ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХВЕЛИЧИН Советский патент 1972 года по МПК G01R17/20 

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти лрименение в цнфровых приборах для измерения амплитуды и фазы переменного напряжения, а также, в случае включения на вход прибора индукционного датчика, в цифровых анализаторах вибрации для измерения модуля и фазы гармонических составляющих вибросмещеиия.

Известны цифровые приборы для измерения комплексных величин с использованием измерительных преобразователей неременного напряжения с промежуточным частотным преобразованием и цифровые полярно-координатные развертывающие компенсаторы.

Цель изобретения - Получение без донолнптельной математической обработки амплитуды нанряжения и его фазы но отнощению к импульсному опорному сигналу и повыщение быстродействия устройства.

Это достигается тем, что устройство для измерения комнлексных велнчин снабжено блоком управляемого фазовращателя, выполненного-из последовательно соединенных триггера, счетчика импульсов, логической цепи и коммутатора опроса и подсоединенного через ключ к счетчику импульсов умножителя частоты, вход которого соединен с источником опорного напряжения и дополпительныд реверснвным счетчиком, соединенным также с входом коммутатора о.проса, с выходом счетчика импульсов п с входом логической цепи. При этом один из входов основного реверсивного счетчика подключен к триггеру, а второй через ключ - к коммутатору опроса, подсоединенному к одному из выходов командного устройства, второй выход которого через ключ соединен со счетчиком импульсов.

Получение отсчета амплитуды и фазы измеряемого напряжения обеспечивается изменением начальной фазы опорных сигналов, управляющих направлением счета в реверсивных счетчиках, до тех пор, пока отсчет за период на одном из реверсивных счетчиков не станет равным нулю (нанример, -Va-), тогда показания другого счетчика будут пропорциональны амплитзде измеряемого напряжения, а фазовый угол, на который пригилось повернуть опорную функцию при этом, равен начальной фазе измеряемого напряжения.

Повышение быстродействия достигается благодаря тому, что измеиение начальной фазы онорного сигнала осуществляется путем поразрядного измепения кода в счетчике управляемого фазовращателя. Для простоты показан «опрос только трех триггеров счетчика импульсов (всего в счетчике десять триггеров). Блок-схема устройства содержит преобразо-ватель / напряжение-частота; ключи 2 н 3; ocHOBnoii 4 и вспомогательный 5 реверсивпЕзШ счеачики; управляемый фазовращатель 6, состояидий из счетчика 7 И мпульеов, дополнительного триггера 8, с помощью которого осуществляется сдвиг опорной функции на 90°, так как счетный вход его соединен со свободным выходом иредноследпего TjMirrepa счетчика имнульсов, логической цепи 9, коммутатора JO опроса и умножителя 11 частоты (УЧ); кол андное устройство 12. Выход преобразователя / соедипен с входом вспомогательного реверсивного счетчика 5 и через ключ 2 - с входом основного реверсниного счетчнка 4. Шины ианравлення счета связаны соответственно с выходами последнего триггера счетчика 7 и триггера 8. Выход триггера знака вспомогательного реверсивного счетчика соединен с логической ценью 9, выход источника опорного сигнала - с входами умножителя // частоты, коммутатора 10 опроса, и,еаи сброса вспомогательного реверсивного счетчика и командного устройства 12, выходы которого связаны с ключом 3, входом сброса основного реверсивного счетчика и коммутатором 10 опроса. Прибор работает следующим образом. В начале цикла измерения реверсивные счетчнки усганавлнвают в нулевое положение; на.нря/1 еиие, амплитуду и фазу которого необходимо измерить, подается на нреобразователь /, а его выходной сигнал - на вспомогательный реверсивный счетчик и через ключ 2 на основной счетчик. В течение периода опорного сигнала на вспомогательном счетчике накапливается число импульсов Л .г, , а затем сбрасывается после окончания периода. Старший триггер этого счетчика является триггером знака. Если полная емкость счетчика -выбрана с запасом, триггер знака при всех возможных положительных отсчетах находится в состоянии «О, а при отрицательных - в состоянии «1. Одновременно со сбросом вспомогательного счетчика осуществляется мгиовенный сдвиг фазы опорного сигнала. В течение следующего периода на вспомогательном счетчике накапливается число импульсов NX, , отличное от ;V.vj, так как управление направлением счета в нем осуществляется по сигналу со счетчика управляемого фазовращателя. Затем вспомогательный счетчик снова сбрасывается и т. д., до тех пор, нока NX ие станет равным нулю. Тогда по сигналу с управляемого фазовращателя (последним импульсом с коммутатора опроса) открывается на один период ключ 2, разрещающий отсчет амплитуды сигнала на основном реверсивном счетчике, и закрывается ключ 3, благодаря чему ло коду, установившемуся в счетчике фазовращателя. считывается фаза сигнала по отнощению к импульсной опорной функции. Высокое быстродействие достигается следующим образом. Перед началом измерения коммутатор опроса устанавливается в исходное состояние. В момент прихода первого входного импульса на умножитель частоты одновременно со сбросом вспомогательного счетчика с командного устройства приходит импульс на коммутатор опроса (см. фнг. 2). Первый его триггер опрокидывается и по сигналу с единичного выхода этого триггера счетчик 7 импульсов устанавливается в исходное положение, старщий триггер - в состояние «1, остальные - в «О, что соответствует сдвигу онорной функции на 180°. В момент прихода следующего входного имнульса на умножитель частоты снова осуществляетсясброс вспомогательного реверсивного счетчика, причем, если за прощедщий период опорного сигнала в нем записалось отрицательное число, то при его сбросе триггер знака опрокидывается из «1 -в «О и по сигналу «много с его выхода «О открываются ключи, разрещающие установку в «О триггеров счетчика управляемого фазовращателя. По сигналу с коммутатора 10 следующий триггер счетчика 7 устанавливается в «1, а старший сбрасывается. Если же во вспомогательный реверсивный счетчик записалось , то при его сбросе триггер знака не опрокидывается, по сигналу с коммутатора опроса следующий триггер счетчика устанавлнвается в «1 и старщий триггер также остается в состоянии «1. Это соответствует мгновенному сдвигу опорной функции в первом случае на 90°, а во втором на 270°. Так осуществляется «опрос всех разрядов счетчика импульсов, который в момент «опроса является просто регистром, так как все прямые связи разрываются по сигналу с командного устройства, чтобы не получалось ложного срабатывания старщих триггеров. Быстродействие прибора определяется числом разрядов счетчика импульсов, так как, если используется счетчик на 360, то измерение осуществляется за 11 периодов сигнала. Таким образом, быстродействие предлагаемого прибора значительно превышает быстродействие развертывающих компенсаторов. При измерении на фиксированной частоте с помощью предлагаемого прибора не требуется деления на период. Если же частота изменяется, то деление на период может быть осуществлено любым из известных методов. Предмет изобретения Цифровое устройство для измерения комплексных величин, содержащее командное устройство, один выход которого соединен с выходом преобразователя нанряжение - частота через основной реверсивный счетчик и

ныи счетчик непосредственно, отличающееся тем, что, с целью получения без дополнительной математической обра ботки амплитуды напряжения и его фазы по отношению к импульсному опорному сигналу и повышения быстродейстаия, оно снабжено блоком унравляемого фа:,01))ащателя, выполненного из последовательно соединенных триггера, счетчика импульсов, логической цепи и коммутатора опроса и .подсоединенного через ключ к счетчику импульсов умножителя частоты, вход которого соединен с источником опорного напряжения и дополнительным реверсивным счетчиком, соединенным также с -входом коммутатора олроса, с выходом счетчи.ка импульсов и с входом логической цепи, причем один из входов основного реверсивного счетчика подключен к триггеру, а второй - через ключ к коммутатору опроса, подключенному к одному из выходов командного устройства, второй выход которого через ключ соединен со счетчИКом импульсов.

На счетчик