Цифровой фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/08 

1

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано при разработках высокочастотных цифровых измерителей фазовых сдвигов.5

Известен цифровой фазометр, содержащий формирователи, триггер, триггер управления, селектор, формирователь импульсов нониусной последовательности, элемент совпадения, и счет-10 чик импульсов .

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие и точность.

Известен также цифровой фазометр, содержащий формирователи, триггер, элемент совпадения, счетчик импульсов, генератор квантующих импульсов, делители частоты и блок ФАПЧ pQ.

Данный фазометр является быстро- 20 действующим, однако точность его измерения недостаточно высокая.

Цель изобретения - повыиение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем,25 что в цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, выходы которых соединены с входами триггера, подключенного через элемент совпадений к счетчику импульсов, генератор ЗО

квантующих импульсов, вход которого соединен с выходом блока ФАПЧ, соединенаогчэ первым своим входом с входом второго формирователя, а вторым с дополнительным выходом генератора квантующих импульсов и делитель частоты, дополнительно введены дискретная линия задержки, коммутатор и электронный ключ, причем выход генератора квантующих импульсов через последовательно соединенные дискретную линию задержки и электронный ключ присоединен к второму входу элемента совпадений, управляющий вход электронного ключа через последовательно соединенные коммутатор и делитель частоты подсоединен к выходу второго формирователя .

На чертеже изображена структурная схема цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит первый и второй формирователи 1 и 2, триггер 3, дискретную линию 4 задержки, элемент 5 совпадений, счетчик 6 импульсов, генератор 7 квантующих импульсов, блок 8 .фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), делитель 9 частоты, коммутатор 10, электронный ключ 11. Выходы формирователей 1 и 2 связаны с триггером 3, кроме того, выход формирователя 2 соединен со входом делителя 9 частоты, выход которого связан с коммутатором 10, а выход коммутатора соединен с управляющим входом электронного ключа11. Выход триггера 3 соединен со входом элемента 5 совпадений. Выход генератора 7 квантующих импульсов через дискретную линию 4 задержки, электронные ключи 11 и элемент 5 совпгщений соединены со счетчиком 6 импульсов. Исследуемое напряжение через блок поступает на генератор квантующих импульсов. Фазометр работает следующим образом. Входные синусоидальные напряжения и и 112 поступают на формирователи 1 и 2 управляющих импульсов .исследуемых напряжений. С их выхода прямоугольные импульсы, фронты которых привязаны к нуль-переходам входных сигналов, поступают на триггер 3, осуществляющий преобразование фазового сдвига в эквивалентный интервал времени. С выхода триггера 3 прямоугольные импульсы длительность которых эквивалентна фазовому сдвигу исследуемых напряжений .поступают на первый вход элемента 5 совпадений, импульсы- квантования с ге нератора 7 через дискретную линию 4 задержки и электронный ключ 11, управ ляемый коммутатором 10, поступают на второй вход элемента 5 и с выхода его на счетчик б поступает число импульсов, эквивалентное фазовому сдвигу. Повышение разрешающей способности происходит за счет нониусного устройства, содержащего делитель 9 частоты .коммутатор 10, дискретную линию 4 задержки, электронный ключ 11. Импульсы квантования, с генератора 7 поступа ют на. вход дискретной линии задержки осуществляющей задержку по времени относительно начала отсчета в каждый период измерения исследуемого сигнала на величину, равную задержке по време ни одного звена линии to Тк./п , где п - число звеньев линии, Т, - период частоты квантования. Время задержки всей линии равно Таким образом, при измерении .фазо вого сдвига в течение п-переходов ис следуемого сигнала на счетчик 6 импульсов через электронный ключ 11 и элемент 5 совпадений поступает допол нительное число импульсов. Разрешающая способность равна Л О/Tv Ч где TX - длительность импульсс1, эквивалентная фазовому сДвигу. Разрешающая способность фазометра без применения нониусного устройства У Д -360, При этом 4 п Таким образом, при наличии нониусого устройства,- содержащего делитель 9 частоты, коммутатор 10, дискретную инию 4 задержки и электр.онный ключ 11, разрешающая способность увеличиается в п раз. Блок 8 ооеспечивает временную синронизацию и кратность между генераором 7 квантующих импульсов и иследуемым напряжением и служит для овышения точности измерения и полуения отсчета в единицах измерения сдвига фазы независимо от частоты исследуемых напряжений в широком диапазоне частот. При использовании данного цифрового фазометра достигается значительное повышение разрешающей способности и точности измерения, так как фазометр использует нониуеный принцип измерения, в котором частота генератора квантующих импульсов может быть значительно повышена из-за устранения необходимости формирования близко расположенных на частотной оси и жестко синхронизованных дополнительных частот; существенно упрощается конструкция прибора; имеется возможность индикации отсчета в единицах измерения сдвига фаз независимо от частоты исследуемых напряжений в широком диапазоне частот; значительно уменьшается влияние времени измерения на быстродействие устройства. Формула изобретения Цифровойфазометр, содержащий первый и второй формирователи, выходы которых соединены с входами триггера, подключенного через элемент совпадения к счетчику импульсов, генератор квантующих импульсов, вход которого соединен с выходом блока фазовой автоматической подстройки частоты, соединенного первым своим входом с входом второго формирователя, а вторым с дополнительным вых.одом генератора квантующих импульсов и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности он снабжен дискретной линией задержки, коммутатором и электронным ключом, причем выход .генератора квантующих импульсов через последовательно соединенные дискретную линию задержки и электронный ключ присоединен к второму входу элемента совпадений, управляющий вход электронного ключа через последовательно соединенные коммутатор и делитель частоты подсоединен к выходу второго формирователя. Источники, информации, принятые во внимание при э-кспертизе 1.Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев, Вища школа, 1973, с. 419-420. 2.СмирновП. Т. Цифровые фазометры. Л., Энергия, 1974, с. 41-42.