Цифровой фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

1

: Изобретение относится к цифровой измерительной технике, в частности, для измерения в электро- и радиотех нических установках различного назначения разности фаз меходу опорным сигналом и фазомодулированным, амплитуда которого изменяется в широком динамическам диапазоне.

Известны фазометры, содержащие блок формирования временного интервала, один вход которогб через первый усилитель-ограничитель подключен к выходу источника опорного сигнала, другой вход через второй усилитель ограничитель подключен к выходу источника фазомодулированного сигнала, выход блока формирования временного интервала подключен к управляющему 1 входу ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к счетному входу счетчика индикаторного устройicTBa l j .

В данном цифровом фазометре в усилитёле-ограничителе неизбежно имеет место асипметрия ограничения (неравенство максимального и минимального значения выходного напряжения).которая приводит к смешению нулевого уровня сигнала и соответственно к

сдвигу фронтов выходного напряжения прямоугольной формы относительно моментов перехода входного синусоидального сигнала через нуль..

S Снижение величины данной погрешности путем симметрирования порогов ограничения или испсэльзованием двухполупериодной схемы цифрового фазометра довольно сложно в технической

10 реализации.

Целью изобретения является повышение точносз и измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий

«с блок формирования временного Интервала, у которого один вход через первый усилитель-ограничитель подключен к выходу источника опорного сигнала, другой вход через второй усилитель20 ограничитель подключен к источнику фазомодулированного сигнала,выход блока формирования временного интервала соединеи с первым входом ключа, у которого второй вход соединен с генератором импульсов, а выход - со

2S счетным входом счетчика индикаторного устройства, введены делитель частоты на четыре и реверсивный счетчик, у которого первый вход через делитель

30 частоты на четыре подключен к выходу

генератора импульсов, второй вход соединен с выходом второго усилителяограничителя, а выходы реверсивного счетчика подключены к шинам начальной установки счетчика индикаторногЬ устройства. .

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого фазометру на фиг. 2 - временные диаграммы,по-, ясняющие работу фазометра.

Цйф 5овой фазометр содержит первый усилитель-ограничитель 1, второй усилитель-ограничитель 2, блок формирования временного интервала 3,генератор импульсов 4, ключ 5, делитель частоты на четыре б, реверсивный счетчик 7, счетчик индикаторного устройства 8. Работает устройство следующим образом.

Опорный и фазомодулированный сигналы преобразуются усилителдми-ограни чителями 1 и 2 в соответствующие последовательности прямоугольных импульсов, которые поступают на блок формирования временного интервала 3. Ключ 5 открывается на время, равное длительности импульса на выходе блока фор 1йр6вания временного интерва.ла 3, и на вход счетчика индикаторного устройства 8 поступают импульсы с выхода генератора 4. На счетный вход реверсивного счетчика 7 поступают импульсы с выхода делителя частоты на четыре 6, частота которых в четыре раза меньше чем на выходе ге- нератора импульсов 4. На управляющий, вход реверсивного счетчика поступает сигнал с выхода усилителя-ограничителя 1, причем, если этот сигйал симметрично ограничен (т.е. отсутствует смещение нуля усилителяограничителя 1), то интервал времени, в котором реверсивный счетчик 7 работает в режиме суммирования,поступающих на счетный вход импульсов, равен интервалу времени, при котором реверсивный счетчик 7 работает в режиме вычитания. При этом, в конце цикла измерения результирующая разность равна нулю, которая и подается на шины начальной установки счетчика индикаторного устройства 8.

При появлении смещения нулевого уровня фазомодулированного -сигнала возникает погрешность измерения фазового сдвига UQ (фиг.1).Теперь результирующая разность на вьисоде реверсивного счетчика 7 уже отлична от нуля и численно равна величине фазовой погрешности, возникающей из-з.а смещения нулевого уровня усилителяограничителя 1. Тсггное выполнение этого равенства обеспечиьается введением делителя частоты на четыре б. Так как для любого цикла измерения величина компенсирующего числа определяется за предьщущий цикл измерения, то условием полной компенсации фазовой погрешности является .

относительно малая скорость изменения напря;::ения смещения нулевого уровня за измерительный цикл.В реальных усилителях-ограничителях напряжение смещения нулевого уровня изменяется за время на много больше длительности цикла измерения,что позволяет полностью компенсировать погрешность данного вида.

o Работа предлагаемого фазометра иллюстрируется временными диаграммами на фиг. 2, где на эпюре 2а представлены входной синусоидальный фазомодулированный сигнал (Ug ) и тот

же сигнал Ug при наличии смещения нулевого уровня UCM. а также сигнал и на выходе усилителя-ограничи:теля 1; на эпюре 26 - число импульсов соответствующее фазовой погрешности при наличии смещения нулевого уровня усилителя-ограничителя 1; на эпюре 2в и 2г - число импульсод, поступающих на.счетный вход реверсивного счетчика 7 при работе его в режиме вычитания и сложения соответст5 веннЪуна эпюре 26- число импульсов, код которого численно равен величине компенсируемой погрешности и записи в счетчик индикаторного устройств.а 8 в начале измерительного цикла.

Введение новых элементов и связей выгодно отличает предлагаемый цифровой фазометр от прототипа, так как значительно уменьшилась составляющая погрешность, обусловленная наличием смещения нулевого уровня входного фазомодулированного сигнала. Это позволяет получить более . точные данные о фазе сигнала, что 0 увеличит применения данного, фазометра.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий блок формирования временного интервала, у которого один вход через первый усилитель-ограничитель подключен к выходу источника опорного

сигнала, другой вход через второй усилитель-ограничитель подключен к источнику фазомодулированного сигнала, выход блока формирования временного интервала соединен с первым

5 входом ключа, у которого второй

вход соединен с генератором импульсов, а выход - со счетным входом счетчика индикаторного устройства, отличающийся тем, что,

0 с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты на четыреИ реверсивный счетчик, у которого первый вход через делитель частоты подключен к выходу генератора импульсов,второй вход соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, а выходы реверсивного счетчика подключены к шинам начальной установки счетчика индикаторного устройства;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Инфранизкочастотный фазометрчастотомер НФ-3, Техническое описание,г. Казань, 1963.

фиг