детекоров 6 и 5, а их выходы - к первому и второму входам двухканального аналого- цифрового преобразователя 13, первый вход схемы 19 стробирования подключен к выходу усилителя-ограничителя 1, а второй вход - к выходу детектора 6 через формирователь 20 строба, выход схемы 19 стробирования подключен ко входу частотно-импульсного преобразователя 21, два выхода которого подключены к первому и второму входам двухканального аналого- цифрового преобразователя 22.

Фазометр работает следующим образом.

Входные напряжения подаются на входы усилителей-ограничителей 1 и 2. Напряжения с выходов усилителей-ограничителей 1 и 2 поступают на входы детекторов 5 и 6. Выходные напряжения детекторов 5 и 6 поступают на входы схемы совпадения 7 и ее выхода - на триггер 8. Если сигналы в обоих каналах фазометра непрерывные, то триггер 8 находится в исходном состоянии, и мостовая схема 10 открыта.

В момент пропадания исследуемого сигнала на обоих входах фазометра или на одном из них, сигнал на выходе схемы совпадения 7 исчезает, и триггер 8 перепадом этого напряжения опрокидывается. С появлением сигнала триггер 8 вновь возвращается в исходное состояние. Таким образом, длительность импульса на выходе триггера 8 равна времени отсутствия исследуемого сигнала как в обоих каналах одновременно, так и в одном из них.

Если время отсутствия сигнала в разных каналах фазометра разное, то триггер 8 вырабатывает импульс, длительность которого равна максимальному времени отсутствия сигнала. Если на входы фазометра поступают радиоимпульсные сигналы, то импульсы триггера 8 соответствуют паузам данного сигнала.

При изменении скважности входных напряжений пропорционально изменяется

выходное напряжение преобразователей скважности. Таким образом, каждому значению скважности сигнала соответствует определенное значение выходных напряжений преобразователей скважности 17 и 18. Поправки, записанные в постоянное запоминающее устройство 15 и микропроцессорный вычислитель 14, автоматически выбираются в соответствии со скважностью

0 входных напряжений в каждом из каналов фазометра. Код, соответствующий данным поправкам, преобразуется в цифроаналого- вом преобразователе 16 в постоянное напряжение, которое поступает на

5 дифференциальный индикатор 4.

В дифференциальном индикаторе 4 из суммы напряжений, пропорциональной измеренному фазовому сдвигу и соответствующей погрешности преобразования за счет

0 скважностей входных напряжений, вычитается составляющая, которая определяет абсолютную погрешность преобразования, зависимую от скважности входных напряжений.

5Использование аналого-цифрового преобразователя 13 и преобразователей скважности 17,18 позволяет получить сигналы управления микропроцессорным вычислителем 14 и постоянным запоминающим уст0 ройством 15 для выборки поправок, соответствующих дискретным значениям скважности, а также обеспечивает хранение поправок и их выборку в соответствии со значением скважности в каждом из каналов

5 фазометра.

Использование цифроаналогового преобразователя 16 обеспечивает преобразование кодового сигнала в аналоговый для его использования в аналоговой части фазо0 метра. Кроме того, выходное напряжение усилителя-ограничителя 1 подается на первый вход схемы 19 стробирования, а выходное напряжение детектора 6 поступает на формирователь 20 строба, который форми5 рует на выходе стробиругащие импульсы по- стоянной длительности, меньшей минимальной длительности импульса входного напряжения. Эти импульсы с частотой следования прерывных входных напряже0 ний поступают на второй вход схемы 19 стробирования и открывают ее, вследствие чего на выходе схемы появляются синусоидально-заполненные импульсы постоянной длительности. Указанная импульсная по5 следовательность подается на импульсно- частотный преобразователь 21, содержащий счетную схему конденсаторного типа, постоянное напряжение на выходе которой пропорционально количеству периодов синусоидального напряжения за время

стробирующего импульса, и детектор среднего значения огибающей синусоидально- заполненных импульсов, на выходе которого выделяется напряжение, изменяющееся пропорционально частоте следова- ния входных синусоидальных напряжений.

На первом выходе частотно-импульсного преобразователя 21 выделяется напряжение, пропорциональное частоте синусоидальных импульсов входных напря- жений и частоте следования входных импульсов, а на втором выходе выделяется напряжение, пропорциональное только частоте следования импульсов входных напряжений. Указанные соотношения имеют место, так как длительность импульса формирователя 20 строба постоянна и меньше минимальной длительности входных прерывных напряжений.

Если выходное напряжение с первого выхода частотно-импульсно преобразователя 21 поделить на напряжение со второго выхода, то в результате получим сигнал, значение которого будет определяться только частотой синусоидального заполне- ния импульсов прерывания входных напряжений.

При внесении поправок, зависимых от частоты входных напряжений, в показания фазометра, погрешность измерения, обус- ловленная изменением указанного фактора, будет значительно уменьшена.

Выходные напряжения частотно-импульсного преобразователя 21 поступают на первый и второй входы аналого-цифрово- го преобразователя 22, в котором осуществляются их преобразования в цифровой код и в соответствии с алгоритмом проведения измерений подаются на вычислитель 14, который осуществляет деление цифрового ко- да, соответствующего напряжению с первого выхода частотно-импульсного преобразователя 21, на цифровой код, соответствующий напряжению с его второго

выхода, Полученный в результате этого деления цифровой код соответствует частоте синусоидальных входных напряжений,

В постоянное запоминающее устройство 15 должны быть занесены также поправки, которые соответствуют определенным значениям частоты входных синусоидальных напряжений. Эти поправки будут отражать как значения скважности, так и частоты входных напряжений, и выбираются автоматически в вычислителе 14 в соответствии с алгоритмом измерения. Код, соответствующий данным поправкам, преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 16 в постоянное напряжение, которое поступает на вход дифференциального индикатора 4.

В дифференциальном индикаторе 4 из суммы напряжений, пропорциональной измеренному фазовому сдвигу и соответствующей погрешности преобразования за счет скважности и частоты входных напряжений, вычитаются составляющие, определяющие указанные погрешности преобразования, что снижает погрешность измерения при изменении частоты синусоидальных прерывных напряжений в широких пределах.

Формула изобретения

Фазометр по авт. св. № 1409952, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при изменении частоты исследуемых сигналов, введены последовательно соединенные формирователь строба,схеместробирования. частотно-импульсный преобразователь, второй двухканальный аналого-цифровой преобразователь, причем второй вход схемы стробирования соединен с выходом первого усилителя-ограничителя, вход схемы стробирования соединен с выходом первого детектора, а первый и второй выходы второго аналого-цифрового преобразователя подключены к микропроцессорному вычислителю.