Нуль-индикатор фазового сдвига Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

(54) НУЛЬ-ИНДИКАТОР ФАЗОВОГО СДВИГА

1

.Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано в быстродействующей фазоизмерительной аппаратуре.

Известен нуль-индикатор фазового сдвига по авторскому свидетельству 460512, содержащий формирователь прямоугольного напряжения, формирователь импульсов, инвертор, схемы совпадения, реверсивный счетчик импульсов , многовходовые схемы совпадения и схемы ИЛИ. В таком нульиндикаторе сигнал, индицирующий неравенство нулю сдвига фаз между входными сигналами и знак этого неравества, формируется по накоплению кода в реверсивном счетчике импульсов. Нуль-индикатор определяет среднее нулевое значение сдвига фаз между входными сигналами. Время усреднения зависит от объема реверсивного счетчика. Нуль-индикатор имеет высокую точность и разрешающую способность.

Однако сигнал на его выходе формируется только при накоплении определенного кода в реверсивном счетчике, поэтому быстродействие такого ну.пь-индикатора низкое. Повышение быстродействия нуль-индикатора путем

MtetiEliT Z-..

уменьшения объема реверсивного счетчика приводит к значительному снижению его точности и помехоустойчивости. Этот недостаток затрудняет использование такого нуль-индикатора в компенсационных фазометрах и другой быстродействующей фазоизмерительной аппаратуре.

Целью изобретения является повы10шение быстродействия,нуль-индикатора фазового сдвига.

Это достигается тем, что нульиндикатор по авт.св. № 460512 дополнительно снабжен двумя счетчиками импульсой, двумя триггерами, двумя элементами И и двумя элементами ИЛИ j причем счетный вход первого счетчика и вход сброса второго счетчика соединены с выходом

20 одного многовходового э.пемента совпадения, а вход сброса первого счетчики и счетный вход второго счетчика соединены с выходом другого многовходового элемента совпгщения,

25 выходы счетчиков подключены к входам триггеров, входы установки в исходное, состояние которых соединены с входами реверсивного счетчика, а выходы - с первыми входами элементов И, вто1«е входы которых подключены к выходу формирователя импульсоЁ/ выходы элементов И подключены к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам многовходовых элементов совпадения .

. На чертеже приведена функциональиая схема описываемого устройства, содержащего формирователь 1 прямоyrOjibHoiro напряжения, формирователь 2 импульсов, инвертор 3, элемента И 4-7, реверсивный счетчик 8 импульсов, многовходовые элементы совпадения 9, 10, счетчики 11, 12 импульсов, триггеры 13, 14, элементы ИЛИ 1 16, 17. .

Устройство работает следуйщим

эбрйзом,,

Прямоугольные импульсы, полученные на выходе формирователя 1 прямоугольного напряжения, временное положение фронтов которых соответствует моментам нулевых значений одного из входных сигналов нульиндикатора и,, поступают на вход элемента И 5 и через инвертор 3 на вход элемента И 4, поочередно открывая эти схемы на прлпериода. В зависимости от знака разности фаз между входными сигналами .Ц и j нуль-индикатора короткие импульс с выхода формирова1теля 2, сформированные в моменты Нуль-переходов напряжения Uj./ через открытый элемент И 4 или 5 поступают на вход сложения или вычитания реверсивного счетчика 8 импульсов. Если знак разности фаз между входными сигналами нуль-индикатора не изменяется, то .в реверсивном счетчике .происходи накопление кода до величины, задатваемой многовходо вым элементом совпдения 9 или 10, на выходе которого появляетсяимпульс, поступающий через элемент ИЛИ 16 или 17 на выход нуль-индикатора. Этот же импульс через элемент ИЛИ 15 устанавливает начальный код реверсивного счетчика 8 и поступает на счетный вход одног из счетчиков 11 или 12 импульсов, а также на вход сброса другого счетчика, устанавливая его в нулевое состяние. При большом значении разности фаз между входными сигналами нульиндикатораимпульсьт поступают только на вход сложения или вычитания реверсивного счетчика 8,соответственно происходит формирование импульсов на выходе только одного из многовходовых элементов совпадения 9 или 10 KB счетчике 11 или 12 накапливается код. При переполнен ии счётчика 11 или 12 опрокидывается триггер 13 или 14, открывается элемент И 6 или 7 и импульсы с выхода формирователя 2 с частотой входных сигналов нуль-инидкатОра через элемент. И б или 7 и элемент ИЛИ 16 или

748276

17 поступают на выход нуль-индикатора ,

Если разность фаз между входными сигналами нуль-индикатора близка к нулю, то из-за флюктуации нуль-переходов импульсы с формирователя 2 могут проходить и на вход сложения и на вход вычитания реверсивного счетчика 8, при этом триггеры 13 и 14 устанавливаются в исходное состояние и поступление на выход нульиндикатора импульсов с частотой входных сигналов прекращается, а формируются.только импульсы с выходов многовходовых элементов совпадения 9 и 10. При малых отклонениях от нулевого значения или дрейфе сдвига между входными сигнйлами, когда импульсы могут формироваться на выходах обоих многовходовых элементов совпадения 9 и Т счетчики 11 и 12 устанавливаются в нулевые состояния и накопления кода в них не происходит.

При равенстве нулю среднего значния фазового сдвига выходные импульсы формирователя 2 равновероятно проходят на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика, накопления кода в нем не происходит и импульсы на выходах нульиндикатора не формируются.

Таким О-бразом, при большой разности фаз между входными сигналами на выходах нуль-индикатора формируются импульсы С частотой входных сигналов, при малых значениях разности фаз (в пределах флюктуации нуль-переходов сравниваемых напряжений) частоты следования импульсов уменьшаются с учетом усреднения в реверсивном счетчике импульсов и при равенстве нулю среднего значения фазового сдвига импульсы на выходах нуль-индикатора не формируются. .

При использовании нуль-индикатора в приборах с поразрядным уравновешиванием сигналы с выходов Многвходовых элементов совпадения 9 и 1 могут использоваться для управления компенсирующей величиной в младших разрядах, а с выходов элементов И 6 и 7 - в старших разрядах,В случае Необходимости на входы элементов И 6 и 7 могут подаваться сигналы с требуемой частотой от внешнего генератора.

Сравнительные испытания предложенного устройства с Известным показали, что его быстродействие значительно вьпяе.в результате этого сщественно повышается быстродействие фазоизмерительной аппаратуры, в которой он используется. Применение предложенного технического решения совместно сизвестным в цифровом компенсационном фазометре следя1,его уравновешивания позволило повысить его быстродействие более чем в 50 ра Применение нуль-индикатора особенно эффективно в тех случаях, когда его входные сигналы являются аддитивной сМесью детерминированных напряжений и помех, для усреднения которых необходимо Выбирать большой объем реверсивного счетчика. - Формула изобретения Нуль-индикатор фазового сдвига по авт.св. № 460512, отличающийся тем, что, с целью повышени быстродействия, он дополнительно снабжен двумя счетчиками импульсов, двумя триггерами, двумя элементами И и двумя элементами ИЛИ, причем счетный вход первого счетчика и вход сброса второго счетчика соединены с выходом одного многовходбвого элемента совпадения, а вход сброса первого счетчика и счетный вход второго счетчика соединены с.выходом другого многовходового элементна совпадения, выходы счетчиков подключены к йходам триггеров, входы установки в исходное состояние которых соединены с : входами реверсивного счетчика, а выходы - с первыми входами элементов И, вторые входы которых подключены к выходу формирователя импульсов, выходы элементов И подключены к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам многовходовых элементов совпадения.