Цифровой фазометр Советский патент 1975 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к области фазометрии и предназначено для цифрового измерения фазового сдвига между двумя напряжениями в прямоугольно-координатных автокомпенсаторах.

Известны цифровые фазометры, содержащие два формирователя прямоугольных импульсов, инвертор, две схемы совпадения, элемент задерл ки, генератор импульсов, реверсивный счетчик, декадные двоично-десятичные счетчикп и цифровой индикатор.

Эти фазометры имеют пониженную точность измерения фазовых сдвигов из-за того, что при поочередном суммировании и вычитании импульсов реверсивным счетчиком на его выходе могут появиться дополнительные импульсы переполнения, существенно искажающие результат измерения.

Для повышения точности измерения малых фазовых сдвигов в предложенное устройство вводятся формирователь коротких импульсов, временной селектор, триггер и формирователь импульса смены кода «О на код «Nc4, при этом между выходом реверсивного счетчика и входом декадного двоично-десятичного счетчика включен временной селектор, вторым входом соединенный с выходом триггера, первый раздельный вход которого через формирователь коротких импульсов соединен с выходом инвертора, а второй вход через формирователь

импульса смены кода подключен к выходам разрядов реверсивного счетчика. Кроме того, формирователь импульса смены кода содержит два дешифратора состояний, подключенных к реверсивному счетчику, формирователь прямоугольных импульсов, элемент задержки и временной селектор, который подключен к дешифратору состояния «Nc4 непосредственно, а к дешифратору состояния «О через последовательное соединение элемента задержки и формирователя прямоугольных импульсов.

На фиг. 1 дана функциональная схема предлагаемого цифрового фазометра; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя импульса смены кода.

Фазометр содержит формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, инвертор 3, схемы совпадений 4 и 5 (каждая на три входа), элемент задержки 6, генератор 7 импульсов, реверсивный счетчик 8, декадные двоично-десятичные счетчики 9 и 10, цифровой индикатор 11, формирователь 12 импульса смены кода «О на код «Nc4, формирователь 13 коротких импульсов, триггер 14 и временной селектор 15.

Формирователь 12 импульса смены кода содержит дешифратор 16 состояния «О, дешифратор 17 состояния «Nc4, формирователь 18 прямоугольного импульса, элемент задержки 19 и временной селектор 20.

Фазометр работает следующим образом.

Оба сравниваемые по фазе сигнала в элементах 1 и 2 формируются в прямоугольные напряжения и поступают на схемы совпадений 4 и 5. Опорный сигнал на схему 5 подается через инвертор 3. При этом схема совпадения 4 сравнивает по фазе положительные полуволны измеряемого t/ns и опорного /7оп напряжений, а схема 5 - инвертированную полуволну опорного сигнала с положительной полуволной измеряемого. К третьим входам схем совпадений 4 и 5 подаются тактовые импульсы от генератора 7 для заполнения соответствующих временных интервалов импульсами высокой частоты.

На выходе схем совпадений получаются число-импульсные коды, которые поступают на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 8. Между выходом схемы 5 и входом вычитания счетчика 8 включен элемент задержки 6, который задерживает импульсы вычитания на некоторое время для надежного перехода реверсивного счетчика от режима сложения к вычитанию.

При числа импульсов, поступающих на сложение и вычитание, равны, т. е. к концу каждого периода реверсивный счетчик возвращается в исходное нулевое состояние. При после каждого периода в счетчике остаются N импульсов, которые суммируются с кодом, имеющимся в счетчике к началу этого периода. Следовательно, счетчик через определенное время заполняется до величины Ысч (емкость счетчика), после чего на выходе этого счетчика появляется импульс переполнения, а сам счетчик переходит в нулевое состояние. Если временной селектор 15 открыт, то импульс переполнения счетчика 8 поступает на декадный счетчик 9, состоящий из нескольких двоично-десятичных декад. После каждого цикла заполнения реверсивного счетчика 8 в момент сбрасывания его к нулю импульс переноса поступает на вход счетчика 9.

В зависимости от угла ф измеряемого вектора и числа периодов сравнения в декадном счетчике 9 набирается определенное число. Если работу этого счетчика квантовать во времени, то его содержание будет пропорционально измеряемому углу. Для квантования использован дополнительный двоично-десятичный счетчик 10, на вход которого поступают формированные импульсы опорного сигнала одной полярности и после соответствующего числа периодов на выходе его вырабатывается импульс, передающий код из счетчика 9 на цифровой индикатор, а затем сбрасывающий к нулю счетчика 9. Цифровой индикатор 11 фиксирует значение измеряемого угла ф.

Работа реверсивного счетчика 8 в последовательных режимах сложения и вычитания вызывает в ряде случаев появление на выходе этого счетчика дополнительных импульсов переполнения. Особенно большое количество таких дополнительных импульсов следует ожидать при измерении малых углов ф.

Для исключения прохода дополнительных

импульсов на вход счетчика 9 служит временной селектор 15 с триггером 14, формирователем 13 коротких импульсов и формирователем 12 импульса смены кода «О на код «Ысч.

В нормальном режиме триггер 14 под воздействием импульсов со схемы 13 находится в таком состоянии, когда временной селектор 15 открыт. Импульс на выходе схемы 13 соответствует моменту конца пачки суммирующихся импульсов и началу пачки вычитающихся импульсов. Если в процессе вычитания реверсивный счетчик 8 перейдет из состояния «О в состояние «Nc4, формирователь 12 вырабатывает импульс, перебрасывающий триггер 14 и, следовательно, запирающий схему совпадения 15. Пачка суммирующих импульсов, один из которых вызовет дополнительный переход через «О, никак не скажется на коде, записанном в счетчик 9. По окончании этой пачки импульс с формирователя 13 воздействует на триггер 14 и открывает схему 15.

Таким образом через схему 15 проходят только те импульсы переполнения, которым в предыдущем периоде опорного сигнала не предществовал переход «О к «Nc4. Все импульсы переполнения, которым такой переход предшествовал, на счетчик 9 не проходят.

Рассмотрим работу формирователя импульса смены кода.

К выходам реверсивного счетчика подключены дещифратор 16 состояния «О дешифратор 17 состояния «NCK. При переходе от «О к «Nc4 (в -процессе вычитания) сначала появляется сигнал на выходе дешифратора 16, а затем сигнал на выходе дешифратора 17. Сигнал с выхода дешифратора 16 преобразуется в прямоугольный импульс (схема 18), длительностью несколько меньше длительности периода импульсов генератора 7, а затем, после задержки в элементе 19, подается на временной селектор 20. Задержка подобрана так, чтобы в случае появления на выходе дешифратора 17 импульса последний прошел через схему 20 на выход. При переходе от «Nc4 к «О (в процессе суммирования) импульсы на входах схемы 20 разнесены во времени, и сигнал на выходе формирователя импульса схемы кода будет отсутствовать.

Предмет изобретения

1. Цифровой фазометр, содержащий два формирователя прямоугольных импульсов, инвертор, две схемы совпадения, элемент задержки, генератор импульсов, реверсивный счетчик, декадные двоично-десятичные счетчики и цифровой индикатор, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения малых фазовых сдвигов, в устройство введены формирователь коротких импульсов, временной селектор, триггер и формирователь импульса смены кода «О на код «Nc4, при этом временной селектор включен между выходом реверсивного счетчика и входом двоично-десятичного счетчика, вторым входом селектор соединен с выходом триггера, первый раздельный вход которого через формирователь коротких импульсов соединен с выходом инвертора, а второй вход через формирователь импульса смены кода подключен к выходам разрядов реверсивного счетчика.

2. Фазометр по п. 1, отличающийся тем, что формирователь импульса смены кода

выполнен на двух дешифраторах состояний, подключенных к реверсивному счетчику, формирователе прямоугольных импульсов, элементе задержки и временном селекторе, который подключен к дешифратору состояния «Ысч непосредственно, а к дешифратору состояния «О через последовательное соединение элемента задержки и формирователя прямоугольных импульсов.