Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем Советский патент 1980 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для цифрового измерения фазовых сдвигов. Наиболее перспективными являются цифровые фазометры с постоянным измерительным временем, осуществляющие непосредственное преобразование временных сдвигов между исследуемыми напряжениями в код величины фазового сдвига. Они обладают лучшими техническими ха1зактеристиками и могут быт полностью выполнены на элементах циф ровой вычислительной техники. Известен цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий формирующее устройство, вырабатывающее импульсы с длительность равной временному интервалу между ис следуемыми напряжениями, генератор импульсов, схему совпадения, счетчик импульсов и состоящее из делителя частоты, схемы совпадения и триггера устройство ограничения измерительного времени, на выходе которого формируются последовательности импульсов с общим числом, равным коэффициенту деления делителя l . Недостатком фазометра является наличие погрешности преобразования величины фазового сдвига во времвнной интервал, подвергающийся дальнейшей обработке, и значительной низкочастотной погрешности, обусловленной некратностью валйчин периода исследуемых напряжений и величины измерительного времени. Уменьшение низкочастотной погрешности этого фазометра может быть достигнуто лишь значительным увеличением измерительного времени. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий формирующее устройство, две схемы совпадения, дифферекцирую11ие устройства, две схемы ИЛИ, счетчик импульсов и схему ограничения измерительного времени, в состав которой входят задающий генератор, делитель частоты импульсов, триггер и схема совпадения. В рассмотренной схеме фазометра происходит раздельное измерение фазовьк;, сдвигов по моментам начал положительных и отрицательных полуволн исследуемых напряжений и суммирование результатов 2 , Известный фазометр обладает более высокой точностью, но в нем имеет место погрешность, обусловленная случайностью момента запуска фазометра.

Целью изобретения является уменьDieHHe погрешности измерения, обусловленной случайностькз момента запуска фазометра.

Поставленная цель достигается тем что в двухполупериодном цифровом фазометре с постоянным измерительным временем, содержащем формирователь, два выхода которого соединены соответственно с первьпути входами первого и второго элементов совпадения, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с электронным счетчиком, делитель частоты счетных.импульсов через первый триггер соединен с одним входом третьего элемента совпадения, другой вход которого соединен- с задающим генератором, а выход через второй триггер соединен со входами двух дифференцирующих цепей, введены два триггера, два дополнительных элемента совпадения, фазойнвертор и второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с делителем частоты сЧетных импульсов, а входы - со вторыми входами первого и второго элементов совпадения и с выходами введенных элементов совпадения, первые входы которых соединены с выходами дифференцирующих цепей, а вторые входы - с выходами введенных триггеров, первые входы которых соединены со вторым входом первого триггера и с шиной запуска фазометра, а вторые входы - один непосредственно, а другой через фазойнвертор соединен с третьим выходом формиь ователно

Сущность изобретения заключается в залпуске цифрового фазометра в средний момент времени между моментами перехода через нуль исследуемых напржении.

На фиг. 1 прздставлена структурна схема цифрового фазометра; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифровой фазометр содержит фор1ушрователь 1, элементы 2-5 совпадения, дифференцирующие цепи б и 7, триггеры 8-11, элементы 12 и 13 ИЛИ, электронный счетчик 14, задающий генерато 15, фазойнвертор 16, делитель 17 частоты, счетчик импульсов и элемент 18 совпадения.

Лредлагаемый фазометр работает слдующим образом.

На вход фазометра поданы исследуемые напряжения (фиг. 2а). На выходах формирователя возникают импульсы (фиг/ 2&, Ь ) . Задающий генератор 15 генерирует импульсы высокой частоты, поступающие на вход элемента 18 совпадения. Импульс подготовки запуска фазометра (фиг. опрокидывает тригеры 9, 10 и 11, что приводит к открыванию элемента 18 совпадения и закрыванию элементов 4 и 5 совпадения. После прохождения импульса запуска на элементы 4 и 5 совпадения

с триггера 8 через дифференцирующие цепи б и 7 поступают последовательности остроконечных импульсов, сдвинутых друг относительно друга на полпериода с частотой следования, равной половине частоты задающего генератора 15 (фиг. 2А, е ), Запуск фазометра осуществляется исследуемым процессом. Передний и задний фронта прямоугольного импульса с выхода формирователя

1 (фиг. 2&) воздействуя на триггеры

10 и 11, последовательно открывают элементы 4 и 5 совпадения и на их выходе возникают последовательности импульсов, поступающие на элементы 2 и 3 совпадения (фиг 2mi, и ) и на элемент

5 13 ИЛИ.

Таким образом, после первого момента перехода одного из исследуемых напряжений через нуль на элементы совпадения 2 и 3 поступает одна по0 слёдовательность импульсов, после второго момента перехода поступают две последовательности импульсов. Соответственно на выходе элемента 13 ИЛИ после первого момента перехода возникают

5 импульсы с частоэгой, равной половине частоты задающего генератора 15, после второго - с частотой , равной его частоте (фиг, 2к). Это эквивалентно вк.пючению задающего генератора 15, а следовательно и фазометра в момент

времени, средний между переходами чв

рез нуль исследуемых напряжений« Это поясняется диаграммами А , и н , на которых изображена зависимость числа импульсов на входах элементов 2 и 3 5 совпадения и на выходе элемента 13 ИЛИ соответственно....

Выигрыш в точйости, обусловленный синхронизацией момента запуска настоящего фазометра, составляет 1,4 по

сравнению с известным.

Формула изобретения

Двухполуйериодный цифровой фазометр

с постоянным измерительным временем, содержащий формирователь, два выхода которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов совпадения, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с электронным счетчиком, делитель частоты счетных Импульсов через первый триггер .соединен с одним входом третьего элемента совпадения, другой вход которого

соединен с задающим генератором, а выход через второй триггер соединен со входами двух дифференцирующих цепей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, обусловленной случайностью момента запуска фазометра, в него введены два триггера, два дополнительных элемента совпадения, фазойнвертор и второй элемент ИЛИ,, выход которого соединен с делителем частоты счетных импульсов, а входы - со вторыми входами