ЦИФРОВОЙ АВТОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР Советский патент 1969 года по МПК G01R25/04 G01R13/02 

Изобретение относится .к 0|бласти электрои радиоизмерительной техники и предназначено для точного цифрового измерения фазовых сдвигов между двумя напряжениями.

Известные цифровые автокомпенсационные фазометры, содержащие смесители, схемы формирования коротких импульсов в моменты переходов сравниваемых напряжений через нулевые значения, импульсный генератор, фазовращатель, схемы совпадений и усилители, имеют сравнительно невысокие точность и быстродействие.

Предлагаемый цифровой автокомпенсационный фазометр позволяет повысить точность и быстродействие за счет того, что он снабжен двумя пересчетными триггерными схемами, выходы которых подключены к смесителям, а входы через схемы совпадений - к импульсному генератору и к одной из схем формирования коротких импульсов, а также к управляющему триггеру.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого цифрового автокомпенсационного фазометра.

Он содержит смесители / и 2, ;фильтры нижних частот 3 и 4, схемы 5 и формирования коротких импульсов по моментам переходов через нуль -синусоидальных напряжений, импульсный генератор 7, схемы совпадений 8-12, пересчетные схемы 13 и 14 «а триггерах, одновибраторы 15 и 16, триггеры 17 и 18, запомииающий регистр 19 и цифровое отсчетное устройство 20.

Входные напряжения (((f) и U2 UmsmK)t, фазовый сдвиг ф мелсду которыми необходимо измерить, подаются на входы смесителей двухканального преобразователя частоты. На вторые входы -смесителей подаются выходные напряж-ения автоматических дискретных фазовращателей, представляющих собой пересчетные схемы яа триггерах. Коэффициент пересчета зт-их схем выбирается равным 360- 10 и гдея- число из ряда О, 1,

2, 3... в зависимости от требуемой дискретности изменения компенсирующих сдвигов.

Так, при необходимости получения дискретности в О,Г, (коэффици-ент пересчета равен 3600).

Измерение угла сдвига -фаз входных напряжений достигается путем его уравновещивания компенсирующим -сдвигом между выходными напряжениями пересчетных схем. Фазовый сдвиг выходных напряжений пересчетных схем 13 и 14, осуществляющих деление частоты импульсного генератора 7, может быть установлен в пределах О-360° с дискретностью 10 град, изменением вр-еменного полол ения момента заполнения одной перемеМйё временного положения моментов запйлиения достигается подачей на вход адной из пересчетаых -схем дополнительных импульсов, «е совладающих во времени с импульсам ч генератора 7. Для осуществления автоматической компенсации измеряемого фазового сдвига дополнительные импульсы для установления необходимого компеноируюш,его сдвига выходных напрял ений пересчетных схем 13 и 14 вырабатываются схемой индикации нулевого сдвига выходных напряжений двухканального преобразователя частоты. Эта схема содержит формирователи 5 -и. 6, осуществляющие формирование коротких имлульсов в моменты переходов через нуль выходных синусоидальных напряжений преобразователя частоты, схемы совпадения 9, 10 и .11, одновибратор 15 и триггер 17. Схемы совпадения 9 и 10 находятся в открытом состоянии в течение положительных полулериодов выходных противофазных напряжений одноввбратора 15, вырабатывающего импульсы г - где Г„-период выходного напряжения преобразователя частоты. Синхронизация одновибратора осуществляется короткими импульсами с выхода формирователя 6. Поданные на другие входы схем совпадения 9 10 короткие импульсы с выхода формирователя 5 проходят на выход одной из схем совпадения в зависимости от знака фазового сдвига между выходными нанр.яжениями перобразователя частоты. Эти имиульсы поступают в качестве дополнительных на входы одной из пересчетных схем 13 и 14. При достижении компенсации короткие импульсь формирователей 5 и 5 совпадают во времени. При этом выходной импульс схемы совпадения // опрокидывает триггер 17, который закрывает своим выходным напряжением схемы совпадения 9 и 10, а также подает разрещающее напряжение на схему совпадения 12. При достижении компенсации измеряемый фазовый сдвиг уравновешивается сдвигом фаз выходных напряжений пересчетных схем. Фаза выходного напряжения пересчетной схемы определяется состояниями триггеров этой схемы. Разность фаз выходных напряжений пересчетных схем может быть определена путем вычитания кодов, установленных положением триггеров лересчетных схем в момент достижения компенсации. С целью упрощения задачи вычитания коов, результирующий код снимается с одной из пересчетных схем при полном заполнении ругой по достижении компенсации измеряемого сдвига. Индикатором заполнения одной из лересчетпных схем, например 14, служит схема совпадения 12. При достижении компенсации (появлении разреилающего напряжения от триггера 17) и полном заполнении пересчетной схемы 14, короткий импульс, полученный в результате дифференцирования прямоугольного выходного напряжения этой схемы, проходит на выход схемы совпадения 2 и опрокидывает триггер 18, запуская такжеодновибратор 16. При опрокидывании триггера 18 запирается схема совпадения 8 и прекращается, таким образом, подача импульсов генератора 7 на входы пересчетных схем 13 и 14. Короткий импульс, полученный дифференцированием выходного напряжения триггера 18, подается на запоминающий регистр 19, осуществляя перепись кода, установленного положениями триггеров пересчетной схемы 13. Этот код дешифруется и регистрируется цифровым отсчетным устройством 20, показания которого соответствуют значению измеряемого фазового сдвига в градусах. Триггеры 17 и 18 возвращаются в исходное состояние по окончанию импульса, генерируемого одновибратором 16. Длительность импульса одновибратора 16 выбирается из условия г 0,5 мсек и должна быть достаточной для осуществления перепиои кода пере счетной схемы 13 на запоминающий регистр, При возвращении триггеров /7 и /5 в исходное состояние схема фазометра возвращается в режим компенсации измеряемого фазового сдвига. Предмет изобретения Цифровой автокомпенсационный фазометр, содержащий смесители, схемы формирования коротких импульсов в моменты переходов синусоидальных напряжений через нулевые значения, импульсный генератор, одновибраторы, схемы совпадений, триггеры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, фазометр снабжен двумя пересчетными триггерными схемами, выходы которых подключены к смесителям, а входы через схемы совпадений подключе|ны к импульсному генератору и к одной из схе.м формирования коротких импульсов, а также к управляющему триггеру.