Цифровой фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/08 

1

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано при разработке цифровых фазометров повышенных метрологических характеристик .

Известен фазометр, реализующий алгоритм оптимальногофазоизмерения, основанный на разложении входного сигнала в ряд Фурье по тригонометрическим базисным функциям 1J.

В таком фазометре влияние высших гармоник исключается, однако погрешность измерения остается высокой.

Известен также фазометр, содержащий стробоскопический преобразователь , аналого-цифровой преобразователь, два п«ремножителя, два сумматора с накопителями, постоянное запоминающее устройство, устройство вычисления функции arctg к/у,. синхронизатор и формирующее устройство 21.

Недостатком фазометра является большое время измерения. Это обусловлено тем,- что усреднений подвергаются величины, прошедшие этап весовой обработки (в данном случае - умножение на sinuoiH cosiwt,rfle IW частота первой гармоники).

Вычисление синусной составляющей в прототипе производится по гипгоритму

тТ

(vut)smiu)&t I Oi-tCn,

где 1 - количество усредняемых периодов входного сигнала;

10 v - количество отсчетов в периоде входного сигнала, Jit интервал дискретизации. Подобным путем производится вычисление косинусной составляющей. КИМ образом, время измерения по прототипу равно ,

мъм .n («)

20 где i f,- время цикла аналого-цифро° вого преобразователя; t - время, в течение которого производится операция перемножения.

25

Поскольку временное расположение одноименных отсчетов во всех периодах постоянно, то возможно разделение операций усреднения и перемно- 30 жения. Тогда вычисление синусной сос

767664

авляющей должно производиться по алгоритму

п р. rti

,(i&t)Jc,inujLfi,t. о о -

Это значит, что сначала производится усреднение по ансамблю во всех отсчетах, а вычисление с-инусной и косинусной составляющих осуществляется с ПОМОЩЬЮ усредненных в каждом отсчете значений. В таком случае время измерения равно

,,,

чтопрй тзап Ьум Д раза меньше, чем в прототипе (при w. 10 и больше).

Цель изобретения - повыиение быстродействия.

Цель достигается тем, что фазомбтр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой Преобразователи, синхронизирующий блок, запоминающий блок, два перемножителя, подключенные к запоминающему блоку, -и через сумматоры; с накопителями - к вычислителю функции arctg х/у, снабжен сумматорюм, подключенным к аналого-цифровому преобразователю и синхронизирующему блоку, последовательно соёдиненными блоком регистров, и узлом управления регистрами, подключенным к синхронизирующему блоку, прич.ем выход блока регистров соединен .с перемиожи телямии сумматором.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит стробоскопический преобразователь 1, аналого-, цифровой преобразователь 2, сумматор 3, блок 4 регистров, перемножителй 5 и 6, сумматоры с накопителями 7 и 8, вычислитель 9 функции arctg х/у. Кроме того, фазометрсодержит запоминаквдий блок 10, синхронизирую.щий блок 11, узел 12 управления регистрами. .

Работает фазометр следующим обра ; ш; - Преобразователь 1 производит квантование по времени входного сигнала, формируя на своем, выходе постоянное flaiipHJKeHHe, пропЬ рциональное мгновенному значению входного сигнала в момент счит1лшания. Поскольку стробимпульсы сдвигаются во времени относительно входного сигнала, чтб обеспечивается синхронизирующим блоком 11 на выходе преобразователя 1 формируется, ступенчатое напряжение, огибающая которого повторяет входной сиг-

нал. Аналого-цифровой преобразователь 2 осуществляет дискретизацию напряжения с выхода преобразователя 1, т.е. преобразует его в цифровой код. Блок 4 регистров содержит И регистров, способных осуществлять накопление п отсчетов входного сигнала каждый. Узел 12 управления регистрами подключает регистры по, очереди к сумматору 3. В момент первого отсчета во втором периоде к сумматору 3 оказывается подключенным первый регистр блока 4. В момент первого отсчета в третьем периоде к сумм:атору 3 подключается вновь первый регистр и т.д.-.

Аналогично производится накопление информации в остальных регистрах. Деление на Wi , необходимое при усреднении, обеспечивается за счет снятия информации со старших разрядов регистра. .; . .

Таким образом, по окончании всех wi усреднений в регистрах оказываются записанными коды, пропорциональные усредненным мгновенным значениям входного сигнала во всех точках дискретизации.

Далее начинается этап вычисления синусной и косинусной составляющих. Перемножители 5 и 6 перемножают код, например, нулевой точки с первого регистра из блока 4 регистров и ко- . дывесовых функций (sivTJL)-,u.t и соч ш.,ЬЬ) для рассматриваемого случая i 0 с запоминающего блока 10. Результат перемножения переносится в .сумматоры с накопителями 7 и 8. Подобные операции проводятся с кодами всех точек при вызове из блока 10 соответствующих значений весовых функций.

После обработки всего массива, хранимого в блоке 4 регистров, в сумматорах с накопителями 7 и 8 оказываются записанными соответственно синусная ir косинусная составляющие разложения входного сигнала в ряд Фурье в базисе тригонометрических функций. Вычислите.г1Ь функции arctg х/у 9 определяет искомый фазовый сдвиг.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить изме рения с большей скоростью.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединен ные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, синхронизирующий блок, запоминающий блок, два перемножите ля, .подключенные к запоминающему блоку и через сумматоры с накопителями к вычислителю функции arctg х/у отличающийся тем, что, с Целью- повышений быстродействия, он снабжен сумматором, подключеннымк аналого-цифровому преобразователю и синхронизирующему блоку, последовательно соединенными блоком регистров и узлом управления регистрами, подключенным к синхронизирующему блоку причём выход блока регистров соединен с перемножителями и сумматором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе j 1.Пестряков В.Б. Фазовые рсщиотехнические системы. Сов.ргщио, М., 1968, с. 380. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2557637/21,кл.б 01 .R 25/08, 22.12.77.