Цифровой фазометр Советский патент 1976 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники.

Известен цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь и амплитудно-импульсный модулятор, а также синхронизатор, формирователь временной базы, вептиль и реверсивный счетчик, соединенный с отсчетным устройством, при этом синхронизатор связан с амплитудно-импульсным модулятором и через формирователь временной базы и вентиль с реверсивным счетчиком.

Однако такой фазометр имеет большую погрешность измерений фазовых сдвигов в диапазоне низких частот из-за неидентичного ухода нулевых линий и порогов срабатывания в усилителях-ограничителях в течение периода измеряемой частоты, а также большую погрешность вследствие затягивания фронтов в усилителях-ограничителях. Кроме того, в нем наблюдается сужение диапазона измеряемых фазовых углов из-за смешений нулевых линий в усилителях-ограничителях.

Таким образом, основным источником погрешности, особенно на инфразвуковых и звуковых частотах, являются Зсилители-ограничители.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.

Это достигается за счет того, что в фазометр введены интегратор, ограничитель по минимуму, управляемый источником постоянного напряжения, узел сдвига и квадратурная схема. Выход амнлитудно-импульсного модулятора соединен с интегратором и ограничителем по минимуму, который своим выходом подключен к одному из входов вентиля, а синнизатор подсоединен к квадратурной схеме,

выход которой связан с узлом сдвига и реверсивным счетчиком. Узел сдвига своим выходом подключен к отсчетному устройству, формирователь временной базы, отсчетное устройство и реверсивный счетчик соединены с

источником сигнала установки «О.

Функциональная схема цифрового фазометра приведена на чертеже.

Она состоит из формирователя 1, амплитудно-импульсного модулятора 2, интегратора 3,

ограничителя 4 по минимуму, источника 5 постоянного напряжения, вентиля 6, синхронизатора 7, содержаш,его генератор 8 счетных импульсов и делителя 9 частоты, из формирователя 10 временной базы, реверсивного счетчика 11, отсчетного устройства 12, квадратурной схемы 13 с триггерами 14, 15, 16, узла 17 сдвига, включаюш.его в себя инвертор 18, логические элементы «И 19, 20 и триггеры 21, 22, и из исследуемого четырехполюсника 23.

Фазометр работает следующим образом.

Сигнал, появляющийся на выходе исследуемого четырехнолюсника 23, поступает на входной формирователь 1, который подавляет его высшие гармоники. С выхода формирователя сигнал подается на вход амплитудно-импульсного модулятора 2. На второй вход модулятора попадает импульсный сигнал с генератора 8 счетных импзльсов.

Выходной сигнал модулятора 2 непосредственно и через интегратор 3 подается на два входа ограничителя по минимуму с регулируевым уровнем срабатывания t/orp задаваемым источником 5 постоянного напряжения. Выходной сигнал ограничителя через вентиль 6 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 1 1 с порогом срабатывания Ucps. Вентиль 6 управляется формирователем 10 временной базы, задающим число периодов частоты Q, в течение которых информация проходит на счетный вход реверсивного счетчика 11.

В качестве- синхронизирующего устройства используется генератор счетных импзльсов. Выходной потенциал делителя 9 частоты, вырабатывающего сетку частот, поступает на вход формирователя 10 временной базы и триггера 16 квадратурной схемы 13. Квадратурная схема вырабатывает два прямоугольных напряжения, изменяющихся с частотой Q и сдвинутых по фазе на я/2. Напряжение, снимаемое с триггера 15, имеет фазу О и используется для возбуждения исследуемого четырехполюсника 23. Выходное напряжение триггера 14 (с фазой п/2) управляет узлом 17 сдвига и задает такой режим работы реверсивного счетчика 11, при котором счетчик работает по половине периода частоты в режимах сложения и вычитания. - При этом без учета погрешности измерений число импульсов Л , накопленных в реверсивном счетчике за период частоты Q, для фазовых сдвигов пропорционально ф, а

для фазовых сдвигов - $; ср | ; тг пропорционально 9 : - .

Неоднозначность измерений устраняется в предлагаемом устройстве узлом 17 сдвига.

Работа узла сдвига заключается в следующем. Потенциалом триггера 14 управляются логические элементы «И 19, 20. На вторые входы их поступает импульсный сигнал с вентиля 6. Триггеры 21 и 22 перед началом измерений находятся в таких состояниях, в которых на их правых выходах появляются нулевые потенциалы.

Пусть ---. Когда на выходе схемы логического элемента «И 19 оказывается первый импульс, он перебрасывает триггер 21 и блокирует прохождение импульсов через элемент «И 20 на все время измерений. Отрицательный потенциал правого выхода триггера 21 запрещает сдвиг результата в отсчетном устройстве 12.

Пусть -

Тогда по первому импульсу, появляющемуся на выходе элемента «И 20, перебрасывается триггер 22 и блокирует прохождение сигнала через элемент «И 19 на все время изм.ерений. Отрицательный потенциал правого выхода триггера 21 сдвигает результат в отсчетном устройстве 12.

Когда -, результат в отсчетном устройстве остается тем же самым. Если

I 9 I то результат в отсчетном

устройстве инвертируется и прибавляется к

величине Т - .

Перед началом работы фазометра сбрасывают на нуль цифровые узлы кнопкой «Установка О. После запуска по истечении п периодов частоты Q, задаваемых формирователем временной базы, работа фазометра автоматически прекращается.

Среднеквадратичная погрешность, вычисленная по нескольким независимым измерениям, в предлагаемом цифровом фазометре составляет ±0,02°.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь и ампли тудно-импульсный модулятор, а также синхронизатор, формирователь временной базы, вентиль и реверсивный счетчик, соединенный с отсчетным устройством, при этом синхронизатор связан с амплитудно-импульсным модулятором и через формирователь временной базы и вентиль с реверсивным счетчиком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона измерений, в него введены интегратор, ограничитель по минимуму, управляемый источником постоянного напряжения, квадратурная

схема и узел сдвига, причем выход амплитудно-импульсного модулятора соединен с интегратором и ограничителем по минимуму, который своим выходом подключен к одному из входов вентиля, синхронизатор подсоединен к

квадратурной схеме, выход которой связан с узлом сдвига и реверсивным счетчиком, а узел сдвига своим выходом подключен к отсчетному устройству, при этом формирователь временной базы, отсчетное устройство и реверсивный

счетчик соединены с источником сигнала установки «О.

/7

.I