Цифровой низкочастотный фазометр Советский патент 1979 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для определения величины фазового сдвига инфранизких частот. известен цифровой инфранизкочастотный фазометр - частотомер, содержащий суммирующий и вычитающий счетчики, ключи, генератор опорной частоты и блок управления 1. Недостатком этого устройства явля ется то, что процесс измерения фазы начинается лишь по окончании одного периода исследуемых сигналов и длится после этого некоторое время, что снижает его быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является цифровой фазометр,., содержащий форми рователь импульсов, соединенный через триггер с первым входом элемент И, второй вход которого соединен с генератором, первый счетчик, выходы которого соединены с первой группой схем переноса, второй счетчик, соединенный поразрядно второй группой схем переноса с третьим счётчиком, выход которого соединен с входом пер вого счетчика и импульсными входами второй группы схем переноса 2. Недостатком устройства является сложность, так как обработка информации производится в параллельном и в последовательном коде, и имеются два режима .работы, определяемые величиной временного сдвига исследуемых напряжений. Цель изобретения - упрощение устройства. Это достигается тем, что цифровой фазометр,., содержгидий формирователь импульсов, соединенный через триггер с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с генератором, первый счетчик, выходы которого соединены с первой группой схем переноса, ВТОРОЙ счетчик, соединенный поразрядна второй группой схем переноса с третьим счетчиком, выход которого соединен с входом первого счетчика и импульсными.входами второй группы схем переноса,, снабжен дополнительным счетчиком, элементом И и триггером, причем счетный вход дополнительного счетчика подключен к генератору импульсов, выходы которого соединены с дополнительным злементом И, Bfjixo.n. которого связан с дополнлтельным триггером и импульсными входами первой группы схем пере носа, выходами подключенными к установочным .входам дополнительного счет чика, выход дополнительного триггера связан с управляющим входом дополнительного счетчика, счетным входом второго счетчика и третьим входом элемента И, выход которого соединен с третьим счетчиком Функциональная схема цифрового фазометра представлена на чертеже. Он содержит фop fflpoвaтeль 1 импульсов, генератор 2 импульсов, триггеры 3 и 4, элементы И 5 и 6, группы схем 7 и 8 переноса, счетчики 9-12. Триггер 3 формирует временной сдвиг между иccлeдye ы и напряженияMil. Элемент И б управляет переносомчисла из счетчик а 10 в счетчик 9 с помощью группы переноса 7.-Счетчик 1 регистрирует текущее значение фазово го сдвига f(Tj) в требуемой размерности, где Tji - время измерения. Триггер 4 формирует интервалы ЛТ приращение времени измерения и управ ляет режимом работы счетчика 9 (когд на его прямом выходе сигнал о, счетчик 9 работает в режиме сложения, а когда сигнал - в режиме вычитани Счетчик 12 хранит значение f, количество разрядов этого счетчика выбир ется,- исходя из требуемой точности. Устройство работает следующим обр зом. Команда начальная установка поступает с формирователя 1 в момент перехода напряжения U-i через нулевое значение (шины команды начальной установки на чертеже не показаны). Эта команда устанавливает триггеры 3 и 4 в нулевое состояние, счетчик 12 обнуляется,в счетчик 11 записывается число -1, где г - количество разрядов счетчика 11, а в счетчики 10 и 9 записывает число (ЬЗбО, где Ь - ве личина, обратная дискретности отсчета фазы. Момент поступления команды начальная установка - момент начала измерительного интервала Т. Им пульсы с генератора 2 поступают на вход элемента И 5, на двух других его входах запрещающие потенцигшы с выходов триггеров 3 и 4. Импульсы с выхода генератора 2 поступают также на вход счетчика 9, имеющего полную емкость N и работающего в режиме ело жения Как только на вход счетчика 9 поступит (N-(ЬЗбО) импульсов, счетчик переполнится иобнулится. Элемент И б дает разрешение на ввод кода числа рЗбО из счетчика 10 в счетчик 9 и формирует сигнал, который установит триггер 4 в состояние l. Триггер 4 устанавливает счетчик 9 в режим вычитания. Следов-ательно, после поступления следующих 360 импульсов на вход счетчика 9, он 64 вновь обнулится, элемент И 6 сформирует второй сигнал, в счетчик 9 вновь будет загшсано шсло ЬЗбО, триггер 4 возвратится в состояние О. При этом в счетчике 12 запищется первый импульс с триггера 4, т.е. . Таким образом, триггер 4 формирует временной интервал ДТ, определяемый суммарным временем работы счетчика 9 на сложение и вычитание, т.е. временем, за которое поступит с генератора 2 в счетчик 9 Ыимпульсов. Процесс повторяется до момента перехода напряжения Ug через нулевое значение. Формирователь импульсов 1 . Сигнал установит триггер 3 в последнего разрешает прохождение импульсов генератора 2 через элемент И 5 на счетчик 11. Допустим, что импульс с формирователя импульсов 1 поступил на триггер 3 в момент, .совпадающий с окончани- . ем какого-то промежутка дТ. в этот момент фазовый сдвиг определяется выражениемS(Tx) fb2.SO что и зафиксировано в счетчикв 10. Импульсы с генератора суммируются в счетчике 9, но через элемент И 5 не проходят - запрет с триггера 4. Как только на вход счетчика 9 поступит N-fb360 импульсов, он обнулится, элемент И 6 сформирует сигнал, по которому в счетчик 9 будет переписано число ЬЗбО из счетчика 10 и этим же сигналом триггер 4 установится в и разрешит прохождение импульсов генератора 2 через элемент И 5. Счетчик 9 переводится в режим вычитания. Первый же импульс генератора 2, поступающий на вход счётчика 11 через элемент И 5, переполнит его, импульсом переполнения в счетчик 11. из счетчика 12 вводится обратный код числа Т)(, а в счетчик 10 записывается число рЗбО-1. Поступление следующих Tj + 1 импульсов на вход счетчи-ка 11 приводит к появлению второго импульса переполнения на его выходе, по которому в счетчике 11 вновь установится обратный код числа Tj, а в счетчике 10 будет зафиксировано число }ЬЗбО-2. Следовательно, на вход счетчика 12 за каждый интервал лТ поступает один импульс. На вход счетчика 11 за каждый интервал ДТ поступает i4(T) импульсов. Счетчик 11 осуществляет деление этих импульсов на число , результат деления поступает на .вычитающий Вход счетчика 10, где будет находиться новое значение фазового сдвига (Т,у)+1, При обнулении счетчика 10 сигнал с него поступает на триггер 3, устанавливая этот триги запрещая прохождение импульсов через элемент -И 5, т.е. дальнейшее вычитание импульсов из счетчика 10 прекратится. Триггер 3 также устанавливается в О сигналом с формирователя 1 при переходе напряжения и через нулевое значение - момент окончания измерительного интервала Т. Для обеспечения точности измерения сдвига фаз не менее 1/()ВО всем диапазоне частот, частота генератора 2 выбирается из условия , -Ыр., где f fncy; максимальная частота измеряемых колебаний. Технико-экономический эффект пред лагаемого устройства заключается в упрощении и повышении его надежност при сохранении требуемого быстродействия и точности. Формула изобретения Цифровой низкочастотный фазометр содержащий формирователь импульсов, соединенный через, триггер с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с генератором, первый счетчик, выходы которого соединены с первой группой схем переноса, второй счетчик, соединенный поразрядно второй группой схем переноса с тре- / тьим счетчиком, выход которого соединен с входом первого счетчика и импульсными входами второй группы схем переноса., отличающийся тем, что, с целью упрощения, он снабжен дополнительными счетчиком, элементом И и триггером, причем счетный вход дополнительного счетчика подключен к генератору импульсов, выходы которого соединены с дополнительным элементом И, выход последнего связан с дополнительным триггером и импульсными входами первой группы схем переноса,- выходами подключенными к установочным входам дополнительного счетчика, выход дополнительного триггера связан с управляющим входом дополнительного счетчика, счетным входом второго счетчика и третьим входом элемента И, выход которго соединен с третьим счетчиком. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 189485, кл. G 01 R 25/00, 1.964. 2. вторское свидетельство СССР № 308381, кл. G 01 R 25/00, 1969.