Цифровое фазометрическое устройство Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. Устройство может найти применение при измерении фаз однополярной последовательности импульсов сим - етричной 5 формы (относительно середины). К таким сигналам относятся, например, колоколообраз вые, треугольные, прямоугольные и т.п.

Известно цифровое фазоизмери- 10 тельное устройство, содержащее формирователи, управляющий триггер, генератор счетных импульсов, элементы совпадений, две фазосдзигающие схемы, логическую схему триггер со 5 счетным запуском,элемент задержки (счетчик и цифровое табло) 1.

Недостатком устройства является значительная погрешность измерения, обусловленная нечетким выделением jO моментов перехода через нуль измеряемых сигналов.

Известно цифровое фазометрическое устройство, содержащее компаратор, генератор счетных импульсов, 25 счетный триггер, три схемы совпадения, схему ИЛИ, цифровое табло, RS-триггер и инвертор 2 .

Однако это устройство имеет ограниченный диапазон измерения разности зо

фаз. Область меутвоп зоны, характеризуемая неустоичиБОСтью показаний, спределяетсч длительностей эталонного ч и :ерлймогс импульсов ,

и,елью изобретеннл яв.ппется расширение диапазона иэмерепия.

Цель дост1-;гается тем, что цифровое фазометрическое устройство, содержащее генератор счс-.тных Е-;.эту.пьсОЕ, соединенный с входом счеткого триггера и одним 13 зходов nepBOixj элемента совпадения, другой вход которого подсоедйнен к выходу RSтриггера, К-входом соггдинекногс через формирователь коротких имлл-льсо с одним .из входов второго элемента совпадения, другой вход которого соединен с выходом счетного триггера, а выход через последовательно соединенные элемент ИЛИ исчетчик импульсов - с табло, при этом второй вход элемента ИЛИ присоединен к входу первого з.лемеитз совпадения, второй формирователь коротких импульсов г форм1фователь прямоугопьных импульсов и третий элемент совпадения, снабжено делителем и добавочныг-д элементом совпаг(ения.. Пркче , выход фop шpoвaтeл,ч прймоугольпых

импульсов соединен с входом делителя и с nepsbn i входом добавочного элемента совпадения, к второму входу которого подсоединен единичный выход делителя, а выход его соединен с входом первого формирователя коротких импульсов, S-вход RS-триггера соединен с выходом третьего элемента совпадения, первьлй вход которого подсоединен к нулевому выходу делителя, а второй вход - к выходу второго формирователя коротких импульсов.

На фиг.1 изображена функциональная блок-схема устройства; на фиг. 2 показаны временные диаграммы, поясняющие его работу, где а - временные диаграммы при совпадении иэме рительного и эталонного импульсов, б - временные диаграг мы после устранения мешающих измерению импульсов.

Устройство содержит формирова-. тешь 1 прямоугольных импульсов, де7 литель 2, первый, второй и третий элементы совпадения 3,4,5, добавочный элемент совпадения б, первый и второй формирователи 7 и 8 коротких импульоов, генератор 9 счетных импульсов, RS-триггер 10, счетный триггер 11, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 импульсов и цифровое аайло 14.

Р1змеряемая величина Д1, соответствуютдая искомой разности фаз с учетом усреднения измерений, определяется по фосмуле

,- At.

-i - l.J:j .

Чр :;

-число измеряемых периодов,

где п At-измеряемый временной интервал i-ro периода.

i,; - t

Hi,

10

где ,. tj,j -- моменты появления равенства порогового напряжения . напряжениям заднего л переднего фронтов измеряемого с;й1нгша 1-го периода; t момент появления переднего положительного фронта опорного сигнала i-ro периода.

При совмещении переднего фронта опорного сигнала (+1-го периода с измеряемым сигналом 1-го периода, т..е. HL -ttH происходит наложение временных интервалов At{. и UtL, и т.п., достоверность измерения теряется (фиг.2а).

При наложении временных интервалов измерения проводят по формуле (1), т.е. заполняют промежуток от начала переднего фронта опорного сигнала i-ro периода до переднего фронта измеряемого импульса i-ro периода счетными импульсами с частотой f генератора, а от , до t. заполнение проводят счетными импульсами частоты f/2j при этом устраняя

мешакщее действие i-1-го измеряемого импульса и i+1-го опорного импульса (фиг.2б). В результате получают измерение несовмещенных временных интервалов

At-.

ди

и т.д.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все элемент совпадения заперты нулевыми потенциалами. Элемент совпадения 3заперт нулевым Потенциалом с RS-триггера 1 элемент совпадения 4 - нулевым потециалом с элемента 6.

На вход формирователя 1 проямоугольных импульсов поступает симметричный сигнал, например, колоколообразный. Сформированные прямоугольные импульсы поступают на делитель и элемент совпадения 6. Единичный птенциал, поступагацИй на элемент совпадения 6 с прямого выхода делителя 2, разрешает прохождение измеряемых импульсов в периоды i, i+2, i+4 и т.д., а нулевой потенциал запрещает появление их в периоды i-1, i+1, i+3 и т.д. Формирователь 8 коротких импульсов вырабатывает короткие импульсы по переднему фронту опорного сигнала. Единичный потенциал,поступающий с инверсивного выхода делителя 2, разрешает прохождение коротких опорных импульсов через элемент совпадения 5 в периоды i, i+2, i+4 и т.д., а нулевой потенциал запрещает прохождение их в периоды 1-1, 1+1, 1+3 и т.д. Поступающие на S-вход RS-триггера 10 короткие опорные импульсы перебрасывают выход RS-триггера в единичное состояние, которое разрешает прохождение счетных импульсов с генератора 9 через элемент совпгшения 3 на элемент ИЛИ 12.

Короткие измеряемые импульсы, сформированные формирователем 7 коротких импульсов по переднег 1у фронту, поступают на R-вход RS-триггера 10, опрокидывают его в нулевое состояние и закрывают элемент совпадения 3, реализуя первое слагаемое (1) tjj - t . В этот момент времени измеряемый импульс, поступающий с выхода элемента б, разрешает прохождение счетных импульсов со счетного триггера 11 через элемент совпал ения на элемент ИЛИ 12 причем частота счетных импульсов, приходящих со счетиого триггера, вдвое меньше частоты счетных импульсов, идущих с генератора 9. Элемент совпадения 4 реализует второе слагаемое формулы (1)

-г

MI

Таким образом, в счетчик 13 импульсов через элемент ИЛИ 12 каждый период поступает количество импульпов, соответствукщее временному интервалу Ati.npH усреднении At за. n периодов измерения получают ие- ксмую величину At/ которая индицируется яа световом табло 14.

Применение устройства позволяет при высокой точности измерения расширить диапазон измеряемых углов до 0-360 Таким образом, ожидаемый эффект от использования изобретения заключается в улучшении технических характеристик фазризмерительного устройства.

Формула изобретения

Цифровое фазометрическое устройство, содержащее генератор счетных импульсов, соединенный с входом счетного триггера и одним из входов первого элемента совладения, другой вход которого подсоединен к выходу RS-триггера, R-вход которого соединен через первый формирователь коротких импульсов с одним из входов второго элемента совпадения, другой вход которого соединен с выходом счетного триггера, а выход через элемент ИЛИ и счетчик импульсов - с табло, при этом второй

вход элемента ИЛИ присоединен к выходу первого элемента совпадения, второй формирователь коротких импульсов, формирователь прямоугольных импульсов и третий элемент совпадения, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно снабжено делителем и добавочным элементом совпадения, причем выход формирователя прямоуголь ных импульсов соединен с входом де- . лителя и с первым входом добавочного элемента совпадения, к второму входу которого подсоединен единичный выход делителя, а вьйод его соединен с входом первого формирователя корот5ких импульсов, S-вход.RS-триггера соединен с выходом третьего элемента совпадения, первый вход которого подсоединен к нулевому выходу делителя, а второй вход - к выходу втоГрого формирователя коротких импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 498569, кл. G 01 R 25/00, 1976.

5

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2414948/18-21,

кл. G 01 R 25/08, 1977.

i+г и пеьиоЗ

tj

U/ (I-

Г

,

Я( + г

Фи.2