Цифровой фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/08 

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в многоканальных устройствах сбора и кодирования информации от фазовых преобразователей, которые питаются от общего генератора синусоидального напряжения. Известно устройство цифрового измерения угла сдвига фаз с преобразованием фазовый сЛвиг-интервал времени-код, содержащее 2 параллельных канала, выполненных из последователь но включенных входных устройств и формирователей прямоугольных импульсов, нагруженных на управляемый триг гер. Кроме того, выход одного из фор мирователей прямоугольных импульсов подключен к одному из входов триггера, второй вход которого соединен со сбросовым входом счетчика и входо Запуск. Выход упомянутого ранее триггера подключен к цепи,составленной из последовательно включенных счетчика, схем совпадения и генератора импульсов. Свободные входы схем совпадения связаны отдельными связями с выходами триггера и управляемрго триггера соответственно 1 , Однако для определения фазового сдвига необходимо проводить двухкрат измерение, т.е. в начале периода, а затем фазового сдвига. Такое измерение требует минимум два - три периода, не считая расчета алгоритма If Ы1 ДЦ36О, который производится вручную, где V - угол фазового сдвига, Nif иЫ-,- число импульсов, прошедших на счетчик за время, равное фазовому сдвигу и периоду соответственно. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому известно устройство цифрового измерения угла сдвига фаз с использованием счетчика с переменным коэффициентом счета, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов, нагруженные на. узел выбора режима, Е5лок автоматического управления, кодирующий генератор, ключ, счетчик с переменным коэффициентом пересчет а, анализатор кодп и узел запоминания коэффициентов 2 , Недостаток устройства - оно может использоваться только в узком диапазоне изменения частоты входных сигналов, например, для измерения сдвига фаз с погрешностью 1,8 при изменении частоты чигнала на 5% от номинального значения требуется счетчик, который имел бы более двадцати различных коэффициентов счета.

Поэтому использование данного устрой ства при измерении угла сдвига фаз .между сигналами, частота которых изменяется плавно и в достаточно .широком диапазоне нецелесообразно изза громоздкости устройства.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона исследуелфлх входных сигналов при одновременном повышении точности измерения угла сдвига фаз между опорным и несколькими исследуемыми сигналами.

Она достигается тем, что устройство, содержащее два формирователя пря моугольных Импульсов,нагруженных на узел выбора режима, блок автоматического управления, связанный по двум выходам с узлом выбора режима, снабжено узлом выбора частоты квантующих импульсов, выполненным из последовательно включенных генератора импульсов, частотомера с кодовым выходом, инвертора кода, кодоуправляемого генератора и частотомера, причем входы .обоих частотомеров соединены с узлом выбора режима, вход которого соедине .с блоком автоматического управления, включенным между несколькими входами фазометра и входом второго форКшрователя прямоугольных импульсов.

Цель достигается путем преобразования входного сигнала в код с помощью частотомера с кодовым выходом с последующим инвертированием кода и получением на выходе кодоуправляемого генератора частоты, связанной обратно пропорциональной зависимостью с периодом исследуемого сигнала.

На чертеже приведена блок-схема цифрового фазометра.

Он содержит формирователи 1 и 2 прямоугольных импульсов, узел 3 выбора рёжима, блок 4 автоматического управления, узел 5 выбора частоты , . квантующих импульсов, генератор 6 импульсов, частотомер 7 с кодовым выходом, инвертор В кода,кодоуправляе№1й генератор 9, частотомер 10,

Устройство работает следунлщим образом.

Выходные сигналы J и один из U,j...Uo в виде сдвинутых по фазе Синусоидальных напряжений, прреобразуются формирователями 1 и 2 прямоугольных импульсов в короткие импульсы, которые появляются на выходах формирователей 1 и 2 в момейты nej)eхода амплитуд этих сигналов через нуль. Эти импульсы поступают затем на вход узла 3 выбора режима. С приходом на вход 3 узла с блока 4 ав бйатичэского управления импульса начала измерения все узлы устройства устанавливаются в исход Гое соетЬяниё и схема переводится в режим автбматического выбора частоты квантующих импульсов f в зависимости от значения частоты ITI, входного сигнала.

fj, выбирается узлом 5 выбора частотыквантующих импульсов. В данном режиме импульсы кварцованной частоты { с генератота 6 подаются на счетный вхЬд частотомера 7. Причем, с приходом на вход частотомера 7 импульса начала периода, сформированного из напряжения в узле 3, счетный вход частотомера 7 открывается, а с приходом импульса конца периода - запирается.

Код, установившийся за это время на кодовом выходе частотомера 7,, равен

(1)

Код N , проинвертированный с помощью инвертора 8 кода, устанавливает частоту квантующих импульсов генератора 9, равной

,-f.To . 20 с приходом на вход узла 3 импульса измерения все узлы устанавливаются в исходное состояние и схема переводится в режим измерения сдвига фазы и находится в этом состоянии сколь угодно долго.

В этом режиме узлом 3 формируется интервал времени t , равный по длительности фадовому сдвигу. На это время открывается счетный вход частотомера 10 и квантующие импульсы fi поступают на его счетный вход. При этом на его цифровом табло устанавливается число

(3)

W -t-lq

. Подставив в Ьыражение (3) значение fi из (2) и т: , получим

N 1«/атгf.-f..-V /aTt- i /iTCf .

X. о

0 . .Таким образом, показание частютомера пропорционально значению Ч и не зависит от. Изменения частоты 4;.Блок 4 управления по команде осуществляет подключение различных входов устройства. После окончания цикла измерения по всем входам, при необходимости с блока 4 прступает команда на обновление установленной частоты fj. и далее цикл продолжаете и. Настоящее устройство имеет погрешность измерения в диапазоне частот 0,1 10 Гц не более 0,4° и более чем на порядок Ниже по сравнению с извест-. ным, кроме того, позволяет повысить примерно в 3 раза быстродействие.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий два форми ователя прямоугольных импульсов, нагруженных на узел выбора режима, блок автоматического управления, связанный по двум выходам с узлом выбора режима, о т л ч а ю щ и и С я тем, что, с целью

расширения частотного диапазона исследуемых входных сигналов при одновременном повышении быстродействия и точности измерения угла сдвига фаз между опорным и несколькими , исследуемыми сигналами, он снабжен узлом выбора частоты квантующих импульсов, выполненным из последовательно включенных генератора импульсов, частотомера с кодовым выходом, инвертора кода, кодоуправЛяемого генератора и частотомера, причем входы обоих частотомеров соединены с узлом выбора режима, вход которого соединен с блоком автоматического управления, включенным между несколькими входами фазометра и входом второго формирователя прямоугольных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

г,« п Смирнов П.Т. Цифровые фазомет.рЫ,Л.,«Энергия; 1974, 15-17,

« Л Авторскоесвидетельство СССР 200887, кл, GOlfl 25/00, 1967

G1