СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ Советский патент 1973 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к области фазоизмерителыюй техпиКН и может быть использоваио при создании прецизионных цифровых фазометров с усредцеиием.

Известные способы измерения сдвига фаз между двумя колебаниями при помощи цифровых фазометров, оснопаниые на подсчете числа квантующих импульсов, сгруппированных в пачки, длительность которых иропорциоиальна измеряемому фазовому сдвигу и обратно пропорциональна частоте колебаний, характеризуются больнюй иогрешиостыо дискретного преобразования временных интервалов в цифровой код и нестабильностью пуска II окончания времени измерения.

Целью изобретения является повышеиие точности измерения фазовых сдвигов и сокраН1,ение времени измерения на низких частотах. Это достигается тем, что передний фронт нерiioro квантующего импульса синхронизуют относительно момента начала времени измерения, частоту генератора квантуюьцих импульсов ударного возбуждения автоматически подстраивают так, чтобы за время измерения на формирование начек постунало Л импульсов, передний фроит (;V-i-i)-ro и миульса путем плавной автоматическо подстройки частоты генератора кваптующих импульсов синхронизуют относительно момента окончания «ремепи измерения, а формирование измерительного времени производят путем деления частоты входного сигнала в целое число раз (Д), причем К выбирают ие имеющим общего кратного с N, кроме единицы. Это позволяет получать многократное квантование временных интервалов, близкое к оптимальному, при котором погрещность дискретного преобразования временных интервалов в цифровой код обратно пропорциональна количеству усредняемых

периодов входного сигнала (Д ). Формирование же измерительного времени, равного T К/пх. (где Ьх- период колебаний входного снгпала), практически устрапяет погрешность, связанную с произвольностью нуска и

окончания времени измерення.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализаинн описываемого способа. Схема состоит из нреобразователя сдвиг

фазинтервал времени /, делителя частоты 2, генератора ударного возбуждения 3, схемы цифровой автоподстройки частоты 4, схемы плавной иодстройки частоты 5, каскадов совпадения 6, 7 и 8, ;четч1№а 5 и блока автом: тнки 10.

Устройство работает следующим образом. Фазовый сдвиг между двумя колебаниями подается на входы о и б и преобразуется во временной интервал, который поступает на каскад

совпадения 6. Одновременно короткие импульсы, соответствующие переходам через одного из входных колебаний (например, в начале положительного полупериода) поступают па вход делителя частоты 2 с коэффициентом деления /С. Прямоугольные импульсы, длительностью ., поступают на вход генератора 3, выполненного по схеме ударного возбуждения, что обеспечивает синхронизацию переднего фронта первого квантующего импульса относительно переднего фронта выходного импульса делителя частоты, определяющего время измерения. Задни-м фронтом прямоугольного импульса делителя 2 с задержкой, обеспечивающей прохождение следующего квантующего импульса, после окончания времени измерения, производится срыв колебаний генератора 3, охваченного схемой цифровой автоподстройки частоты 4, которая устанавливает частоту генератора так, чтобы на его выходе за время Ги появилось ровно Л квантуюихих импульсов. После этого включается схема плавной подстройки частоты 5, обеспечивающая полол ение переднего фронта ()-ro импульса примерно на таком же расстоянии относительно заднего фронта прямоугольного импульса делителя 2, на каком находится от пего передний фронт первого квантующего импульса. Квантующие импульсы с генератора 3 через каскад совпадения 7 подают на вход каскада совпадения 6, с выхода которого через каскад совпадения 8 - на счетчик 9. В то время, когда схемы 4 и 5 подстраивают частоту reiiepaTOpa 3, каскад совпадения 8 открыт, и на счетчике 9 производится запись поступающих импульсов и сброс непосредственно после измерения. По окончании подстройки частоты схемой 5 на выходе этой схемы, после очередного измерения, появляется выходной импульс как результат совпадения (Л+1)-го импульса и импульса, задержанного на время относительно заднего фронта измерительного строба (где fo выбирается равным времени задерл ки первого квантующего импульса относительно переднего фронта измерительного строба). Выходной импульс совпадения поступает на залуск реле времени блока автоматики W, которое закрывает каскад совпадения 8 и запрещает сброс счетчика 9, обеспечивая съем результата измерения.

При выборе Д 360-10 можно получить отсчет фазового сдвига в градусах и долях градуса. Коэффициент /С делителя частоты 2 определяется частотой квантующего генератора, частотой входного сигнала и выбранной величиной N. При .360-10 величина К не должна быть кратной 2, 3 и 5. Выбирая К-7, И, 13, 17, 19 и т. д., можно получать равномерное распределение фазы квантующих импульсов относительно начала квантуемых временных интервалов в течение времени измерения, что обеспечивает минимальную погрещность преобразования временных периодических интервалов в цифровой код.

Описываемый способ позволяет также производить измерение фазовых сдвигов за один период, что приводит к существенному уменьшению времени измерения при низкой частоте входного сигнала, а также к упрощению устройства, реализующему этот способ ввиду исключения делителя частоты и схемы плавной регулировки частоты.

Предмет изобретения

Способ измерения сдвига фаз между двумя колебаниями, основанный на подсчете числа квантующих импульсов, сгруппированных в пачки, длительность которых пропорциональна измеряемому фазовому сдвигу и обратно пропорционалБна частоте колебаний, которые подают на вход счетчика за определенное измерительное время, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения фазовых сдвигов, первый квантующий импульс

синхронизуют относительно момента начала времени измерения, частоту генератора квантующих импульсов, выполненного по схеме ударного возбуждения, автоматически подстраивают так, чтобы за время измерения на

формирование пачек поступало .V импульсов, (Л/+1)-ый имПЗльс квантующей последовательности путем плавной автоматической подстройки частоты генератора синхронизуют относительно момента окончания времени измерения, а формирование измерительного времени производят путем деления частоты входного сигнала в целое число раз (К), причем /С выбирают не имеющим общего кратного с ;V, кроме единицы.

iSxod a

.Вход 5