Цифровой фазометр Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

1

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике.

Известен цифровой фазометр, который содержит входные формирователи опорного канала, устройство сравнения кодов, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь фаза-код, устройство статической обработки, устройство передачи кода и обеспечивает повышение точности измерения фазы при наличии шумовых помех l .

Недостатком данного фазометра является то, что в нем статически обрабатываются данные за несколько периодов измеряемого сигнала, причем поступают данные на устройство статической обработки один раз в каждый период измеряемого сигнала. В связи с этим исключается использование статической обработки при измерении фазы однократных сигналов и существенно удлиняется время измерения фазы периодических сигналов.

Целью изобретения является повышение точности измерения фазы на интервале в один период измеряемого сигнала

Цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий формирователь опорного канала, устройство сравнения

кодов и аналого-цифровой преобразователь, введены накапливающий сумматорвычитатель, генератор импульсов отсчета фазы, кольцевой счетчик начальной установки фазы, счетчик-формирователь угловых интервалов и регистр фазы при этом выход генератора импульсов отсчета фазы через один из входов счетчика-формирователя угловых интервалов соединен с первьям входом накапливающего сумматора-вычитателя и через последовательно соединенные кольцевой счетчик начальной установки фазы, устройство сравнения кодов и счетчик-формирователь угловых интервалов - со вторым входом накапливающего сумматоравычитателя, другой вход устройства сравнения кодов подключен к третьему входу накапливающего сумматора-вычитателя и выходу регистра фазы, входы которого соединены соответственно с выходом накапливающего сумматора-вычитателя и одним из выходов счетчика-формирователя угловых интервалов, соединенного с четвертым входом накапливающего сумматора-вычитателя, пятый вход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен ко входу цифрового фазометра по шине измеряемого канала.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит формирователь 1 опорного канала, вход которого соединен с шиной 2 сигнала опорного канала, генератор 3 импульсов отсчета фазы, кольцевой счетчик 4, начальной установки фазы, счетный вход 5 которого соединен с выходом генератора 3, кодовый вход соединен с внешними шинами 6 кода начальной установки фазы и вход 7 стробирования записи кода соединен с выходом формирователя 1, устройство сравнения кодов 8, один вход которого соединен с выходом кода счетчика 4, регистр фазы 9, выход которого соединен с другим входом устройства сравнения кодов 8, счетчик-формирователь 10 угловь1х интервалов, счетный вход 11 которого соединен с выходом генератора 3 и вход начала счета 12 соединен с выходом устройства сравнения кодов 8, накапливающий сумматор-вычитатель 13, аналого-цифровой преобразователь 14, вход которого соединен с измеряемым каналом 15, а выход соединен с пятым (кодовым) входом 16 накапливающего сумматора-вычитателя 13, первый вход накапливающего сумматора-вычитателя для стробирования накопления по кодовому входу 16 соединен с выходом 17 импульсов интервалов накопления счетчика-формирователя 10 угловых интервалов, второй вход {вход коммутации знака операции) накапливающего сумматора-вычитателя 13 соединен с выходом 18 сигнала интервала вычитания счетчика-формирователя Ю угловых интервалов, третий (кодовый) вход 19 на капливающего сумматора-вычитателя 13 соединен с выходом регистра фазы 9, четвертый вход накапливающего сумматора-вычитателя для стробирования суммирования по кодовому входу 19 и последующей установки в нуль накапливающего сумматора-вычитателя 13 соединен с выходом 20 импульса окончания М циклов счетчика-формирователя 10 угловых интервалов, выход накапливающего сумматора-вычитателя 13 соединен с кодовым входом регистра фазы 9и вход стробирования записи кода в регистр фазы 9 соединен с выходом 20.

После выдачи импульса начала отсчета фазы опорного канала, соответствующего числу импульсов т|дфзадержки начала формирования и фазовому сдвигу начала фopмиpoвaнияЧJ ф , устройство сравнения кодов 8 запускает счетчик-формирователь 10 угловых интервалов по входу 12 Значения У„ф и Лдф описываются формулами

(1)

р на /

С2) f

где ф-р - значение кода в регистре фазы 9;

Фду - значение кода начальной установки фазы на шинах 6;

Ьд - период следования импульг сов генератора 3;

V - частота измеряемого сигнала.

После запуска фазометра сч-етчикформирователь 10 угловых интервалов путем подсчета импульсов генератора 3 формирует импульсы интервалов накопления через число подсчитываемых импульсов, соответствующих К угловым градусам в интервалах от 0°до (180°- 2Д) и от 180до (360°- 2Л) , где Д боль,ше нуля и меньше 90°, образуя таким образом две пачки равного числа импульсов за один период измеряемого сигнала с интервалом между ними, соответствующим сдвигу 2U1 угловых градусов.

Импульсы интервалов накопления инициируют суммирование кодов мгновенного значения напряжения измеряемого канала, поступающих от аналого-цифрсЗвого преобразователя 14 на вход 16 накапливающего сумматора-вычитателя 13, причем коды амплитуд в интервале от 0° до (180°- 2й) суммируются со знаком минус в соответствии с сигналом интервала вычитания, подаваемого с выхода 18 на вход коммутации знака операций накапливающего сумматора-вычитателя 13. Еслийачки импульсов интервалов накопления расположены не симмет5рично относительно максимума измеряемого сигнала, а именно, сдвинуты с опережением (запаздыванием), то накопленная сумма будет иметь положительный . (отрицательный) знак и пропорциональна сдвигу. Эта сумма продолжает на0капливаться в течение М циклов (периодов измеряемого напряжения). После окончания М циклов по импульсу с выхоца 20 накапливающий сумматор-вычитатель 13 складывает накопленную сумму

5 со значением кода, содержащимися в регистре фазы 9, скорректированный код переписывается в регистр фазы 9 и накапливающий сумматор-вычитатель обнуляется. Таким образом, в соответствии

0 с формулой (1), сдвигается начало формирования пачек импульсов интервалов накопления Ч относительно импульса начала отсчета фазы опорного канала и, следовательно, максимума

5 измеряемого сигнала, отслеживается симметричное формирование двух пачек импульсов интервалов накопления относительно максимума измеряемого сигнала, а в регистре фазы 9 содержится

60 код фазы измеряемого сигнала.

Значение фазы определяется выражением

U)

Р-П-, - аЩ

Ч

Pi

1

PJ.-H

м-е

SO ° - 2 U

е 2

с) К

где М - количество циклов иэмерения;

fpj - значение кода в регистре фазы после j I -ой коррекции;

Uj, - мгновенные значения напряжения измеряемого сигнала;

t - число импульсов интервалов накопления за один период измеряемого сигнсша;

ct - коэффициент пропорциональности ;

К - угловой интервал накопления.

Таким образом, данный фазометр позволяет повысить точность измерения фазы на интервале в один период измеряемого сигнала и повысить скорость измерения фазы.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий формирователь опорного канала, устройство сравнения кодов, аналого-цифровой преобразователь, отличаюиийс; я тем, что, с целью повышения точности измерения фазы на интервале в один период измеряемого сигнала, в него дополнительно введены накапливающий сумматор-вычитатель, генератор импульсов отсчета фазы, кольцевой счетчик начальной установки фазы, счетчик-формирователь угловых интервалов и регис фазы, при этом выход генератора им пульсов отсчета фазы через один из {входов счетчика-Формирователя угловых интервалов соединен с первым входом накапливающего сумматора-вычитателя и через последовательно соединенные ;кольцевой счетчик начальной установки |фазы, устройство сравнения кодов и счетчик-формирователь угловых интервалов - со вторым входом накапливающего сумматора-вычитателя, другой вхо устройства сравнения кодов подключен к третьему входу накапливающего сумматора-вычитателя и выходу регистра фазы, входы которого соединены соответственно с выходом накапливающего сумматора-вычитателя и одним из выходов счетчика-1формирователя угловых интервалов , соединенного с четвертым входом накапливающего сумматора-вычитателя, пятый вход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен ко входу цифрового фазометра по шине измеряемого канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

16

}1

18

10

f3

го

19