Цифровой фазометр мгновенных значений Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

Изобретение отпосится к области измерительной техники и может быть иснользовано при измерении как мгновенных фазовых сдвигов, так и статистических характеристик флуктуации фазы сигналов.

Известны фазометры с промежуточным время-нмпульсиым преобразователем, в которых мгновенный фазовый сдвиг преобразуется в пронорциональныи ему интервал времени. Такие фазометры имеют формирователь интервала времени, эталоиныи генератор, управляемый вентиль, счетчик импульсов и регистрируюпл.ее устройство .

Иодобпое построение фазометров позволяет с помощью их измерять либо текущее мгновенное значение фазовых сдвигов, либо среднее значение фазового сдвига в течение выбранного цикла измерения.

Паиболее близким по технической сущности является цифровой инфранизкочастотпый фазометр-частотомер, содержащий формирователь и блок управления, выход и вход которых объединены. Кроме того, он имеет управляемые вентили, два счетчика импульсов, поразрядпо связанных между собой с помощью схемы переноса, эталонный генератор и регистрирующее устройство 2J.

В известном фазометре-частотомере весь цикл измерения разбит на отдельные такты, в нервом из которых проводится анализ частоты

входных сигналов. Затем измеряется мгновей ное значение фазового сдвига и в течение многих периодов колебания входных сигналов длится ариф.метическая операция, связанная с вычислением результата измерения. При зто.м фазовый сдвиг в момент вычислений может существенно изменить свою величину и даже достичь .максимального значения, однако, фазо.метр-частотомер на это не реагирует.

Цель пзооретеипя - измерение максимального .мгновенного зиачепия сдвига фаз.

Для этого в цифровой фазометр мгновенных зпачений, содержащий формирователь и блок управления, выход и вход которых объединены и подключены ко входу цепочки, состоящей из последовательно подключенных управляе.мых вептилей, эталонный генератор, подключенный ко второму входу первого вентиля уномянутой ценочкп, регистрирующее устройство и два счетчика импульсов, введены схема сравнения кодов и триггер, раздельный вход которого связан с выходом блока управления п со вторы.м входом первого счетчика, нри это.м схема сравнения кодов соединена своими равнозначными входами с выхода.ми однои.менных разрядов обонх суммирующих счетчиков импульсов, вход каждого из которых пспосрсдствсино связан с выходом соответствующего вентиля, а выход схемы сравнения кодой со иходом триггера, соединенного по выходу со вторым входом второго вентиля.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового фазометра мгновенных значений; на фиг. 2 - временные диафрагмы, ноясняющие работу устройства.

Цифровой фазометр мгновенных значений содержит формирователь 1 и связанный с ним блок 2 управления, эталонный генератор 3, последовательно включенные управляемые вентили 4 и 5. К свободному входу вентиля 4 подключен эталонный генератор 3, а к свободному входу вентиля 5 нодключен выход триггера 6, имеющего раздельные входы. Суммирующие счетчики 7 и 8 поразрядно связаны меладу собой с номощью схемы 9 сравнения кодов, кроме того, к счетчику подключено регистрирующее устройство 10.

Формирователь 1 представляет собой устройство, которое формирует временный интервал в (см. фиг. 2), пропорциональный мгновенному фазовому сдвигу между исследуемым а и опорным б колебаниями. Иа этом же чертеже импульсы г поясняют работу блока 2 управления.

Схема 9 построена таким образом, что высокий потенциал напряжения на ее выходе имеет место только тогда, когда счетчиками 7 и а зафиксировано одинаковое число имнульсов. В противном случае схема 9 выдает нулевой нотенциал.

С целью четкого изложения носледующего материала обозначают нулевой нотенциал логическим нулем (лог. «О), а высокий потенциал- логической единицей (лог. «1).

Ь исходном состоянии, когда на входы фазометра сигналы не ностунают, управляемый вентиль 4 закрыт лог. «О с выхода формирователя 1, а управляемый вентиль 5 открыт лог. «1 с выхода триггера б. В суммирующие счетчики 7 и S записано чнсло, равное нулю. 11 как результат этого, на схему 9 с идентичных разрядов счетчиков 7 и 8 поступают потенциалы одинаковой величины. При этом на выходе схемы 9 присутствует лог. «1.

При поступлении исследуемого сигнала и опорного колебания на входы формирователя 1, на выходе носледнего появляется импульс в (фиг. 2). Этот импульс поступает в блок управления 2 и открывает вентиль 4. Через открытые вентили 4 и 5 импульсы эталонного генератора 3 подсчитываются счетчиками 7 и 8. После окончания импульса в вентиль 4 закрывается, и работа счетчиков 7 и 8 прекращается. В этот момент времени блок унравления 2 выдает сигнал г (фиг. 2), который устанавливает счетчик 7 в исходное состояние и перебрасывает триггер 6 в другое устойчивое состояние. Триггер 6 закрывает вентиль 5. Такие образом, в течение одного периода колебаний исследуемых сигналов в счетчик 8 оказывается записанным число импульсов, пропорциональное мгновенному значению фазового сдвига.

Во второй период колебаний исследуемых

сигналов формирователь 1 вновь вырабатывает импульс напряжения, длительность которого пропорциональна новому мгновенному значению сдвига фаз. Этот импульс поступает в блок управления 2 и открывает вентиль 4. Теперь уже работает только счетчик импульсов 7, так как в предыдущий момент времени лог. «О с выхода триггера 6 закрывает вентиль 5. Такое состояние триггер б сохраняет до тех нор, нока на его раздельный вход не поступит лог. «1 с выхода схемы 9. Как только счетчико.м 7 будет зафиксировано число импульсов, равное предыдущему результату измерения, схема сравнения кодов 9 опрокидывает триггер 6. Вентиль 5 открывается, происходит дозапись импульсов в счетчик 8. После окончания импульса в (фиг. 2) вентиль 4 закрывается, и работа счетчиков 7 и 8 прекращается. Блок управления 2 виовь выдает сигнал г (фиг. 2), который устанавливает счетчик 7 в исходное положение и опрокидывает триггер 6. Количество импульсов, дозаиисанное в счетчик 8, пропорционально увеличению мгновенного фазового сдвига по сравнению с предыдущим значением.

Если носледующее значение мгновенного фазового сдвига оказывается меньще предыдущего, то схема сравнения кодов 9 не воздействует на триггер 6. Количество импульсов, зафиксированное в счетчике 8, не изменяется. Таким образом, устройство обеспечивает измерение мгновенных фазовых сдвигов с регистрацией максимального из них в течение выбранного цикла измерения.

Цифровой фазометр мгновенных значений выгодно отличается от прототииа, так как обладает расщирениыми функциональными возможностями. Данным фазометром можно измерять как текущее значение, так и максимальное мгновенное значение сдвига фаз. Причем расщирение функциональных возможностей фазометра связано с упрощением его схемы но сравнению с известны.м. В данном фазометре отсутствует делитель частоты, а сложный блок управления, содержащий реверсивный счетчик импульсов, заменен простым одновибратором.

Формула изобретения

Цифровой фазометр миговеиных значений, содержащий формирователь и блок управления, выход и вход которых объединены и нодключены ко входу цепочки, состоящей из последовательно включенных управляемых вентилей, эталонный генератор, подключенный ко второму входу первого вентиля упомянутой цепочки, регистрирующее устройство и два счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью измерения максимального мгновенного значения сдвига фаз, в него введена схема сравнения кодов и триггер, раздельный вход которого связан с выходом блока управления и со вторым входом первого счетчика, при этом схема сравнения кодов соединена своими равнозначными входами с выходами

одноименных разрядов обоих суммирующих счетчиков импульсов, вход каждого из которых непосредственно связан с выходом соответствующего вентиля, а выход схемы сравнения кодов - со входом триггера, соединенного по выходу со вторым входом второго вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №363932, кл. G 01R 25/00, 02.06.70.

2.Авторское свидетельство СССР №489485, кл. G 01R 25/00, 1965.

Ш. П..ПП

V7 V V