ФАЗОМЕТР С ЦИФРОВЫМ ОТСЧЕТОМ Советский патент 1969 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники, а именно к цифровым фазометрам, основанным на подсчете за калиброванный интервал времени числа периодов известной частоты, попавших в интервалы времени между моментами смены полярности входных напряжений.

Известные цифровые фазометры, содержащие формирующие устройства, суммирующий и вычитающий счетчики, задающий генератор, генератор калиброванных интервалов времени, триггер управления счетом, блок управления и регистрирующее устройство, имеют сравнительно невысокую точность измерения.

Предлагаемый фазометр позволяет повысить точность за счет того, что он снабжен устройством автоматического выбора частоты, выполненным из дополнительного счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу т-го разряда основного счетчика, а выход через дешифратор и вентили - к управляющим входам генератора опорных частот, и линией задержки, вход которой подключен к выходу т-го разряда основного счетчика, а выход - ко входу записи единицы того же разряда основного счетчика.

разности преобразуют сдвиг фаз между напряжениями (/1 и Uz в интервалы времени между моментами смены полярности входных напряжений - интервалы фзз. Для запуска схемы импульс генератора 4 одиночных импульсов перебрасывает триггер 5. При этом открывается вентиль 6, пропуская импульс калиброванной частоты с делителя 7 на триггер 8 управления счетом через

вентиль 9 запрета. Последний исключает совпадение начала калиброванного интервала с интервалом фазы, что позволило в начале измерения иметь полный интервал фазы. Ближайший импульс калиброванной частоты,

не совпавший с интервалом фазы, перебрасывает триггер управления счетом 8, открывая через вентиль 10 доступ интервалам фазы к управлению вентилем 11 частоты счета. Первый, как отмечено, полный интервал фазы

открывает вентиль 11, пропуская на основной счетчик 12 самую высокую частоту заполнения.

С этого момента начинается первый этап - нахождение оптимальной частоты счета -

максимально возможной при конечной емкости счетчика. Появление импульса на выходе т-го разряда счетчика за время одного интервала фазы сигнализирует о необходимости понижения частоты счета, в противном слуся уменьшить число интервалов фаз, а следовательно, увеличить погрешность 6Z,. Импульс с выхода т-го разряда счетчика 12 поступает на дополнительный счетчик 13, который посредством дешифратора 14, вентилей 15, 16, 17 и генератора 18 ряда опорных частот понижает на порядок частоту счета. Одновременно через линию 19 задернски этог импульс перезаписывает единицу т-го разряда, т. е. изменяется на порядок масштаб числа, записанного в счетчике 12.

Появление второго импульса на выходе т-го числа разряда вызывает еще одно изменение частоты счета и масштаба числа, записанного в счетчике, иммитируя тем самым счет пониженной частоты с начала калиброванного интервала. Этот процесс будет продолжаться до конца первого интервала фазы. Характерно при этом, что погрешность дискретности в заполнении интервала фазы 62 будет лежать всегда в одних-и тех же пределах и будет достаточно малой, так как код записан во всех т-разрядах, т. е. число импульсов в одном интервале фазы достаточно велико, чтобы сделать погрешность 6Z. малой, и в то же время не слишком велико, чтобы при дальнейшем измерении хватило полной емкости счетчика.

Следовательно, частота счета оптимальна. С приходом конца интервала фазы (первого) при помощи триггера 20 и вентилей 21 и 22 оптимальная частота счета запоминается, и открывается доступ на остальную часть счетчика 12.

С этого момента начинается второй этап - нахождение оптимального времени измерения. Прежде всего с началом измерения вырабатывается ряд калиброванных интервалов времени, начала которых совпадают. Для получения этого ряда триггер 8 управления счетом вместе с вентилем 10 открывает вентиль 23, давая доступ импульсам калиброванной частоты с выхода промежуточного делителя 7 частоты на ударные делители 24 частоты. Ударные делители частоты вместе со счетчиком 25 импульсов концов калиброванных интервалов времени, дешифратором 26 и управляющими вентилями 27, 28 и 29 представляют собой генератор ряда калиброванных интервалов времени. В исходном состоянии счетчик 25 посредством дешифратора 26 поддерживает открытым вентиль 27. Второй после запуска импульс с делителя 7, пройдя через вентиль 27, поступает на нулевой вход триггера 30 поиска конца счета и на счетный вход счетчика 25.

При этом возможны два случая.

К моменту прихода второго импульса с делителя 7 в счетчике 12 на выходе предпоследнего разряда появляется импульс записи единицы старшего разряда, который одновременно перебрасывает триггер 30. Тогда с приходом второго после запуска импульса с делителя 7 триггер 30 возвраш,ается в исходное состояние, возвращая при этом и триггер 8 управления счетом. Счет на этом заканчива ется. Одновременно второй импульс делителя 7 Поступает на вход счетчика 25, который посредством двухступенчатого дешифратора 31 масштаба (управляемого одновременно и счетчиком 13) фиксирует в системе 32 цифровой индикации масштаб измеряемой фазы переключением запятой.

Второй случай имеет место, когда к моменту прихода второго импульса с делителя 7 с выхода предпоследнего разряда счетчика 12

не поступило импульса. Тогда второй импульс с делителя 7 не изменит состояния триггера 5(9. Счет на этом не закончится, ибо временной интервал мал. Однако второй импульс с делителя 7 поступит на вход счетчика 25, который при этом посредством дешифратора откроет вентиль 28 и закроет вентиль 27. Импульс с выхода вентиля 28 появится через время, считая от начала измерения, на -порядок больше, чем время первого интервала.

Этот импульс также поступит на нулевой вход триггера 30 и на счетчик 25, и опять возможны те же два случая.

В итоге устройство выберет нужный калиброванный интервал, при котором счетчик заполнится во всех разрядах, а следовательно, и погрешность от дискретности 8Zp будет минимальной.

Следует отметить важное преимущество предлагаемого устройства, что процессы выбора частоты заполнения интервалов фаз и выбора калиброванного интервала времени совмещены с процессом измерения. Измеряемая фаза фиксируется кодом с автоматически плавающей запятой.

Предмет изобретения

Фазометр с цифровым отсчетом, содерл ащий формирующие устройства, вычитающее устройство, многоразрядный счетчик, генератор опорных частот, триггер управления счетом, генератор калиброванных интервалов времени, выполненный из делителей частоты,

счетчика импульсов концов калиброванных интервалов, дешифратора и управляющих вентилей, отличающийся тем, -что, с целью повыщения точности измерения, фазометр снабжен устройством автоматического выбора

частоты, выполненным из дополнительного счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу т-го разряда основного счетчика, а выход через дешифратор и вентили - к управляющим входам генератора опорных

частот, и линией задержки, вход которой подключен к выходу т-го разряда основного счетчика, а выход - ко входу записи единицы того л{е разряда основного счетчика.