УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА Советский патент 1973 года по МПК G01R25/08 

Изобретеипе отлосится к области цифровой электроизмерптельпой техники.

Изиестны устройства цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига, работа которых основана на последовательной комненсации измеряемого фазового сдвига между двумя исследуемыми сигналами. Недостатком таких устройств является низкое быстродействие и узкий диапазон измеряемого фазового сдвига.

Предлагаемое устройство цифрового измере1П1Я фазового сдвига позволяет повысить точность измерения и расширить диапазон измеряемого фазового сдвига благодаря тому, что оно снабжено фазосдвигающими цепочками с отводами и ключами по числу оцениваемых разрядов, схемами сборки, формирователями и триггерами, причем фазосдвигающие цепочки через соответствующие ключи соединены с источником одного из исследуемых напряжеПИЙ, их отводы через схемы сборки и формирователи подсоединены к единичным входам соответствующих триггеров, пулевые входы которых связаны с выходом усилителя-ограничителя, а выходы - с блоком заноминаюИ1ИХ регистров.

Кроме того, предлагаемое устройство для снижения требова 1ий к постоянству фазового сд1ин-а 1 фазосдвигающих цепочках снабжено блоком поправок, состоящим из триггера с

раздельнЕлм запуском, с.хемы задержки и ключа, причем единичный вход триггера соединен с источником опережающего сигнала, нулевой вход - с выходом калиброванного фазовращателя и с одним из входов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триггера, а выход ключа подсоединен к блоку управления.

Устройство (см. фиг. 1) содержит блок поправок 1, калиброванный фазовращатель .2, усилитель-ограничитель 3, блок управления 4, ключи ,.| набор фазосдвигающих цепочек 6, 7, 8 для оценки каждого десятичного разряда схемы сборки 9, формирователя }0i-.10c), сравнивающие элементы в виде триггеров 111-/ 9 с раздельными запусками, блок запоминающих регистров }2, блок 13 цифровой индикации.

Принцип действия предлагаемого устройства удобно рассмотреть на примере измерения фх-123°.

В исходном состоянии ключ 5i открыт, а ключи 02-5,1 закрыты. В первом такте работы устройства происходит оценка старщего десятичного разряда измеряемого фазового сдвига ф.1 . Напряжение t/o подается на усилительограничитель 3 через калиброванный фазовращатель 2, а нанряжение f/i поступает через открытый ключ 5i на фазосдвигающую цепочку 6 с тремя отводами, на выходе каждого из

которых это напряжение сдвигается по фазе на 100°. Выходные сигналы этих цепочек через схемы сборки 9 подаются на формирователи 101-4-10з, которые как и усилитель-органичитель 3 выделяют управляющие импульсы в моменты прохождения мгновенных значений напряжений через нуль. Эти импульсы устанавливают по единичным входам соответствующие триггеры /У|Ч-//з в единичное состояние, последовательно начиная с триггера Hi. Напряжение U, сдвинутое по фазе на величину фл- относительно напряжения C/i, возвращает сработавщие триггеры в нулевое состояние. Последний сработавщий триггер заносит в блок запоминающих регистров 12 число, соответствующее «весу этого триггера. Одновременно калиброванный фазовращатель 2 сдвигает но фазе напряжение Uz в сторону уменьшения разностного фазового сдвига на значение, соответствующее коду, записанному в блок регистров 12. При этом в блоке цифровой индикации высвечивается соответствующая цифра старшего разряда.

После этого блок управления 4 закрывает ключ 5i и открывает ключ 02 для оценки следующего разряда величины фл- . Напрял ение Ui через ключ 5 поступает на фазосдвигающую цепочку 7 с девятью отводами, на выходе каждого из которых оно сдвигается по фазе на 10°. Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично как и при оценке старшего разряда. Таким образом, процесс повторяется до получения требуемой точности измерения.

Схема блока поправок представлена на фиг. 2.

Она содержит триггер с раздельным запуском М, схему задержки 15 и ключ 16.

Импульс напряжения Ui, опережающего по фазе напряжение Lo, подается на единичный запуск триггера 14. Последний перебрасывается в единичное состояние и своим выходным сигналом закрывает ключ 16. Импульс напряжения f/2, отстающего по фазе от напряжения U, подается на второй вход закрытого ключа 16 и, естественно, не проходит через него. Одновременно импульс напряжения t/2 поступает на нулевой вход триггера 14, возвращая его в первоначальное состояние. Через время задержки, создаваемое схемой 15, открывается ключ 16. Таким образом, при опережепии напряжения Ui по фазе напряжения Uz через кл}Оч 16 не проходит ня один импульс.

Если в процессе работы устройства нроизоила перекомпенсация по фазе, т. е. иапряжепие Ut стало отставать по фазе от напряжения i 2, то через открытый предыдущие имнульсом напряжения L/z ключ 16 проходит импульс напряжения Uz на блок управления 4. Последний изменяет состояние калиброваиного фазовращателя в сторону уменьшения фазы напряжения Uz и соответственно состояние блока цифр01вой индикации.

Как видно, на оценку каждого разряда требуется один период исследуемого сигнала. Например, для получения требуемой точности измерения в 0,1° требуется только четыре периода входного сигнала. Следовательно, предлааемое устройство при высокой точности измерения обеспечивает высокое быстродействие при диапазоне измеряемого фазового сдвига

от О до 360°.

Предлагаемое устройство можно использовать в качестве лабораторного измерительного прибора, а также в качестве измерительного блока в цифровых системах обработки пнформации и автоматического контроля и может быть выполнено на обычных элементах дискретной техники.

Предмет изобретения

1. Устройство цифрового нзмерения мгновенного значения фазового сдвига, содержащее усилитель-ограничитель, калиброванный фазовращатель, блок управления, блок запоминающих регистров и блок цифровой индикации, отличающееся тем, что, с целью новышения точности измерения и расширения диапазона измеряемого фазового сдвига, оно снабжено фазосдвигающими цепочками с отводами :1 ключами по числу оцениваемых разрядов, схемами сборки, формирователями и триггерами, причем фазосдвигающие цепочки через соответствующие ключи соединены с источшном одного нз исследуемых нанряжений, их отводы через схемы сборки и формирователи лодсоедииены к единичным входам соответствующих триггеров, нулевые входы, которых связаны с выходом усилителя-ограничителя, а выходы - с блоком запоминающих регистров.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, Пи, с целью снижения требований к постоян :гву фазового сдвига в фазосдвигающих цепочках, оно снабжено блоком поправок, сосгоящим из триггера с раздельным зануском,

схемы задержки н ключа, причем единичный УХОД триггера соединен с источником оперел ающего сигнала, нулевой вход - с выходом калиброваю-юго фазовращателя и с одним нз иходов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триггера, а выход ключа подсоединен к блоку унравлепия.

4;-d

Фиг.2