Цифровой следящий фазометр Советский патент 1992 года по МПК G01R25/00 

сл

с

Использование электрические измерительные устройства, непрерывное слежение за разностью фаз двух электрических колебаний в системах хранения времени и ради- онавигации. Сущность изобретения: устройство содержит 1 формирователь мерных импульсов (1), 1 ключ (2), 3 делителя частоты (3, 6, 7), 1 счетчик (4), 1 генератор измерительных импульсов (5), 1 элемент задержки (8), 1 реверсивный счетчик (9), 1 блок управления (10), 1 блок вычитания (11), 1 регистр (12), 2 блока сравнения (13, 14), 2 информационных входа (15, 16), 1 устано вочный вход (17). 3 ил.

Изобретение относится к электрическим измерительным устройствам и может быть использовано для непрерывного слежения за разностью фаз электрических колебаний в системах хранения времени и радионавигации.

Известен цифровой следящий фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь мерных интервалов, ключ, первый делитель частоты и линейный счетчик, а также генератор измерительных импульсов, второй и третий делители частоты, линию задержки и реверсивный счетчик.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является цифровой следящий фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь мерных интервалов, ключ, первый делитель частоты и линейный счетчик, а также последовательно соединенные генератор измерительных импульсов, второй и третий делители частоты и линию задержки, а также

реверсивный счетчик, последовательно соединенные регистр и блок сравнения и два блока управления, причем блок сравнения содержит пять узлов сравнения кодов и два элемента И.

Недостатком является низкое быстродействие, обусловленное длительными процессами измерения при скачках фаз, первоначальном включении прибора и при переходе измеряемой разности фаз через нуль.

Целью изобретения является повышение быстродействия фазометра.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой следящий фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь мерных интервалов, входы которого соединены с информационными входами устройства, ключ, первый делитель частоты и счетчик, последовательно соедиVJ

N 00

О

со ел

ненные генератор измерительных импульсов, второй и третий делители частоты и элемент задержки, причем выход генератора измерительных импульсов соединен также с вторым входом ключа, регистр, первый блок сравнения, реверсивный счетчик и блок управления, причем первый и второй выходы первого блока сравнения и выход второго делителя частоты соединены соответственно с первым, вторым и четвертым входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы регистра и реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого блока сравнения, информационные входы регистра соединены с входами счетчика, введены второй блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока управления, и блок вычитания, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, выходы реверсивного счетчика и регистра соединены с первыми и вторыми информационными входами блока вычитания, выходы которого соединены с одной группой входов второго блока сравнения, другая группа входов которого является установочной, выход третьего делителя частоты соединен с управляющим входом регистра, выход элемента соединен с входом сброса счетчика.

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового следящего фазометра; на фиг.2 - структурная схема блока управления; на фиг.З - структурная схема блока вычитания.

Цифровой следящий фазометр содержит формирователь 1 мерных импульсов, ключ 2, первый делитель 3 частоты, счетчик 4, генератор 5 измерительных импульсов, второй делитель 6 частоты, третий делитель 7 частоты, элемент 8 задержки, реверсивный счетчик 9, блок 10 управления, блок 11 вычитания, регистр 12, первый и второй бло ки 13 и 14 сравнения. Входы 15 и 16 являются соответственно первым и вторым информационными входами устройства. Входы 17 блока 14 являются установочными входами устройства.

Блок управления 10 (фиг.2) содержит четыре элемента 18-21 И, два элемента 22 и 23 ИЛИ и элемент 24 НЕ. причем первый вход блока вычитания соединен с первым выходом первого блока сравнения 13, второй вход - с вторым выходом блока 13, третий вход - с выходом блока Т4 и четвертый вход - с выходом второго делителя частоты 6.

Блок 11 вычитания (фиг.З) содержит первую группу 25 и вторую группу 26 сумматоров по модулю два и полный сумматор 27, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 13 сравнения.

Фазометр работает следующим образом.

Формирователь 1 мерных интервалов

0 формирует импульс, длительность которого пропорциональна разности фаз входных сигналов, поступающих на входы 15 и 16 фазометра. На выходе ключа 2 формируется пачка импульсов, число импульсов в которой

5 пропорционально разности фаз, а частота равна частоте импульсов, генерируемых генератором 5. Делитель 3 служит для выбора коэффициента пропорциональности. Делители 3, 6 и 7 в совокупности определяют требу0 емую скорость обработки информации (отслеживания изменений разности фаз) и точность измерения. Счетчик 4 преобразует информацию, поступающую на его вход в виде пачки импульсов в цифровой двоичный

5 код. По сигналу с выхода делителя 7 информация из счетчика 4 переписывается в регистр 12 в параллельной форме. После этого импульсом с выхода элемента задержки 8 счетчик 4 сбрасывается в исходное состоя0 ние и начинает новый цикл измерения. Разрядность блоков 4,9 и 12 одинакова. В блоке 13 сравнения сравнивается информация, содержащаяся в блоках 9 и 12. На первом выходе блока 13 появляется положительный

5 сигнал в том случае, когда содержимое реверсивного счетчика 9 больше содержимого регистра 12; на втором выходе - при противоположной ситуации. При равенстве кодов сигналы на обоих выходах блока 13 - нуле0 вые. Блок 11 вычитания реализует вычитание из большего числа меньшего путем (фиг.З) преобразования меньшего числа в дополнительный код и суммирования его с большим числом. В соответствии с алгорит5 мом получения дополнительного кода числа в разряд переноса сумматора 27 добавляется единица, а информационные разряды преобразуемого числа инвертируются. Выбор числа, для которого определяется до0 полнительный код, определяется сигналами управления с блока сравнения 13.

В блоке сравнения 14 осуществляется сравнение полученной разности с кодом М/2 - половина максимально возможного

5 кода М. Результат сравнения определяет направление отслеживания изменения разности фаз. Для выбранной разрядности блоков фазометра значение М/2 является постоянным. На выходе блока 14 формируется положительный потенциал в том случае, когда код разности больше кода М/2 В противном случае значение этого сигнала - нулевое, а на выходе элемента НЕ 24 в блоке 10 управления - единичное

При получении фазометром новой ин- формации (в регистре 12) возможны (кроме совпадения с предыдущим отсчетом) четыре различные ситуации: содержимое блока 9 больше содержимого блока 12; разность больше значения целесообразен (по быстродействию) режим сложения (с переходом через нуль); содержимое блока 9 меньше содержимого блока 12; разность меньше значения целесообразен режим сложения; содержимое блока 9 меньше содержимого блока 12, разность больше значения М/2, целесообразен режим вычитания (с переходом через нуль); содержимое блока 9 больше содержимого блока 12; разность меньше значения М/2, целе- сообразен режим вычитания.

Предположим, для ситуации а(М 1000) (М/2 500), содержимое реверсивного счетчика 997, содержимое регистра 003.

При этом положительный сигнал фор- мируется на первом выходе блока 13 и, поступая на блок вычитания 11, формирует дополнительный код содержимого регистра 12. С выхода сумматора 27 формируется (двоичный) код разности, десятичный экви- валент которого равен 994, этот код в блоке 14 сравнивается с кодом 500, в результате чего на выходе блока 14 формируется положительный сигнал, поступающий натретий вход блока Юуправления. На выходе элемента НЕ 24 - нулевой сигнал. Таким образом, на обоих входах элемента И 18-единичные сигналы, и импульсы с делителя 6 проходят на его выход, и через элемент 22 ИЛИ поступают на вход сложения реверсивного счетчика. С каждым импульсом реверсивный счетчик последовательно проходит состояния: 998, 999 и 000; в момент перехода в состояние 000 содержимое счетчика 9 оказывается меньше, чем содержимое регистра 12, что вызывает исчезновение сигнала на первом выходе блока 13 и появление сигнала на его втором выходе; в тот же момент времени блок вычитания вычитает содержимое счетчика из содержимого регистра и, так как разность теперь меньше чем М/2, на его выходе формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента НЕ 24 - единичный. Таким образом открывается элемент И 19 и импульсы с делителя 6 далее проходят через него, а не через закрытый элемент И 18. Сложение продолжается - в данном случае последовательно по кодам:001, 002 и 003, после чего на обоих выходах блока 13 формируются нулевые сигналы, элементы 18 21 закрываются и процесс отслеживания заканчивается.

В остальных ситуациях устройство функционирует аналогично, реализуя оптимальное направление отслеживания изменений в разности фаз для каждой пары отсчетов входной информации. При этом в ситуации в (аналогично ситуации а) происходит в процессе отслеживания переключение с одного элемента И в блоке управления на другой, а в остальных ситуациях такого переключения не происходит.

Таким образом, при любом сочетании содержимого блоков 9 и 12 фазометр осуществляет отработку (отслеживание) изменения разности фаз в оптимальном направлении, что повышает его быстродействие.

Формула изобретения

Цифровой следящий фазометр, содержащий последователь.но соединенные формирователь мерных интервалов, входы которого соединены с информационными входами устройства, ключ, первый делитель частоты и счетчик, последовательно соединенные генератор измерительных импульсов, второй и третий делители частоты и элемент задержки, причем выход генератора измерительных импульсов соединен также с вторым входом ключа, регистр, первый блок сравнения, реверсивный счетчик и блок управления, причем первый и второй выходы первого блока сравнения и выход второго делителя частоты соединены соответственно с первым, вторым и четвертым входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы регистра и реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого блока сравнения, информационные входы регистра соединены с выходами счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй блок сравнения, выход которого соединен с третьим входом блока управления, и блок вычитания, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, выходы реверсивного счетчика и регистра соединены с первыми и вторыми информационными входами блока вычитания, выходы которого соединены с первой группой входов второго блока сравнения, вторая группа входов которого является установочной группой входов устройства, выход третьего делителя частоты соединен с управляющим входом регистра, выход элемента задержки соединен с входом сброса счетчика.

17400ЯЬ

J- ..+

v

7J ft

I

ЫЧ±№ 4Zh-0

-2

фи 1

P

CH

77