Цифровой фазометр для измерения мгновенного сдвига фаз Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначеио для измерения фазы электрических колебаний низких и инфранизких частот.

Известен цифровой фазометр для измерения мгновенного значения сдвига фаз, содержащий формирующие устройства, электронные ключи, схему совпадения, счетчики, делитель частоты, схемы ИЛИ, блоки схем совпадеиий, генератор квантующих импульсов и блок управления.

Р1едостатками цифрового фазометра являются его сложность и значительное время измерений.

Известен другой цифровой фазометр, снабженный схемой определения отнощения временных интервалов, построенной на двоичном счетчике сдвига фазы, двоичным счетчиком импульсов периода, общим двоичным счетчиком импульсов, двумя блоками схем совпадений и двумя схемами ИЛР1, при этом вход регистрирующего счетчика через первую схему ИЛР1 соединен с выходом первого блока схем совпадений, управляющие входы которого подключены к двоичному счетчику импульсов сдвига фазы, его сигнальные входы - к общему двоичному счетчику импульсов, к которому параллельно подключены сигнальные входы второго блока схем совпадений, а управляющие входы этого блока подключены к

двоичному счетчику импульсов периода, причем выход второго блока схем совпадений через вторую схему ИЛИ подключен к делителю частоты, а блок управления подсоединен к

управляющему входу схемы И 2.

Недостатками известного устройства являются зависимость точности измерения от коэффициента деления делителя частоты, сложность устройства вследствие необходимости

применения двух блоков схем совпадения, отдельного счетчика результата.

С целью упрощения и повышения точности измерения в устройство, содержащее формирователи управляющих и.мпульсов, соединенные

по выходам с ключом, второй вход которого через управляющий ключ соединен с двоичным счетчиком импульсо;з периода, генератор образцовой частоты, выход которого присоедииен к т)етьему входу ключа, второму входу

управляющего ключа и одному из входов логического элемента И, блок управления, выходы которого подключены соответственно к четвертому входу ключа, второму входу логического элемента И и управляющему входу

управляющего ключа, двоичный счетчик, вход которого подсоединен к выходу логического элемента И, блок элементов совпадений, каждый из сигнальных входов которого соединен соответственно с выходом двоичного счетчика,

при этом выходы двоичного счетчика импульсов периода подсоединены к управляющим входам блока элементов совпадений и через логический элемент ИЛИ - к делителю частоты, введен реверсивный счетчик, один из входов которого соединен с выходом делителя частоты, а другой - с выходом ключа, а выход реверсивного счетчика соединен с входом блока управления. На чертеже представлена блок-схема цифрового фазометра для измерения мгновенного значения сдвига фаз. Фазометр содержит первый и второй формирователи 1 и 2 управляющих импульсов, ключ 3, управляющий ключ 4, логический элемент 5, генератор 6 образцовой частоты, двоичный счетчик 7, блок 8 элементов совпадений, логический элемент ИЛИ 9, делитель частоты 10, реверсивный счетчик 11, двоичный счетчик 12 импульсов периода и блок 13 управления. В исходном состоянии ключи 3 и 4 закрыты, а с одного из входов элемента И 5 снят сигнал открытия, формирователи 1 и 2 управляющих импульсов из входных сигналов Ui и в моменты прохол дения мгновенных значений напряжений через нуль выдают управляющие импульсы, которые открывают ключ 3 на время, пропорциональное измеряемому сдвигу фаз. Одновременно управляющие импульсы с формирователя 2 открывают ключ 4 на время периода Тх входного сигнала t/2, а затем ключи 3 и 4 закрываются сигналом с блока 13 управлення на время периода Тх входного сигнала Hz. После этого ключи 3, 4 закрываются сигналом с блока 13 на время второго цикла измерения, в течение которого происходит автоматическое преобразование результата измерения нромежутка времени т в циф|)овой отсчет, представленный непосредственно в единицах измерения угла сдвига фаз. Измерение промежутка т происходит путем его заполнения квантующими импульсами от генератора образцовой частоты через открытый ключ 3, число которых вычитается реверсивным двоичным счетчиком И, а измерение периода Т входного сигнала происходит путем его заполнения квантующими импульсами от генератора 6 через открытый управляющий ключ 4, число которых подсчитывается счетчиком 12. Число импульсов, поступающих на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, составляетЛ .: - , где Го - нериод квантующих импульсов. Число импульсов , подсчитанное счетчиком 12, равно Во время цикла е блока 13 на один из входов элемента И 5 поступает сигнал, при этом квантуюпц1е имнульсы с генератора 6 поступают на вход счетчика 7. Суммарная частота элемента ИЛИ 9 равна где - числовая емкость счетчика 12; /о - частота генератора 6. Частота импульсов на выходе делителя частоты 10 равна f - 1 3,6-10 где 3,6-10™ - коэффициент деления делителя 10 частоты. С выхода делителя 10 импульсы с частотой следования /а поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. С приходом импульсов он переполняется. Импульс переполнения поступает на блок 13, который снимает сигнал с одного из входов элемента И 5, который открыт на время 3,6.10., К B, j Число подсчитанных импульсов в цифровом счетчике 7 л ,,6.lO./v,. , т. е. равно непосредственно сдвигу фаз в градусах. Таким образом, предлагаемое устройство проще известных и обладает более высокой точностью, т. е. точность его работ не зависит от коэффициента деления делителя частоты. Формула изобретения Цифровой фазометр для измерения мгновенного сдвига фаз, содержащий формирователи управляющих импульсов, соединенные по выходам с ключом, второй вход которого через управляющий ключ соединен с двоичным счетчиком импульсов периода, генератор образцовой частоты, выход которого присоединен к третьему входу ключа, второму входу управляющего ключа и одному из входов логического элемента И, блок управления, выходы которого подключены соответственно к четвертому входу ключа, второму входу логического элемента И и управляющему входу управляющего ключа, двоичный счетчик, вход которого нодсоединен к выходу логического элемента И, блок элементов совпадений, каждый из сигнальных входов которого соединен соответственно с выходом двоичного счетчика, нри этом выходы двоичного счетчика импульсов периода подсоединены к управляющим входам блока элементов совпадений и через логический элемент ИЛИ - к делителю частоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерения, в него введен реверсивный счетчик, один из входов которого соединен с выходом делителя частоты, другой - с выходом ключа, а выход реверсивного счетчика соединен с входом блока управления.