Фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

(Sl) ФАЗОМЕТР

1

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано для повышения точности и помехоустойчивости фазометров .

1звестен фазометр, содержащий два формирующих устройства, к выходам которых подключены по два расширителя и по две схемы совпадения, два триггера, одним входом связанные с Ю выходом схемы совпадения соответствующих каналов, а вторым - с выходом схемы совпадения противоположных каналов, а также два ключа, генератор и схему ИЛИ И.5

Недостатком известного Фазометра яьляется низкая точность.

Известен фазометр,который содержит |фсрмирователь импульсов в моменты переходов .исследуемых напряжений через ну- 20 левые значения,генератор эталонной частоты,электронный ключ с регистрирующим устройством на выходе,умножитель частоты и два устройства выделения моментов переходов исследуемых напряже-25 ний через максимальные значения, каждое из которых выполнено из триггеров управления, триггера деления на два, вентилей управления и реверсивного счетчика 2} .30

Недостатком фазометра является наличие сбоев при переменной составляющей помехи, вызывающей двойные переходы входного сигнала через нулевой уровень.

Целью изобретения является повы.шение точности и помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в фазометре, содержащем первое и второе устройство выделения моментов перехода через максимальное значение и генератор, причем выходы ка кдого соединены соответственно со входами решающего устройства, а генератор подсоединен к .входам устройства выделения моментов перехода через максимальное значение, устройство выделения моментов перехода через максимальное значение снабжено первым,вторым, третьим, четвертым и пятым ключами, инвертором, усилителем-ограничителем, первым и вторым триггерами, триггером управления, элементом ЗИ, элементом ИЛИ, счетчиком сложения, счетчиком вычитания, элементом задержки и элементом записи, причем выход усилителя-ограничителя соединен с одним из входов первого и третьего ключей, и через инвертор с первым входом элемента ЗИ и одними из

входов второго и пятого ключей, вторые входы второго и третьего ключей соединены с одним из входов элемента записи, выходом счетчика вычитания и через элемент задержки с вторым входом пятого ключа, выход которого соединен с одним из входов счетчика еложенин, выход которого подсоединен через элемент записи к одному из вхо- дов счетчика вычитания, второй вход «оторого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй.входы которого присоединены соответственно к выходам элемента ЗИ и четвертого ключа, второй вход первого ключа через первый триггер соединен с вторым входом элемента ЗИ, третий вход которого соединен с одним из выходов триггера управления, второй выход которого присоединен к одному из входов четвертого ключа, другой вход которого соединен с выходом первого ключа и через второй триггер -с вторьда/ входом счетчика .сложения, выход второго и третьего ключей присоединены соответственно к первому и второму входам триггера управления, при этом входы фазометра являются входами усилителей-ограничителей, вход устройства выделения моментов перехода через максимальное значение - входом первого триггера, а выход - вторым выходом триггера управления. ,

На фиг. 1 приведена функциональная схема фазометра; на фиг. 2 -временные диаграммы, поясняющие принцип его работы для случая неискаженного синусоидального сигнала; на фиг. 3 временные диаграммы установившегося режима для случая, когда сигнал искажен переменной составляющей помехи.

Фазометр содержит первое и второе устройство 1 и 2 для выделения моментов переходов исследуемых напряжений через максимальные значения, генератор 3 и решающее устройство 4.

Каждое из устройств выделения моментов перехода через максимальное значение содержит усилитель-ограничитель 5, инвертор 6, первый, второй третий, четвертый и пятый ключи 7, 8,9,10,11, первый .и второй триггеры 12 и 13, триггер управления 14, элемент ЗИ 15, элемент ИЛИ 16, элемент задержки 17, счетчик сложения 18,эле мент записи 19, счетчик вычитания 20

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии с 1етчик сложения устанавливается в нуль, а в счетчик вычитания-,записывается число К. При подаче .сигнала (фиг.2а)на вхо усилителя-ограничителя 5, на его выходе появляются прямоугольные импульсы (фиг.26) той же частоты. В течени положительного полупериода исследуемого .сигнала импульсы частотой f/2 с генератора 3 через ключ 7, второй

триггер 13 поступают на вход счетчик сложения 18 (фиг.2в),а импульсы частотой f с генератора 3 через ключи 7 10 и элемент ИЛИ 16 поступают на сченый вход счетчика вычитания 20 (фиг. 2д) в начале положительного полупериода., ., ,.

Как только на вход счетчика вычитания поступит К импульсов, в нём установится, число равное нулю,а на выходе появится импульс положительной полярности, который через элемент записи 19 перепищет число из счетчика к/2 в счетчик вычитания,так как на счетчик сложения проходили импульсы через второй триггер 13,деленные на два. Одновременно выходной импульс со счетчика вычитания 20 через ключ 9 установит триггер управления 14 в О, тем самлм закроет ключ 10 и прекратит поступление импульсов с генератора 3 на вход счетчика вычитания 20 (фиг.2г), а на вход счетчика слозкения 18 импульсы продолжают поступать до конца положительного полупериода (фиг.2е).

С наступлением отрицательного полупериода на вход счетчика вычитания начинают поступать импульсы частотой f/2 с генератора 3 через первый триггер 12, элемент ЗИ 15 и элемент ИДИ 16 (фиг.2д,ж).Как только их пройдет число равное К/2, в счетчике вычитания установится О, и выходной импульс с него с одной стороны через элемент записи 19 перепишет в счетчик вычитания число, накопившееся в счетчике сложения 18 в предыдущем положительном полупериоде, с другой сторомг-т через ключ 8 установит триггер управления 14 в 1, закрывая этим элемент ЗИ 15 и прекращая подачу импульсов на вход счетчика вычитания 20, а через элемент задержки 17. и ключ 11 этот же импульс сбросит счетчик сложения 18 в О и до конца отрицательного полупёриода в нем сохраняется О, а в счетчике вычитания 20 Число, переписанное в него из счетчика сложения 18.

Далее с приходом положительного полуперйода импульсы генератора чере ключ 7 и второй триггер 13 снова поступают на счетный вход счетчика сложения 18 с частотой f/2, а импульсы частотой, f через ключи 7,10 и элемен ИЛИ 16 - на счетный вход счетчика вычитания 20 и т.д.

Начиная с третьего положительного полупериода исследуемого напряжения импульсы с выхода счетчика вычитания 20 будут появляться строго.в середине положите л J3 кого полупериода (фиг. 2и), так как в счетчике вычитания 20 в предшествующий отрицательный полупериод записывается число из счетчика сложения 18, которое равно f/2, Т/2, 1/4 fT, а на вход счетчикавычитания 20 поступает в начале положительного полупериода частоты f, значит О установится в счетчике вычитания 20 через Т/4, т.е. в середине положительного полупериода.

При отсутствии помех в отрицательный полупериод импульсы с выхода счетчика вычитания 20 тоже появляются строго в середине так как в середине предшествующего ему положительного полупериода в счетчик вычитания 20 было записано число 1/2 от 1/4 f-T, т.е. 1/8 , а на вход счетчика вычитания 20 в начале отрицательного полупериода поступают импульсы частотой f/2, следовательно О, установится через 1/4, т.е. в середине отрицательного полупериода.

При наличии постоянной составляющей помехи удлинится или укоротится положительный импульс с выхода усилителя-ограничителя 5 в зависимости от того, вниз или .вверх .смещена нулевая линия, а импульс с выхода счетчика вычитания 20 появится по-прежнему строго в середине положительного полупериода, начиная с третьего положительного :полупериода после включения фазометра.

При наличии переменной составляющей помехи (фиг.За) на выходе усилителя-ограничителя 5 кроме основного импульса, в начале и конце положительного полупериода могут появится несколько коротких импульсов (фиг.Зб в течение которых на счетный вход счетчика сложения 18 будут по-ступать импульсы частотой if/2 (фиг. Зв,е), а на счетный вход счетчика вычитания импульсы частотой f (фиг. Зд), следовательно О на выходе счетчика вычитания будет строго в середине положительного полупериода, несмотря на наличие помехи (фиг .Зи). Этот импульс, пропущенный через ключ 9, т.е. импульс, соответствующий середине полох(ительного полупериода (или моменту прохождения сигнала через максимум).используется в дальнейшем в решающем устройстве для формирования временного интервала, соответствующего сдвигу фазы, его измерения и регистрации одним из известных способов.

Импульс с выхода счетчика вычитания 20 в отрицательный полупериод при наличии помехи смещен относительно середины влево, при этом нулевая линия смещена вверх, последнее приводит к тому, что за предидествующий положительный полупериод в счетчик сложения 18 записалось число 1/4 и смещено вправо, если нулевая линия смещена вниз и за счет помехи в счетчике записано число 1/4 f.T.

Но так как этот сигнал используется только для прекращения подачи импульсов в счетчик вычитания 20 переписи числа из счетчика сложения 1В

и сброса его в О через время, достаточное для ,перёписи и определенное элементов задержии 7, то на точность измерения он не влияет и его местоположение безразлично. Суммарf ная помеха допустима такой величины, чтобы перед приходом следующего положительного полупериода счетчик сложения был переведен в О.

Число К может быть любое, необQ ходимо оно для ускорения входа в ргжим, точнее для ускорения появления первого импульса с выхода счетчика вычитания

Формула изобретения

Фазометр, содерк ащий первое и второе устройство выделения моментов перехода через максимальное значение и 0 генератор, выходы каждого соединены соответственно со входами решающего устройства, а генератор подсоединен к входам устройства выделения моментов перехода через максимальное значение, отличающийся тем, что, с целью,повышения точности и помехоустойчивости, устройство выделения моментов перехода через максимальное значение снабжено первым, Q BTOptJM, третьим, четвертым и пятым ключами, инвертором, усилителем-ограничителем, первым и вторым триггерами, триггером управления, элементом ЗИ, элементом ИЛИ, счетчиком сложе, ния, счетчиком вычитания, элементом задержки и элементом записи, причем выход усилителя-ограничителя соединен с одним из входов первого и третьего ключей и Через инвертор с первым входом элемента ЗИ и одним из 0 входов второго и пятого, ключей, вторые входы второго и третьего ключей ;Соедйнены с одним из входов элемента :записи, выходом счетчика вычитания И через элемент задерх ки с вторым 5 входом пятого ключа, выход которого соединен с одним из входов счетчика сложения,выход которого подсоединен через элемент записи к одному из входов счетчика вычитания, второй вход Q которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого присоединены соответственно к выходам элемента ЗИ и четвертого ключа, второй вход первого ключа через первый триггер соединен с вторым входом элемента ЗИ, третий вход которого соединен с одним из выход;ов триггера уя равления, второй выход которого присоединен к одному из входов четверто-г го ключа, другой вход которого соединен с выходом первого ключа и через второй триггер с вторым входом счетчика сложения, выходы второго и третьего ключей присоединены соответственно к первому и второму входам 5 ,триггера управления, при этом входы

фазометра являются входами усилителей-ограничителей, вход устройства вьшеления моментов перехода через максимальное значение - входом первого триггера, а выход - вторым выходом триггера управления.

8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

{)

Лс

ж

}(

Риг.2

м

м

illllHIHIiniHIIIIHm 111 III

м

ilUilL

Ф.г.