Устройство для периодического цифрового измерения фаз сигналов искаженной формы Советский патент 1980 года по МПК G01R25/08 

{(ИЕсерный с блоком управления, введены блок знака, соединенный с измерительным триггером, дополнительным выходом одного ИЭ формирователей и блоком управлеввя, первым регистром, подсоединеаным с знака и счетчиком, сумматором, ключенным к счетчику и первому регист ру, причем вход переноса последнего разрам сумматора соединен с выходом блока знака, вторым регистром, соединенным с выходом сумматора, калибровочным генератором, соединенным с введенными коммута Й Ми, подключенными на входах обоих активных (льтров, генераторов управляюших импульсов, соединенным с коммутаторами, блоком знака, первым регистром е через блок управления со счетчиком и вторым регистром. На чертеже приведена функциональная схема устройства для периодического измерения фаз сигналов искаженной формы. Устройство включает в себя два коммутатора 1 и2, два активных фильтра 3 И 4, два формирователя 5 и б, измеритель ный триггер 7, блок знака 8, два регист- ра 9 к 10, счетчик 11, сумматор 12, блок: 1,3 управления, генератор 14 счетных импульсов калибровочный генератор 15 и генератор 16 управляющих импуль- На чертеже видно, что входные сигналы и и Uj , фазу между которыми тре(буется измерить, подаются на комм аторы 1 и 2, представляющие собой электронныа ключи. Другие входы коммутаторов соедицень вместе. На них подается синусоидальное напряжение от калибровочного генератора 15, частота которого весьма близка к частоте входных сигналов, Уп- равляющие входы коммутаторов Соединены с генератором 1б управляющих импульсов, Вьпсоды входных коммутаторов соединены с активными фильтрами 3 и 4, в задачу которых входит выделение первых гармоник сигналов с подавлением помех и гармоник. Активные фильтры соедийе-i ны с формирователями 5 и 6, которые производят дальнейшее усиление и преобразование синусоидальных колебаний в прямоугольные импульсы. На выходах формирователёй 5 и 6 получается короткие импульсы соответствующие времени прохож дё1айя первых гармоник через нулевые знаЧтения в положительном направлений, , Выходы форм йрователей 5 и 6 соедине ны с установочным и нулевым входами измерртеяьного триггера 7, выхрды которого юдключены на вход блока знака 8 и блок 13 управления. Получив внформапню от измерительного триггера 7 и с дол опнвтельного выхода формирователя 6, блок знака 8 выдает команду в регистр 9 на запись в него показаний счетчика 11 в прямом или обрат Ъом коде. БЛОК 13 управления соединен со счет чиком, регистром 1О, генератором 14 счет ных импульсов и двумя выходами генера-, тора 16 управляющих импульсов, В задачу блока 13 управления входит: открытие счетчика 11 для заполнения счетными импульсами на время, равное длительности одного импульса, поступающему с выхода измерительного триггера 7, выдержка показаний счетчика в течение 8-10 периодов входного напряжения, сброс показаНИИ счетчика 11 в конце периода измери.. теля, блокирование сброса регистра Ю в течение цикла калибровки. Регистр 9, выполняющий роль хранителя калибровочной поправки, соединен сво ими входами со счетчиком 11, а выходами с сумматором 12, Команду, разрешающую запись, регистр 9 получает от генератора 16 управляющих импульсов. Сумматор 12 соединен также со счетчиком 11, В задачу сумматора входит сложение результата измерений фазы с результатом калибровки и выдача результатов сложения в регистр 10, Вход переноса последнего разряда сумматора соединен с одним выходом блока знака 8, что дает возможность переписать обратный код, записанный в регистре Ъ, в дополнительный код, необходимый для производства вычитания калибровочной поправки, ПоказаТния регистра 10 являются вьтодными всего устройства. Приьщип работы предлагаемого устройства сводится к следующему. В режиме измерения фазы от генератора 16 управляющих импульсов поступает сигнал, переключающий коммутаторы 1 и 2 так, что исследуемые напряжения Ui и Un частотой о подключаются на входы активных фильтров 3 и 4 и далее на формирователи 5 и 6. Короткий импульс формирователя 5 первого канала переключает изменитеяьный триггер 7 в единичное состояние, а импульс с формирователя 6 второго канала переключает измеритель- ный триггер 7 в нулевое состояние. Тем самым фазовое запаздывание, имеющееся в сигнале Ue относительно фазы сигнала и преобразуется во временной интервал, выделенный положительным импульсом. Импульсы, соответствующие временному интервалу, поступают на блок 13 управления. При поступлении очередного импульса от генератора 16 управляющих импульсов происходит сброс выходного регистра Ю и блок 13 управления, произведя сброс счетчи1са 11, подготавливается к приему импульса от измерительного три гера 7. Передний фронт импульса от измерительного триггера 7 откроет блок 13 управления и импульсы, поступающие от генератора 14 счетных импульсов, заполняет счетчик 11. По окончании импульса, соответствующего временному интервалу, блок 13 управления закроется. Счетчик 11 будет выдерживаться в заполненном состоянии до прихода следующего импульса от генератора 16 управляющих импуль сов. Период следования этих импульсов составляет 10 периодов измеряемого нагпряжения. Счетчик 11 передает своч показания Б сумматор 12, в котором из регистра 9 записана в цифровой форме поправка к из- меряемой . Произведя суммирование, сумматор 12 передает результаты парал- лельным кодом в регистр 10, который будет хранить эти результаты в течение всего цикла измерения и в процессе калибровки. В режиме калибровки импульсом, поступающим от генератора 16 управляющих импульсов, коммутаторы подключают на вход активных фильтров 3 и 4 синфазный синусоидальный сигнал от калибровочного генератора 15 и спустя десять периодов, результат калибровки запишется в счетчик 11. Импульсом, поступающим от генератора 16 управляющих импульсов, подается команда на запись результата калибровки в регистр 9. Одновременно этот импульс, поданный в блок 13 управления, блокирует команду на сброс показаний выходного регистра 10. Код записи показаний в регистр 9 зависит от знака фазового запаздывания, выносимого активными фильтрами 5 и 6. Если запаздывание в первом канале (активный фильтр 5) больще, чем во втором канале, то высокий потенциал на дополнительном выходе формирователя 6 сош1а- дает с потенциалом на инвертирующем вы ходе измерительного триггера 7. Блок зн ка 8 переключается в состояние, которое Йает команду в регистр 9 на запись пока заний счетчика 11 в обратном коде, а также дает единичный потенциал в сумма тор 12, что позволит переписать состряние регистра 9 в сумматор 12 в дополнительном коде. Если запаздывание во втором канале оказкется больше, чем в первом, то блок знака переключается в состояние, которое позволит (Записать в регистр 9 показания счетчика 11 в прямом коде. Одно из указанных состояний блока знака 8 будет сохраняться в течение всех измерительных циклов. Изменение состояния указанной схемы произойдет при последуюпшх калибровках,: если фазовое за паздывание, вносимое активным фильтром 5 относительно активного фильтра 6, изменит свой знак. После окончания калибровки по сигналу от генератора 16 управляющих импульсов коммутаторы 1 и 2 замкнутся йа входные клеммы, что отключит калнбро вечный генератор 15 от;входов активных фильтров, и работа фазометра будет происходить в режиме измерения. В предлагаемом устройстве время, необходимое для калибровки совпадает со временем периодического измерения фазы напряжений и U2 Результат калибровки в цифровой форме с соответствующим (знаком, хранится в регистре 9, автоматй- Цески учитывается при периодическом измерении фазы и обновляется один раз в минуту или через 1О периодов измеряемого сигнала. Для устранения погрешности от расхождения частот калибровочного генератора 15 с частотой РО он синхронизируется высокостабильной частотой от генератора 14 счетных импульсов. Импульсы, поступающие от генератора 16 управляющих им пульсов, синхронизируются от калибровочного генератора 15. Применение предлагаемого устройства позволяет значительно повысить точность Измерения фазы, повысить надежность работы, упростить связи фазометра с пот ребителями информации, в частности с ЭЦВМ. Устройство дает возможность освободиться от громоздкого термостатирования активных фильтров, снизить энергетические и объемно-весовые характеристики всего изделия, в которое оно входит. Устройство имеет возможность прогрессивного выполнения с применением схем микроэлектроники с высокой степенью интеграции. Все выщеуказанное дает основание утверждать, что предлагаемое устройство обладает высоким технико-экономическим эффектом. ормула иаоб ретения . Устройство для перводйческого цифро вого взмеренкя фаз сигналов искаженной формы выполнённоё в виде двух каналов оостояшвх из последовательно срединенных вЁтШйьа: фильтров и формиро телей и обЩГо Шй каналов намёрительнб1х трйгтер19, содержащее счетчик, и генераto|) счетных импульсо1а соединенный с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности надежности н получения автоматической периодической калибровки,оно дшоШитвльно снабжено блоком знака соединенным с измерительным триггером, Ь дшЬлнительным выходом одного из формирователей и с блоком управления, пе выМ, регистром подсоединенным к блоку 73 4 знака и счетчику, сумматором, подключенным к счетчику и первому регистру, при чем вход переноса последнего разряда сумматора соединен с выходом блока зна-, ка, вторым регистром, соединенным с выходом сумматора, калибровочным генератором соедйнённ1 1М с введенными коммутаторами, подключенными на входах обоих активных фильтров, генератором управляющих импульсов, соединенным с. коммутаторами, с блоком знака, с первым регистром и через блок управления, со счетчиком и вторым регистром. Источники-информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 492826, кл. б 01 R 25/08, 1975. 2.Автор ское свидетельство СССР N) 318882, кл. G 01 R 25/00, 1974.