ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР С ПОСТОЯННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ Советский патент 1970 года по МПК G01R25/06 

Изобретение относится к области фазовых измерений цифровыми фазометрами с постоянным измерительным временем.

Известные цифровые фазометры с постоянным измерительным временем, содержащие формирующие устройства, управляемый триггер, электронные ключи, квантующий генератор, измерительный счетчик и времязадающую схему, имеют сра-внительно «евысокую точность измерения.

Предлагаемый фазометр позволяет повысить точность из мерения за счет того, что снабжен устройством синхронизации времязадающей схемы и выполненный из .последовательно включенных логических элементов, реверсивного счетчика и цифроаналогового -преобразователя устройством анализа и управления частотой квантующего генератора, два входа которого подключены к выходам одного из формирующих устройств, два других входа - к выходам времязадающей схемы и квантующего генератора соответственно, а выход усгр011сгва анализа и управления соединен со входом квантующего генератора.

На фиг. 1 предста,влена упрощенная блоксхема Предлагаемого фазометра; на фиг. 2- блок-схема устройства анализа и управления; на фиг. 3 приведены Временные графики напряжений.

Блок-схема фазометра содержит формирующие устройства 1 и 2, управляемый триггер 3, электронные ключи 4 и 5, измерительный счетчик 6, квантующий генератор 7, времязадающую схему 8, выполненную из делителя частоты 9 и триггера 10, устройство 11 синхронизации времязадающей схемы, устройство 12 анализа и управления частотой квантующего генератора.

На вход фазометра поступают синусоидальные сигналы Lexi и f/exj (фиг. 3,а, б). Формирующие устройства 1 н 2 преобразуют входной сигнал в остроконечные импульсы, привязанные по времени к положительным переходам через нуль входного сигнала (фиг. 3,в,г). Эти импульсы поступают на вход управляемого триггера 3. С триггера снимается прямоугольный импульс (фиг. 3,5), длительность которого равна временному сдвигу между входными сигналами, и подается на клюЧ 4, на второй вход которого поступают квантующке им;иульсы. Времязадающая схема формирует импульс, равный по длительности времени измерения. После нажатия кнопки устройства // синхронизации импульс с формирующего устройства 2 переворачивает триггер 10. Напряжением с триггера отк,рывается ключ 5 и квантующие импульсы начинают проходить на ключ 4 и делитель частоты 9. После прохождения импульсов через делитель

9, он выдает импульс, который переворачивает триггер 10 в исходное положение, и ключ 5 закрывается. Ошибка измерения связана с тем, что за цикл измерения укладывается не целое число периодов сигнала или (фиг. 3,е, ж). Для исключения указанной погрешности необходимо изменить время измерения так, чтобы либо Ali либо АТ стало равным нулю. Поскольку время измерения определяется частотой квантуюш.его генератора 7 , где кв- нериод сигнала квантуюш,его генератора, изменить время измерения можно путем (изменения частоты квантующего генератора. Сигнал рассогласования, который изменяет частоту квантуюш.его генератора, ф;орми,рует устройство 1 анализа и управления.

В случае, если - лежит в пределах от О

до 1/2, на квантующий генератор подается положительное напряжение, приблизительно пропорциональное дГь которое увеличивает частоту квантующего генератора и время измерения уменьшается. Увеличение частоты происходит до тех пор, пока A7i не станет

равным нулю..Если лежит в пределах or

d

- в пределах от О до /2, уст1/2 ДО , т. е. ройство анализа и управления -выдает на квантующий генератор Отрицательное напряжение, приблизительно пропорциональное А/2, которое уменьшит частоту квантующего генератора и тем самым увеличит время из,мерения.

Устройство анализа и управления (фиг. 2) работает следующим образом.

В исходном состоянии все электронные ключи 13, 14, 15, .16, 17 находятся в закрытом состоянии. Концом импульса, формирующего время измерения, триггер 18 переворачивается (фиг. 3,«) и ключи 13 и d4 открываются. Квантующие импульсы поступают на реверсивный счетчик 19 (фиг. 3,/с). Счетчик работает на суммирование.

Первым после окончания измерения импульсом с формирующего устройства, соответствующим положительному переходу через нуль входного сигнала, триггер 18 нереворачивается в исходное состояние и ключи 13 и 14 закрываются. В реверсивном счетчике 19 записьввается число, пропорциональное АГа. Далее работа схемы зависит от величины расстройки. В случае, если ,5Т через 0,5 Г на вх)ОД отК|рытого ключа 14 с формирующего устройства проходит импульс, соответствующий отрицательному переходу через нуль входного сигнала. Этот импульс проходит через триггер 20 и переворачивает его в противоположное состояние (фиг. 3,л). При этом открывается ключ 15 и импульс с формирующего устройства по цепи / проходит на триггер 21, имеющий счетный вход; триггер переворачивается и открывается ключ 16. Квантующие импульсы проходят через этот ключ на реверсивньп счетчик 19. Счетчик работает на иычитавие. Следующим импульсом с формирующего устройства по депи У тригге,р 21 переворачивается в исходное состояние и ключ ib закрывается. Концом импульса с триггера 21 грштер 20 также пе,реходит в исходное состояние. В это время в реверсивном счетчике 19 записано отрицагельное число, пропорциональное по модулю Ali.

Мапряжение с триггеров 18 и 20 подается на схему 22 «ИЛИ (фиг. 3,ж). После возвращения триггера 20 в исходное состояние триггер 23 переворачивается и ключ 17 отк,рывается. Квантующие импульсы начинают поступать па распределитель 24 (фиг. 3,н). Первый квантующий импульс поступает на первую схему совпадения (схема 25) и двоичное число, записанное в первой ячейке реверсивного счетчика, переписывается в первую ячейку сумматора 26. Вторым квантующим импульсом переписывается в сумматор двоичное число второй ячейки и т. д. по п-й ячейки, (ft-f 1)-м квантующим импульсом триггер 2о переворачивается в исходное состояние и ключ 17 зак|рывается (фиг. 3,/г). Этим же импульсом реверсивный счетчик 19 устанавливается в нулевое состояние.

Цифроаналоговый преобразователь 27 преобразует число, заиисанпое в сумматоре, в напряжение, когорое корректирует частоту кван1)ющего генератора.

В случае, если ,5Г, импульс с формирующего устройства по цепи Л не проходит на триггер 20. Тогда в момент возвращения триггера Уй в исходное состояние через ячейку или дифференцирующую цепочку 28 триггер 2d переворачивается, ключ 17 открывается и далее процесс происходит аналогично описанному. Число, записанное в реве|рсивном счетчике, переписывается в сумматор. В этом случае IB реве рсивном счетчике записано -положительное число, пропорциональное АГг. Число, записанное в сумматюре, преобразуется в напряжение, которое корректирует частоту квантующего генератора.

Как видно из работы устройства, после подачи на вход сигналов требуется некоторое время для проведения коррекции частоты. Это не увеличивает время измерения, поскольку измерения обычно производятся на фиксированной частоте и в процессе измерения коррекция частоты не производится.

Предмет изобретения

Пифравой фазомет|р с постоянным измерительным временем, содержащий формирующие устройства, управляемый триггер, электронные ключи, квантующий генератор, измерительный счетчик и времязадающую схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, фазометр снабжен устройством синхронизации аремязадающей схечениых логических элементов, реверсивного счетчика и Цифроаналог-свсго преобразователя ycTpoi-icTiBOM анализа и унравления частотой квантующего генератора, два входа которого подключены к выходам одного из формирующих устройств, два других входа - к выходам времязадающей схемы и квантующего генератора соответственно, а выход устройства анализа и управления соединен со входом квантующего генератора.