Цифровой двухполупериодный фазометр Советский патент 1979 года по МПК G01R25/08 

(54) ЦИФРОВОЙ ДВУЖЮЛУПЕРИОДНЫЙ ФАЗОМЕТР

-. , 1 ..

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при построении точных фазометров.

Известен способ построения точных фазометров, основанный на коррекции амплитудно-фазовой погрешности (А ФП), заключающийся в снятии амплитудно-фазовых характеристик П -го числа образцов одной модели фазометра, статистической обработке их, установления граничных интербалов (дисперсии), за которые не выходят значений АФП исСледуемь1х фазометров и составлении графиков поправок прилагаемых ко всем фазометрам данной модели l.

Этому Способу коррекции АФП свойственна очень большая трудоемкость и низкая точность, так как с помощью графиков поправок корректируется лишь усредненное значение АФП, полученное в ограниченном числе испытаний и на .раниченном числе образцов фазометра, кроме того,значение АФП фазометра зависит от частоты его входных сигналов.

|не учитываемой в данном способе. Указанный способ не применим в случае автоматических тамерёнйй.

Также Известно устрсйство с автома-

.ТИЧ9СКОЙ коррекцией фазочастотной составляющей систематической погрешности фазовых измереннй, содержац1ее входные устройства, фазовременной преобразователь, времязадающее устройство, сшзанное с квантую1аим генератором и узлом упра.вленкя, элемент И, соединенный с фазовременным преобразователем, времязадающим устройством,узлом управления и счетчиком импульсов 2.

Недостатком известного устройства является Сложность и низкая точность, так как в них невозможна коррекция амплитудно-фазовой погрешности - доминирующей погрешности электронных фазометров.

Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном упрощении устройства. Для этого фазометр, содержащий входной блок, фазовременной преобразователь, времязадающий узел, соединенный одним входом с квантующим генератором, вто рым - с блоком управлен1ш, а выходом с элементом И, который вторым своим входом подключен к фазовременному преобразователю, третьим входом - к блоку управления, а выходом - к счетчику импульсов, снабжен последовательно соединенными УЗЛОМ анализа амплитуд и часто ты входных сигналов, подключённым к выходам входного блока, управляемым усилителем, узлом управляемых RC фазосдвигаюших делителей, двухканальным ком мутатором и узлом электронных переключателей, связанным также с входным бло ком, блоком управления и фазовременным прео бразователем, при этом входы управления управляемых RC фазосдвигающих делителей и двухканального коммутатора бЪедйненй с узлом анализа амплитуд и частоты входных сигналов и блоком управления, один Из выходов узла управляемых RC фазосдвигающих делителей подключ е йГтакже к узлу анализа амплитуд и частоты входных сигналов, второй вы5:од которого соединен с двухканальным коммутатором и блоком управления, кроме того, он снабжен связанным с фазовременным преобразователем, времязадаю щим устройством и узлом управления так тируемым распределителем импульсов и. сумматором, выходы которого подключены к.входам счетчика импульсов и блоку управления, а входы к выходам тактируемого распределителя импульсов. Структурная электрическая Схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит входной блок 1, узел анализа 2 амплитуд и частоты входных сигналов, управляемый усилитель 3, узел управляемых RC фазосдвигающих делителей, двухканальный коммутатор 5, узел 6 электронньтх переключателей, фазовременной преобразователь 7, времязадающий узел 8, квантующий генератор 9, блок управления 10, элемент И 11, такт руемый распределитель импульсов 12, счетчик импульсов .13 и сумматор 14. Устройство работает следующим образом. Сигналы и и U2 разность фаз которых измеряется, с выхода входного блока 1, поступают через узел б на входы фазовременного преобразователя 7, сос- тоящего из формирующих устройств и управляемого триггера, выходные импульсы которого с длительностью tif, пропорциональной измеряемой разности фаз, поступают на элемент И 11. Стартовый импульс блока управления 10 разрещает формирование измерительного интервала времязадающему узлу 8, состоящему, например, из элемента совпадений, делителя частоты и RS триггера, устанавливая RS триггер в единичное состояние, и частота f квантующего генератора 9 через элемент совпадений времязадающего узла 8 поступает .на вхОд элемента И 11. Выходные серии импульсов Nvp элемента И 11, пропорциональные измеряемой разности ФазУ,,д, просчитываются счетчиком импульсов 13. При отклонении амплитуды или частоты входных сигналов от стационарного состояния в узле анализа 2 амплитуд и частоты входных сигналов вырабатывается команда на перевод фазометра в режим коррекции, поступающая на блок управления 10, и управляющее напряжение, поступающее на управляемый усилитель 3 и узел 4. С выхода узла анализа 2 на вход управляемого усилителя 3 поступает .больщий по амплитуде входной сигнал, С. помощью управляющего напряжения, вырабатываемого в узле анализа 2 амплитуд и частоты входных сигналов, коэффициент передачи управляемого усилителя 3 и величина электронноуправляемых сопротивлений резисторов узла 4 изменяются до момента равенства входных и смоделированных сигналов. Резисторы диффереНцирующей и интегрирующей цепей имеют одинаковый закон регулирования. По сигналу узла управления 10 узел 6 подключает входы фазовременного преобразователя 7 к выходам двухканального коммутатора 5, исходное положение , которого определяется узлом анализа 2 амплитуд и частоты входных сигналов в зависимости от того, к какому сигналу и или и 2 подключен вход управляемого усилителя 3. , . Стартовый импульс блока управления 10 разрешает формирование измерительгного интервала времязадающему узлу 8, в течение которого серии импульсов , пропорциональные разности фаз выходных сигналов RC пассивных фазовращающих делителей узла 4, с выхода тактируемого распределителя импульсов 12 в первом такте режима коррекции поступают на первый вход сумматора 14. В конце иэмерительного интервала, определяемого noHBneFineM импульса на выходе делителя частоты узла 8, в сумматоре 14 накоплен код (.,-. Н- где И1тг 0,1.2.-.- коэффициент фазоимпульс ного преобразования, определяющий заданную . точность и разрешающую способность фазометра} Ч и Ч - фазовые сдвиги, вноси т Ч мые идеальными пассивными дифференцирующей и интегрирующей RC цепями, для которых справедливы соотношения R1 R2 R;С1 С2 С; Д VP тр и йМ ц - дополнительные фазовые сдвиги вследствие отклонения реальных величин элементов пассивных цеп от идеальных значений; Р - фазочасто.тная погрешнос () фазометра; - амплитудно-фазовая по. грешность фазометра. Далее во втором такте режима коррек- ций по сигналу блока управления 10 коммутируются пассивные фазосдвигающие RC делители узла 4 таким образом, что первоначальные функции этих цепей и их подключение не изменяются, но дифференцирующая цепь при этом состоит из Элементов С2, R2, а интегрирующая - из элементов R1, С1. По стартовому импульсу блока 10 вновь производится преобразование разности фаз выходных Сигналов . пассивных RC фазосдвигаю1цих делителей в кодМ1(2. поступающий на второй вход сумматора 14 и суммируемый с кодом .К S/-° irz- u,,-. Й Чфчп лМ д П. 4 Дополнительные фазовые сдвиги вследствие неравенства элементов R1 и R2 С1 и С2 -дЧ также ДМ1, + 2 попарно равны и противоположны по знатак как M-v. - 90 , что следует из известного равенства шЯС -arctg :. Суммарный код в сумматоре 14 равен N,(-(80 ,„ 2лЧд „У В третьем такте режима коррекции по очередному стартовому импульсу блока 10 в фазометре происходит преобразование длительности периода входной частоты в код, квантование интервалов Tg)(, в течение измерительного интервала осуществляется уменьшенной вдвое квантующей частотой. Серии импульсов N-O. пропорциональные полупериоду входной частоты, с выхода тактируемого распределителя импульсов R поступают на третий вычитающий вход сумматора 14. К концу измерительного интервала остаточный код сумматора 14 равен , N--lo(.2Д fдф„V Далее по сигналу блока 10 фазометр переходит в режим измерений,-на входы фазовременного преобразователя 7 подключаются выходы входного блока 1 и в каждом измерительном цикле код сумматора 14 вычитается из.результатов измерений, представляющих собой сумму фазовых узлов 24,+ , так как фазометр двухиолупериодный. В узле индик1ации индицируется половинное значение разностного.кода. В итоге в результаты измерений невходят систематические погрешности фазометра и точность измерений значительно повышается; В предложенном устройстве исключены все основные недостатки известных способов и устройств коррекции систематической погрешности электронных фазометров.. В результате коррекции фазочастотной и амплитудно-фазовой погрешностей точность фазометра определяется в основном случайной составляющей, имеющей малую величину. По сравнению с известными устройствами точность предложенного фазометра повышается в 5О-100раз в полном амплитудном диапазоне входных сигналов. Формула изо.бре тения Цифровой двухполупериодный фазометр, содержащий .входной блок, фазовременной преобразователь, времязадающйй узел, joeflHHeHHbift Одним входом с квантующим генератором, вторым - с блоком управления, а выходом - с элементом И, который вторым своим входом подключен к фазовременному преобразователю, третьим входом - к блоку управления, а выходом к счетчику импульсов, отличающ ,и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет снижения фазо-амплитудной погрешности с одновременным упрощением устройства, он снаб Жен последова тельно с оедине нными узлом Шйлйзй амплитуд и частоты входных сигHbjiOB, подключенным к выходам входного блока, управляемым усилителем, узлом управляемых RC фазосдвигаюшйх делителей, двухканальным коммутатором и узлом электронных переключателей,, свяййнным также с входным блоком, блоком управления и фазовременным преобразоватеЛём, при stow входы управления управляемых RC фазосдвигающих делителей и дв|Ухканальнптчх коммутатора соединены с узлом анализа амплитуд и частоты входных сигналов и блоком управления, один из выходов узла управляемых RC фазосдвигающих делителей подключен тркже к Узлу анализа амплитуд и частоты входных сигналов, второй выход которого соединен с двухканальным коммутатором и блоком управления, кроме того,он снабжен связанным с фазовременным преобразователем, времязадающим устройством и узлом управления тактируемым распределителем импульсов и сумматором, выходы которого подключены к входам счетчика импульсов и блоку управления, а входы к выходам тактируемого распределителя импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Галахова О. П. и др. Основы фазометрии. Л., Энергия, 1976, с. 28. 2,Авторское свидетельство СССР NC 518737, кл. G 01 R 25/00, 21.О6.74.