Кумулятивный фазометр Советский патент 1976 года по МПК G01R25/00 

счетным входом счетчика уточнения 5, а выход формирователя 2 - с входом «а первого хроиизатора 6, выход которого соединен с входом «8 второго хронизатора 7 и входом «и дискретного фильтра 8. Вход «О дискретного фильтра 8 соединен со старшим разрядом счетчика уточнения 5 и счетным входом делителя 9. Выход информационного сигнала «И дискретного фильтра 8 соединен с входом вычитания «-« реверсивного счетчика 10, а выход опорного сигнала «О фильтра- с входом сложения «+. Выходы разрядов реверсивного счетчика 10 и счетчика уточнения 5 соединены с входами арифметического устройства 11. Выход делителя 9 соединен с арифметическим устройством 11 и входом «а второго хронизатора 7, выход «а которого через схему задержки 12 соединен с входом разрешения записи арифметического устройства 11, выход «в - с входами установки «О реверсивного счетчика 10, счетчика уточнения 5 и делителя 9 и выход «с - со вторым входом схемы И 4. Работа устройства в качестве измерителя разности частоты входных сигналов основана на измерении разности фаз этих сигналов, определяемой как в целых периодах, так и в долях периода, за время измерения, состоящее из двух частей: одна часть есть начальное заранее выбранное число периодов опорной частоты Пон (в случае использования в качестве делителя 9т- разрядного двоичного счетчика целесообразно положить т, А .О г, „ Off ОС - - - он - ос среднее число периодов опорной частоты за время измерения, если минимальная инфорс/ото ), частота /С7мин - мационная вторая часть (An) - меняется от измерения к измерению в пределах Г|)-2А--, (т. е. при в пределах 2Го). Для повышения точности измерения необходимо выбирать . Для точного измерения фазы, измерение должно начинаться одновременно с начальным информационным импульсом и закапчиваться одновременно с конечным информационным импульсом, что легко обеспечивается только при синфазности опорного и информационного сигналов в момент времени, соответствующий начальному информационному импульсу. Таким образом измеряемая величина получается согласно формуле: Atfo-Д.-ц I - 1я - 27.„зм2it.7-oK +Аи) Яр + А/г - Яц Го (ло + А«) где «И о - число целых периодов информационного и опорного сигналов за время измерения; Л/1 - доля периода опорного сигнала к концу измерения. Поскольку знаменатель в формуле (1) не является постоянной величиной, то деление на него осуществляется с помощью разложения дроби в ряд Тэйлора. Взяв два 7о(по + Аи) первых члена разложения, формулу (1) можно переписать: где По-Ди - содержимое реверсивного счетчика 10, Дл - содержимое счетчика уточнения 5, поделенное на 2, где Л - число разрядов этого счетчика; т - число разрядов делителя 9. В случае использования фазометра в качестве измерителя скорости, например, с двухчастотным лазерным интерферометром, измеряемая скорость , где k - коэффици, пропорциональности. Выбирая отношение , t-aw --- - Ю , где р - целое число, можно нелучить отсчет измеряемой скорости в метрических единицах. Работа устройства в качестве измерителя разности частот происходит следующим образом. Опорный UQ и информационный U сигналы (фиг. 2) поступают на формирователи 1 и 2, которые в моменты перехода напряжений |(/о и Ua через нуль формируют импульсы L/i и Uz. Опорные импульсы поступают на умножитель 3, который умножает опорную частоту /о и раз и выдает меандр U. Для обеспечения нормальной работы дискретного фильтра 8 в фазометре используется привязка опорных и информационных импульсов к разным фронтам импульсов умноженной опорной частоты. Хронизатор 6 привязывает информационный импульс к заднему фронту умноженной опорной частоты и полученную последовательность UQ подает на вход «и дискретного фильтра 8. Счетчик 5 срабатывает от положительного фронта импульса, ноступающего с умножителя 3, следовательно, опорные импульсы (U) привязаны к передним фронтам выходных импульсов умножителя 3. коэффициент деления счетчика уточнения 5 равен коэффициенту умножения умножителя и, т. е. частота сигнала U на выходе старщего разряда счетчика уточнения равна частоте /о входного опорного сигнала. С выходов дискретного фильтра 8 на реверсивный счетчик 10 поступают импульсы so и и&„, имеющие частоту, равную разности частот сигналов, поступающих на его входы, причем при частота U& равна /и- /о, а частота нулю, при /и /о частота 8о равна /о-/и, а частота Us - нулю. Таким

образом, при использовании дискретного фильтра на реверсивный счетчик поступают сигналы с частотой (/о-/и), а в случае отсутствия фильтра они поступают с частотой

(fo+fu).

Отметим, что диаграммы на фиг. 2 построены для случая, когда , . Начало измерения связано с приходом импульсов последовательности /77, которые устанавливают «О в реверсивном счетчике 10, счетчике уточнения 5 и делителе 9. Установка «О счетчика уточнения обеспечивает синфазность в этот момент времени информационного сигнала С/б и вспомогательного опорного сигнала С этого момента в реверсивном счетчике 10 надапливается разность По-Иц. После поступления со счетчика уточнения 5 на делитель 9 2™-1 импульсов во всех разрядах делителя 9 будут «1 и на выходе делителя появляется сигнал Ьд, который поступает на вход «а второго хронизатора 7 и дает ему команду выделить из информационной последовательности UQ два рядом стоящих импульса, первый из которых является конечным для текущего цикла измерения, а второй - начальным для следующего цикла измерения.

Если в момент прихода конечного импульса цикла измерения выходной сигнал делителя 9 равен «1, то время этого цикла измерения меньще То 2. и М М-1; если же в этот момент сигнал равен «О, то время измерения больше 70-2™ и . Первый выделенный хронизатором 7 информационный импульс f/7 через задержку, равную времени установления показания в реверсивном счетчике 10 и счетчике уточнения 5, поступает на вход записи содержимого обоих счетчиков в регистр арифметического устройства 11. При этом с момента прихода конечного импульса и до нрихода начального импульса с выхода «с хронизатора 7 на вход схемы И 4 поступает сигнал, запренхающий прохождение импульсов с умножителя Зна счетчик уточнения 5. Как показано на фиг. 2, после прихода конечного импульса 2 () в счетчике уточнения содержится число «О (см. последовательность U), а после прихода конечного импульса 4 в счетчике уточнения содерж1ггся число «2. В первый цикл измерения (от импульса 1 UT до импульса 2 UT на реверсивный счетчик поступило два опорных импульса 8, таким образом за время Tf, (З-р) разность приращений фаз опорного н информационного сигналов составила 2я(2-|-0). Во второй цнкл измерения

(от импульса 3 LJj до импульса 4 f/7a) на вход вычитания реверсивного счетчика 10 поступило три информационных импульса, следовательно, в старшем знаковом разряде

этого счетчика содержится «1, которая дает команду переписать показания реверсивного счетчика и счетчика уточнения в обратном коде и считать их со знаком «минус, таким образом за время Го (3-f 0,5) разность приращений фаз составила -2я (2+0,25).

Для работы устройства в режиме измерения разности фаз нужно установить в начальной точке измерения нулевое показание прибора, для этого необходимо дать возможность устройству соверщить в этой точке хотя бы один цикл измерения частоты. При этом вспомогательная онорная последовательность Ls окажется синфазной с информационной носледовательностью U. После

этого необходимо отключить все выходы хронизатора 7, а вход схемы задержки 12 соединить с выходом хронизатора 6, тем самым содержимое счетчиков 5 и 10 будет записываться в регистр арифметического устройства

с каждым информационным импульсом.

Формула изобретения

Кумулятивный фазометр, содержащий формирователи, выход одного из которых соединен с первым хронизатором, реверсивный счетчик, счетчик уточнения и схему задержки, выходы которых подключены к арифметическому устройству, и второй хронизатор, один

из выходов которого подключен к входу схемы задержки, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и измерения разности частот в.ходных сигналов, он снабжен умножителем, логической схемой

И, дискретным фильтром, делителем, причем вход умножителя соединен с выходом второго формирователя, а выход - со вторым входом первого хроннзатора и через логическую схему И с одним из входов счетчика уточнения,

один из выходов которого нодключен к одному из входов дискретного фильтра и через делитель нодключен к арифметическому устройству и к одному из входов второго хроннзатора, второй вход второго хронизатора присоединен к выходу первого хронизатора и второму входу дискретного фильтра, второй выход подключен к вторым входам реверсивного счетчика уточнения и делителя, третий его выход соединен со вторым входом логической схемы «И, выходы дискретного фильтра соединены с входами реверсивного счет иг.

Фиг. 2