Цифровой фазометр для измерения мгновенного значения сдвига фаз Советский патент 1979 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к области фазовых измерений. Известен цифровой фазометр для измерения мгновенного значения сдвига фаз, содержащий генератор образцовой частоты, ключи, счетчики импульсов, схемы И и ИЛИ и блок управления 1. Недостатком его является сложность и малое быстродействие. Известен другой цифровой фазометр, который содержит генератор эталонной частоты, электронные ключи, счетчики импульсов сдвига фаз и периода, общий счетчик импульсов, блоки схем совпадений, схемы ИЛИ, блок управления, регистрирующий счетчик и делитель частоты 2. Недостатком известного фазометра является невозможность измерения сдвига фаз в каждый период измеряемой частоты, что снижает его быстродействие. Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что цифровой фазометр для измерения мгновенного сдвига фаз, содержащий генератор эталонной частоты, соединенный с первым ключом, второй ключ, блок управления, счетчик импульсов периода, счетчик импульсов сдвига фаз, выход которого соединен с одним из входов блока совпадений, блок сборки сигналов, входы которого соединены с выходами блока совпадений, и регистр памяти, дополнительно снабжен блоком запрета, блоком задержки, блоком перезаписи и триггером переполнения, причем выход генератора эталонной частоты через второй ключ соединен со входом счетчика импульсов периода, один из выходов которого подсоединен через триггер переполнения к первым входам блока управления и бло(а. перезаписи, вторые входы блока перезаписи соединены поразрядно с вторыми выходами счетчика импульсов периода, а его выходы присоединены к счетным входам регистра памяти, выходы которого соответственно подсоединены ко вторым входам бочока совпадений, выходы которого соединены со входами блока сборки сигналов, выход блока сборки сигналов через блок задержки соединен со вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с первым входом счетчика импульсов сдвига фаз, второй выход которого через блок запрета соединен с выходом первого ключа, управляющий вход блока запрета подсоединен ко второму выходу блока управления. На чертеже представлена блок-схема цифрового фазометра. Фазометр содержит генератор эталонной частоты 1, первый ключ 2, блок запрета 3, счетчик импульсов сдвига фаз 4, второй ключ 5, счетчик импульсов периода 6, блок перезаписи 7, триггер переполнения 8, регистр памяти 9, блок совпадений 10, блок сборки сигналов 11, блок задержки 12 и блок управления 13. Работа фазометра происходит в два такта. Сформированный сигнал исследуемой час тоты открывает на время,равное периоду исследуемой частоты, второй ключ 5 и импульсы с эталонного генератора 1 поступают на счетчик импульсов периода 6, количество импульсов, поступившее за период измеряемой частоты, rjo окончании сигнала блоком перезаписи 7 переписывается в регистр памяти 9 в прямом, либо обратном коде в зависимости от положения триггера переполнения 8. Процесс измерения начинается со второго периода измеряемой частоты. Если период измеряемой частоты точно соответствует периоду эталонной частоты умноженной на емкость счетчика 6 периода (Тизм. Т9Т.), т.е. все разряды регистра памяти 9 находятся в состоянии «единица, в счетчик4 записывается число п ш--. где - угол сдвига фаз, -Х- выбранный коэффициент пропорциональности, числовое значение которого равно емкости счетчиков 5 и 6 и регистра памяти 9. В этом случае поправка не вносится. В случае, если период измеряемой частоты меньше указанного выше, счетчик периода 6 будет заполнен не полностью и соответствующие разряды регистра памяти 9 будут находиться в состоянии «ноль.по числу импульсов, недост ающих до полного заполнения. В процессе счета импульсов счетчиком импульсов сдвига фаз 4 в моменты переброса разрядов связанных через блок совпадений 10 с разрядами регистра памяти 9, находящимися в нулевом состоянии, на выходе блока совпадений 10 появятся импульсы, которые через блок сборки сигналов 11, блок задержки 12 и блок управления 13 будут поступать на вход счетчика 4 и суммироваться с импульсами эталонного генератора. В результате в счетчике сдвига фаз зафиксировано то же число импульсов при том же сдвиге фаз. Ошибка не превышает одного импульса при изменении периода в 2 раза; 2-х импульсов - в 4 раза и т. д. В случае, если период измеряемой частоты больше номинального, при измерении периода произойдет переполнение счетчика периода 6 и триггер переполнения 8 перебросится в состояние единица и подготовит блок перезаписи 7 к перенесению в регистр памяти 9 числ в обратном коде и подготовит блок управления 13 и блок запрета 3. В счетчик периода 6 будут продолжать поступать импульсы, количество которых равно увеличению периода от номинала. По окончании периода в регистр 9 переносится число в обратном коде. В процессе измерения сдвига фаз в данном случае в моменты совпадения «единиц в счетчике 4 с «нулями в памяти будет производиться запрещение прохождения импульсов эталонного генератора 1 на вход счетчика, тем самым в результате получим в счетчике 4 то же число, что и при измерении на номинальной частоте. Таким образом перекрытие диапазона измеряемых частот без изменения частоты эталонного генератора при допустимой погрешности не более ±1 импульс равно четырем. При каждом совпадении единицы с нулевым состоянием регистра памяти 9 через блок сборки 11, блок задержки 12 и блок управления 13 эти импульсы будут поступать на вход счетчика 4 и суммироваться с импульсами эталонного генератора, в результате при том же фазовом сдвиге в основной счетчик запишется прежнее количество импульсов. Применение настоящего цифрового фазометра повышает быстродействие за счет измерения сдвига фаз в каждом периоде. Формула изобретения Цифровой фазометр для измерения мгновенного значения сдвига фаз, содержащий генератор эталонной частоты, соединенный с первым ключом, второй ключ, блок управления, счетчик импульсов периода, счетчик импульсов сдвига фаз, выход которого соединен с одним из входов блока совпадений, блок сборки сигналов, входы которого соединены с выходами блока совпадений, и регистр памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен блоком запрета, блоком задержки, блоком перезаписи и триггером переполнения, причем выход генератора эталонной частоты через второй ключ соединен со входом счетчика импульсов периода, один из выходов которого подсоединен через триггер переполнения к первым входам блока управления и блока перезаписи, вторые входы блока перезаписи соединены поразрядно с вторыми выходами счетчика импульсов периода, а его выходы поразрядно присоединены к счетным входам регистра памяти, выходы которого соответственно подсоединены ко вторым входам блока совпадений, выходы которого соединены со входами блока сборки сигналов, выход блока сборки сигналов через блок задержки соединен со вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с первым входом счетчика импульсов сдвига фаз, второй выход которого через блок запрета соединен с выходом первого ключа, управляющий вход блока запрета подсоединен к второму выходу блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 331333, кл. G 01 R 25/00, 1969. 2. Смирнов П. Т. Цифровые фазометры, Л., «Энергия, 1974, с. 26.