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

(54) ЦИФРОВОЙ СЛЕДЯЩИЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к электрическим измерительным устройствам и может быть использовано при нсоб.ходимости непрерывного слежения за разностью фаз двух электрических гармонических колебаний с нахождением и выдачей приращений в реальном масштабе времени, например в фазовых радиогеодезических и радионавигационных системах. Известен цифровой фазометр, содержа ций генератор опорных импульсов, делитель, счетчики, ключи и элементы совпадений 1. Недостатком этого фазометра является невозможность получения следящего режима без значительных изменений схемы. Наиболее близким к данному изобретению является устройство, которое содержит генератор измерительных импульсов, формирователь мерных интервалов (между смежными переходами через ноль в одном направлении измеряемого и опорного входных сигналов), делитель на N, где N - основание выбранной системы единиц измерения разности фаз, делитель с переменным коэффициентом деления, состоящий из измерительного реверсивного счетчика емкостью N, поразрядно соединенного через ключи параллельного переноса с установочными входами линейного счетчика той же емкости Ы,и ключ для заполнения мерного интервала измерительными импульсами 2. Недостатком этого фазометра является то, что если диапазон изменения разности фаз входных сигналов превыщает полный угол (360°) и она совершает скачок (переход) из 360° в 0° (или наоборот), получая приращение (положительное или отрицательное) в один фазовый цикл, результат измерения разности фаз, получающийся в реверсивном счетчике, такого перехода 360-0° (или наоборот) не соверщает, а пробегает в обратном направлении изменения разности фаз входных сигналов, и приращений целого числа фазовых циклов реверсивный счетчик не выдает. Другим недостатком является малое быстродействие при небольших расхождениях между входной разностью фаз и результатом измерения. Цель изобретения - расширение диапазона и повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой следящий фазометр, содержащий генератор измерительных импульсов, формирователь мерных интервалов, выходы которых с()едннер{ы соответственно с первым и вторым входами .первого ключа, делитель на N, вход которого соединен с первым входом первого ключа, реверсивный счетчик, соединенный через ключи параллельного переноса с одними из входов линейного счетчика, выходы которого нрисоедннены к входам элемента еовпадений, введены первый и второй делитель на М, линия задержки, второй и третий ключ и элемент запрета, причем выход делителя на N через первый делитель на М соединен ео входом лннни задержки, выход которой связан с унравляюнхим входом к.мючей параллельного переноса и через элемент запрета с первыми входами второго и третьего ключей, вторые входы которых присоединены к второму и третьему выходам линейного счетчика, а выходы - к первому и второму входам реверсивного счетчпка, выхОлТ, элемента еовпаденпй соединен с управляющим входом элемепта запрета, вьгход первого ключа через второй делитель па /И ирисоедипеп к угфавляю1цему входу линейного счетчика. Блок-схема предлагаемого устройства приведена на чертеже. Устройство содержит генератор измерителып)1х импульсов 1, делитель на N2, формирователь мерных интервалов 3, первый ключ 4, реверспвный счетчик 5, ключи параллельного нереноса 6, линейный счетчик 7, второй и третий ключи 8 и 9, ли1П1ю задержки 10, пе) и второй делители на /И 1 1 и 12, э.чемепт совпадений 13, эле.мер1т запрета 14. Особенностью этой схе.мы является то, что старнп Й разряд счетчика 7 играет роль знакового; его прямой выход Q через ключ 8 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 5, а его инверсный выход Q через ключ 9 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 5, кроме того, перенос числа п, записанного в реверсивном счетчике 5, в линейный производится импульсо.м с выхода первого делителя на М, включенного после делителя па N, подаваемым на унравляющий вход ключей параллельного переноса б через элемент задержки 14. Устройство работает следующим образом. Обозначим частоту следования измерительных импульсов через f, длительность мерного интервала, выраженную в долях периода через а (), содержимое реверсивного счетчика - через п. Частота следования импульсов на выходе первого дополнительного делителя будет f/N.M, а период их следования TNM N/VI/f/M выбирается таким, чтобы частота f/NM на выходе делителя I была ииже частоты входных сигналов. Импульс с выхода первого дополнительного делители 11, нройдя через схему задержки 10 и воздействуя iia управляющий вход ключей параллельного переноса 6, производит занесение содержимого реверсивиого счетчика 5 в счетчик 7 в дополнительном коде, так что в нем будет записано число . Следующее занесение будет нроизведено через нромежуток времени Т мм . За это время на счетный вход линейного счетчика 7 поступит aN импульсов, если TNM кратно периоду входных импульсов; если же эти периоды некратны, то соотнонюние будет выполняться статистически (в среднем При n/N а (отсчет больи е фактической разности фаз) aN имнульсов не вызовут переполнения счетчпка 7 (так как в этом случае N -- п -f oN N). При этом возможпы два случая: если (п - aN) 0,5, то прямой выход старпгего разряда будет находиться в единичном состоянии и при очередном ностунлении на ключи 8, 9 имнульса с выхода делителя 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 нройдет единичное нриращение, уменьная содержимое его на если же (п - aN) 0,5N, что имеет место при переходе входной разности фаз через 360°, то в еди1тчном состоянии окажется инверсный выход, и тогда очередное единичное приращение через ключ 9 поступит на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, увеличив на «1 его содержимое, и этот процесс будет продолжаться до тех нор, нока содержимое счетчика 5, перейдя через . с выдачей импульса переполнения на су.ммирующем выходе, не достигнет значения, соответствующего входной разности фаз. При n/N а (отсчет меньше входной разности фаз) aN импульсов вызовут переполнение счетчика 7 (так как теперь N - n + ); здесь также возможны два случая; если (п - aN) 0,5N инверсный выход старшего разряда счетчика 7 будет находиться в единичном состоянии и соответственно через ключ 9 на суммирующий вход реверсивного счетчика 5 поступит единичное приращение, увеличив его содержимое на если же (п - а.) 0,5N, что нроизойдет при переходе входпой разности фаз через ноль, то в единичном состоянии окажется прямой выход CTapniero разряда, и на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 будут поступать импул1зсы прирап1ений до тех пор, пока содержимое, уменьшаясь, не перейдет через ноль с выдачей импульса переполнения на выходе займа, и не достигнет значения, соответствуюн1его входной разности фаз. Таким образом фазо.метр осуществляет постоянное слежение за изменяющейся разностью фаз входных сигналов при любом диапазоне ее изменения; при этом ревереивный счетчик вслед за выходной разностью фаз также иереходит через О или N в зависимости от направления изменения, и на его выходах - соответственно суммирующем или займа - появляются импульсы прираи1ений, которые можно подсчитать другим реверсивным счетчиком.

Нетрудно видеть, что когда результат измерения будет соответствовать входной разности фаз, содержимое счетчика 5 будет периодически меняться между aN и aN + 1 с интервалом Т мм . Для устранения этого явления в устройство введен элемент совпадения 13 выявления нулевого состояния (нулевого содержимого) счетчика 7, соединенный с управляющим входом схемы запрета 14. Когда п aN, содержимое счетчика 7, после прихода aN импульсов, будет равно О, появляющийся при этом управляющий сигнал на выходе схемы 13 вызовет запирание схемы запрета 14, импульс с выхода дополнительного делителя 11 не сможет пройти на ключи 8 и 9, и приращений на счетные входы счетчика 5 не поступит. За счет того, что приращения на входы реверсивного счетчика 5 могут поступать с частотой f/MN возрастает быстродействие устройства. Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства выражается, во-первых, в экономии оборудования при применении предложенного фазометра в качестве фазоиндикатора радиогеодезических и радионавигационных систем и в повышении его надежности благодаря упрощению схемы, и, во-вторых, - в повыщении производительности труда, благодаря повышению скорости измерений, а также в возможности установки фазоиндикаторов на более быстроходных объектах.

Формула изобретения

Цифровой следящий фазометр, содержащий генератор измерительных импульсов, формирователь мерных интервалов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого ключа, делитель на N, вход которого соединен с первым входом первого ключа, реверсивный счетчик, соединенный через ключи параллельного переноса с одними из входов линейного счетчика, выходы которого присоединены к входам элемента совпадений, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона и повыщения быстродействия, он снабжен первым и вторым делителем на М, линией задержки, вторым и третьим ключом и элементом запрета, причем выход делителя на N через первый делитель на М соединен со входом линии задержки, выход которой связан с управляющим входом ключей параллельного переноса и через элемент запрета с первыми входами второго и третьего ключей, вторые входы которых присоединены соответственно к второму и третьему выходам линейного счетчика, а выходы- к первому и второму входам реверсивного счетчика, выход элемента совпадении соединен с управляющим входом элемента запрета, выход первого ключа через второй делитель на М присоединен к управляющему входу линейного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Смирнов .4. Т. Цифровые фазометры. Л., «Энергия, 1974, с. 21. 2.Авторское свидетельство СССР .NO 470761, кл. G 01 R 25/00, 1971.