Цифровой фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

t

Изобретение относится к измеритель ной технике.

Известен цифровой фазометр, содержащий формирователи управлякяцих им тульсов из входных сигналов, электрон-5 ные ключи, генератор образцовой часхоты, реверсивный счетчик импульсов, блок управления, триггер, схему совпадения, делитель частоты на 360, регистрирующий счетчик 1.

Однако он обладает низким быстродействием.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой фазометр, содержащий формирова-|5 гели управляющих импульсов из входных ригналов, ключ, управляюций ключ, элемент И, генератор образцовой часготы, общий двоичный счетчик импульсов, двоичный счетчик импульсов сдви- 20 га фазы, двоичный счетчик импульсов периода, два блока элементов совпадений, элемент ИЛИ, делитель частоты, регистрирутаций счетчик, блок управления 2,25

Недостатки этого устройства - чрезмерная сложность и достаточно низкая надежность.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.30

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий блок управления, ко входам которого подключены выходы первого и второго формирователей входных импульсов и выход суммирующего счетчика, первый выход блока управления соединен со входом первого ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход соединен со входом суммирующего счетчика, выходы разрядов которого соединены с сигнальными входами первого блока элементов совпадения и управляющими входами второго блока элементов совпадения, второй и третий ключи, введены реверсивный счетчик и блок вычитания, причем cy шиpyющий вход реверсивного счетчика соединен через второй ключ с выходом генератора образцовой частоты, а вычитающий вход соединен через третий ключ с выходом блока вычитания, управляющие входы второго и третьего ключей подключены соответственно ко второму и третьему выходам блока управления, выходы разрядов реверсивного счетчика подключены к управляющим входам первого блока элементов совпадения и к сигнальным входам второго блока элементов совпадения,при этом выходы первого и второго блоков элементов совпадения соединены со входами блока вычитания частот.

На чертеже представлена структурная схема цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2 входных импульсов, блок 3 управления, ключи 4-6, блок 7 вычитания, реверсивный счетчик 8, суммирующий счетчик 9, блоки 10 и 11 элементов совпадения, генератор 12 образцовой частоты.

В исходном состоянии ключи 4-6 закрыты, счетчики 8 и 9 находятся в нулевом состоянии.

,

Работает цифровой фазометр следую щим образом.

С прохождением первых импульсов входных сигналов блок 3 управления открывает ключ 4 на время -С , пропор циональноа измеряемому сдвигу фаз. Число N в реверсивном счетчике 8 по окончании интервала времени Т будет равно . где fo - образцовая частота генерато ра 12. Одновременно с окончанием записи N блок 3 управления открывает ключ 6. Число в суммирующем счетчике 9 из меняется во времени по закону Ng(t) f Суммирующий счетчик 9 и блок 10 при указанных связях представляют собой умножитель частоты, управляемый кодо реверсивного счетчика В. Частота сле дования иищульсов на выход этого дво ичного умножителя равна f foNe/N), где ,- коэффициент пересчета счетчиков 8 и 9. Реверсивный счетчик 8, блок элементов совпадения 11 и блок вычитаНИН 7 при указанных связях образуют делиуель частоты с отрицательной обратной связью. Частота следования им пульсов на выходе этого делителя, управляемого кодом счетчика 9, равна f. f. . (4) Ч Ч Эта частота поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. Число в счетчике 8 уменьшается от значения значения Ng в соответствии с выражением

Продифференцировав уравнение (5)/получим

dNa).-. 1

(6)

о м.

С учетом выражения (2) имеем

dNg(-u

VM

.(7)

аг

.t

m -о

Решением последнего дифференциального уравнения с учетом пределов изменения переменных является выражение

N«a

(8)

Учитывая, что

mlfo

(9)

Ч

где t - время заполнения счетчика 8 частотой fg , получим

N (U-- ,+ t)

10)

Если принято, что

(11) т t, + где Т - период исследуемого сигнала, а также учитывая выражение (1), получим окончательное выражение для числа Nfl - ж Таким образом, по окончании преобразователя в реверсивном счетчике 8 фиксируется число, пропорциональное фазовому сдвигу. Время преобразования в делителе частоту определяется из выражения (11) t Т - t,. Это означает, что блок 3 управления открывает ключ 5 только после первого переполнения суммирующего счетчика 9. Для получения результата отсчета в единицах измерения фазы коэффициента пересчета счетчиков 8 и 9 выбирают кратным 360 10 (К - целое число). Тогда уравнение (12) принимает вид Ng 360 10К-С/Т Ч, Изобретение осуществляет измерение сдвига фазы в два этапа: на первом этапе измеряется значение величины t, на. втором определяется отношение -Г/Т, Время измерения в предложенном устройстве, как и в известном фазометре, не превышает двух периодов входной частоты. Таким образом, включение в состав устройства блока 7 вычитания и ревер,сивного счетчика 8 и изменение связей позволяют существенно повысить надежность предложенного устройства, сохранив при этом вьасокое быстродействие и точность.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий блок управления, ко входам которого подключены выходы первого и второго формирователей входных импульсов и выход суммирующего счетчика, первый выход блока управления соединен со входом первого ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход соединен со входом суммирующего счетчика, выходы разрядов суммирующего счетчика соединены с сигнальными входами пер вого блойа элементов совпадения и управлякяцими входами второго блока элементов совпадения, второй н третий ключи, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введем реверсивный счетчик и блок вычитания,причем суммирующий вход реверсивного счетчика соединен через второй ключ с выходом генератора образцовой частоты, а вычитающий вход соединен через третий ключ с выходом блока вычитания, управляющие входы второго и третьего ключей подключены соответственно ко BTOpoiny и третьему выходам блока управления, выхода)разрядов реверсивного счетчика подключены к управляющим входам первого блока элементов совпадения и к сигнальным входам второго блока элементов совпадения, при этом выхода первого и второго блоков элементов совпадения соединены со входами блока вычитания частот.,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

270065, кл. G 01 и 25/00, 05.04.70.

2.Авторское свидетельство СССР

296053, кл. G 01 R 25/00, 06.08.72.