Цифровой фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения фазового сдвига между контрольным синусоидальным сигналом и сигналом с выхо- 5 да линейной или нелинейной системы автоматического управления.

Известен цифровой фазометр, содержащий генератор счетных импульсов, формирователи, электронные ключи, Ю. триггеры, делитель частоты, счетчик импульсов, узлы для уменьшения пограиности измерений 1.

Известен также корреляционный цифровой фазометр содержащий формиро- |5 ватели, электронный ключ, коррелятор, дифферёйцирующую-. цепочку, линейки ортогональных фильтров, перемножители, фильтры низкой частоты, сумматор 2 . ,20

Недостатком известных цифровых фазометров является недостаточная точность при исследовании фазовых характеристик.

Цель изобретения - повьыение точ- 25 ности при исследовании фазовых характеристик нелинейных систем.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные генератор конт- 3Q

рольных сигналов, ключ, счетчик и. блок индикации, а также формирователь, выход которого соединен со вторыГ входом ключа, введен делитель частоты, формирователь интервала измерения, дополнительный формирователь и дополнительный ключ, причем первый выходгенератора контрольных сигналов через делитель частоты соединен с nepBfcjM входом дополнительного ключа, второй выход генератора контрольных сигналов соединен со входом формирователя интервала измерения и со входом дополнительного фоЕЗМирователя через формирователь, выход формирователя интервала измерения - с третьим входом ключа и вторым входом дополнительного ключа, а дополнительного формирователя соединен с третьим входом допсхлнительного ключа, выход которого соединен со вторым входом счетчика.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового фазсметра; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие сушность работы цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит генератор 1 контрольных сигналов, делитель 2 частоты, формирователь 3 интервгша

измерения, формирователь 4, дополнительный формирователь 5, ключ 6удополнительный ключ 7, реверсивный счетчик 8, блок 9 индикации.

Для пояснения работы цифрового фазометра на фиг. 2 и 3 введены следующие обозначения:

te синусоидальный сигнал генератора контрольных сигналов, который подается на вход исследуемого объекта;

УВЫИ сигнал с выхода исследуемого объекта, подается на входы формирователей 4 и 5;

U ftbin(t) - первая га1 1оника сигнала с выхода нсследуемого объекта.

Из фиг. 2С| следует;

, Г Aty Ч - -5. (1)

в случае симметричной нели t, t2 t,2, tg , интервал времени, соответствующий фазовому сдвигу между 00 t) и ) ; интервал времени, соответствующий длине полочки кривой Ugt,,(t) ;

интервал времени от начала периода кривой Ug- (t) до конца попочки кривой

(t) .

и

БЫК

, фазовый сдвиг Ч можно ть следующим образом:

Ъ60°.

(2)

где Т - период сигнала UB,(t) .

Заполняя интервал Сц) импульсами

Подставляя (4) в (2), имеем:

(5)

Выдерживая соотношение Т - 360, 10 Т, к - 0,1,2,3..., получим

т. е. показанием фазометра является фазойый сдвиг непосредственно в градусах.

. Поскольку сформировать интервал if весьма сложно, ниже предлагае - ется решение, исключающее необходимость формирования непосредственного интервала .

Раскрывая формулу (3), получим

(6)

Вычисление N по формуле (б) предлагается осуществитьс помощью реверсивного счетчика, имеющего суммирующий и вычитающий входы.

На суммирующий вход счетчика в те чение интервала 1 подаются квантующие импульсы частоты f . На вычитаю щий вход счетчика в течение времени, равному 2л.С, подаются квантующие им.пульсы частоты /4. В этом случае

-f-ff.

0 . На фиг. 2 и 3 заметно, что за время одного периода Т, интервал Л-Ь повторяется дважды (фиг. 2%} либо суммарная длина делой полочки Л и частей ДС и дТ двух других по5 лочек также равна 2 дСг (фиг. 3-в) .

Квантукяцие импульсы частоты f и . fx|/4 предполагаются несовпадающими во времени, что необходимо для обеспечения правильной работы реверсивQ ного счетчика.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 контрольных сигналов вырабатывает синусоидешьный сигнал 5 частоты f, который подается на вход исследуемого объекта, а сигнал с выхода объекта подается на входы формирователя 4 (выполненного, например, на двух компараторах и триггере с раздельным запуском) и дополнительного формирователя 5 (например выполненного на компараторе). На выходе формирователя 4 получаем импульсы длительностью f (фиг. 26) , на выходе дополнительного формирователя 5 - длительностью ДТ (фиг. 2-6) . На делитель 2 частоты с коэффициентом деления, равным четырем, подается квантующая

частота f, причем:

(

С выходов формирователя 4 и дополнительного формирователя 5 импульсы Т и At поступают соответственно на ключ 6 и дополнительный ключ 7. Интервал времени Т; квантуется частотой f , интервал времени Ь.С -квантуется частотой fxf/4, и сформированные таким образом пачки импульсов поступают соответственно на суммирующий (+) и

вычитающий (-) входы реверсивного ., счетчика 8. б правление ключом 6 с дополнительным ключом 7 осуществляется формирователем.интервала измерения 3 (выполненного, например, на

компараторе и счетчике импульсов с

дешифратором), на выходе которого формируется интервал времени, равный одному периоду Т (фиг. 22- и Зг) , либо нескольким периодам Т, что дает всзмсжность получить усредненный фазовый сдвиг. Результат измерения индицируется блоком 9 индикации.

При отсутствии полочки (ДС 0,Сц) С ) реверсивный счетчик 8 работает только в режиме суммирования.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные генератор контрольных сигналов ключ, счетчик и блок индикации, а также формирователь, выход которого соединен со вторым входом ключа, отличатю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности при исследовании фазо вых характеристик нелинейных систем, в него введены делитель частоты, формирователь интервала измерения, дополнительный формирователь, дополнительный ключ, причем первый выход генератора контрольных сигналов чере делитель частоты соединен с первым входом дополнительного ключа, второй

выход генератора контрольных сигналов соединен со входом формирователя интервала измерения и со входом дополнительного формирователя через формирователь, выход формирователя интервала измерения - с третьим входом ключа и вторым входом дополнительного ключа, а выход дополнительного формирователя соединен с третьим входом дополнительного ключа, выход которого соединен со вторым входом счетчи0ка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

417741, кл, G 01 R 25/00, 23.06.72.

2.Смирнов П. т. Цифровые фазометры. Энергия

1974.

( иссавЪуеноео о1ьеята