ЦИФРОВОЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР Советский патент 1969 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и предназначено для измерения быстроменяющейся разности фаз двух синусоидальных напряжений.

Известные цифровые низкочастотные фазометры для измерения быстроменяющихся фазовых сдвигов, содержащие формирующие устройства, триггеры, электронные ключи, задающий генератор, счетчик и цифровой измеритель отнощенйя частот, имеют сравнительно невысокую точность измерения.

Предлагаемый фазометр повышает точность за счет того, что один из входов цифрового арифметического устройства соединен с двоичным счетчиком, который через ключ, управляемый временным триггером, соединен с выходом кварцевого генератора, а второй вход через схему сборки соединен с выходами двух других двоичных счетчиков, входы которых через ключи, управляемые опорным триггером, соединены со вторым кварцевым генератором.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого цифрового низкочастотного фазометра; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений.

Фазометр содержит формирующие устройства и 2, временной триггер 3, электронный ключ 4, двоичный счетчик 5 кварцевый тенератор 6, опорный триггер 7, электронные ключи 5 и Р, кварцевый генератор 10, двоичные

счетчики 11 и 12, схему сборки 13 и цифровое арифметическое устройство 14.

Одно из двух входных синусоидальных иапряжеиий условно принимается за оиориое

t/o sin со /, а второе - за измеряемое t/-, 51п(согЧ-ф).

Напрял ения Оо и /i (см. фпг. 2,я, б), пройдя через формирующие устройства 1 м 2 соответственно, превращаются в прямоугольные и гпульсы малой длительности, фиксирующие иереход через нуль синусоидальных напряжений в положительном направлении (см. фиг. 2, в, г). Эти импульсы подаются на временной триггер 3, вырабатывающий прямоугольные

сигналы TI, Та, Тз и т. д. (фиг. 2, (5), начала которых определяются импульса: 1и, показанными на фиг. 2, г, а окончания - импульсамп, изображенными на фиг. 2, в.

Прямоугольные сигналы TI, та, ts и т. д.

представляют собой временной сдвиг между прохождением через нуль в положительиом направленти двух измеряемых напряжений, другими словами - разность фаз между измеряемым и опорным напряжением.

На ключ 4 подаются, с одной стороны, прямоугольные импульсы с временного триггера 3, а с другой - высокая частота заполнения /i с кварцевого генератора 6. «Пачки импульсов (см. фиг. 2, е) просчисчета поступает на один из входов цифрового арифметического устройства 14. Опорным триггером 7 формируются прямоугольные сигналы 7с1, /ой, оз (см. фиг. 2, ж), равные по длительности периоду опорного напряжения в каждый момент времени. На ключ 8 подаются, с одной стороны, прямоугольные импульсы с правого плеча опорного триггера 7, а с другой- высокая частота заполнения /а (см. фиг. 2, к) с кварцевого генератора 10. «Пачкн импульсов подакотся для просчитывапия на двоичный счетчик //.

Во избежание потери информации при измерении один период оиорпого напряжения (см. фпг. 2, ы), заголпенный высокочастотными нмпульсами, просчитывается двоичным счетчиком 11, а следующий за ним период опорного напряжения (см. фнг. 2, к) - двo iчным счетчиком 12.

Результаты подсчетов этих двоичных счетчиков yVo показапы на временной диаграмме (см. фиг. 1, л, м}.С помощью схемы сборки 13 производится последовательное соединение результатов счетчиков 11 к 12 ъ единое целое. Результаты со схемы сборки подаются на вход знаменателя цифрового арифметическото устройства 14, одновременно с этим на вход числителя арифметического устройства подаются результаты счета со схемы (счетчика) 5, т. е. в каждый период опорного напряжения на цифровое арифметическое устройство подается, с одной стороны, временной сдвиг между переходами через нуль в положительном направлении измеряемого и опорного напряжений т, а с другой - период опорного напряжения 7о.

Арифметическим устройством производится цифровое деление в двоичной системе т на Го в каждый период опорного напряжения.

ц)° - разностъ фаз между двумя измеряемыми напряжениями, выраженная в градусах,

т - сдвиг во временн между прохождением через нуль двух синусоидальных напряжений (фиг. 2,д),

Го - период опорного напряжения

(фиг. 2, ж).

Частоты кварцевых генераторов 6 и 10 определяются, с одной стороны, из соображений требуемой точности измерения, с другой - отношение этих частот подбирается так, чтобы можно было исключить операцию умножения при получении ответа разности фаз, выраженной в градусах.

Л (еслиГ, /,),

Jo

где /1 - частота занолнения генератора 6, /2 - частота заполнения генератора 10, Д - коэффициент пропорциональности, на

который необходимо умножить ответ разности фаз, выраженный в долях периода опорного напряжения, чтобы получить ответ, выраженный в градусах.

Отношение частот /а и ft выбирается равным коэффициенту пронорциональности /С и тем самым исключается операция умножения.

Предлагаемым цифровым фазометром могут быть измерены быстроменяющиеся разности фаз двух синусоидальных напряжений в пределах О-360° в драназоне частот от десятков герц до 10 кгц с точностью до 1°.

Предмет изобретения

Цифровой низкочастотный фазометр для измерения быстроменяющейся разности фаз двух синусоидальных напряжений, содержащий формирующие устройства, временной и опорный триггеры, электронные ключи, кварцевые генераторы, двоичные счетчики импульсов и цифровое арифметическое устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности, один из входов арифметического устройства соединен с двоичным счетчиком, который через ключ, унравляемый временным триггером, соединен с выходом кварцевого генератора, а второй вход через схему сборки

соединен с выходами двух других двоичных счетчиков, входы которых через ключи, управляемые опорным триггером, соединены со вторым кварцевым генератором.

и„

и.

°

о

d

ПО.

г,

-т,

-А mm

о т о J--.

То .,4- .7i7, -)

11

о /.

о л

±

Ло

о ff, о

;i

Риг 2

t -t -t

..-::а