Цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к фазовым измерениям, и может быть использовано для измерения среднего значения сдвига фаз между двумя 5 периодическими сигнгшами.

Известен цифровой фазометр, содержащий формирующие устройства/ триггеры, элементы И, два импульсных генератора с ударным возбуждением и счет- 10 чик импульсов 1.

Недостаток фазометра - недостаточная точность, обусловленная невысокой стабильностью частоты генераторов с ударным возбуждением.. |5

Наиболее близким к изобретению, по технической сущности и достигаемому результату является цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз, работающий на принципе совпа- JQ дения регулярных импульсных последовательностей, содержащий ключи, формирователь импульсов, триггер, коммутатор, логический элемент И, линии задержки, схему запрета, генератор, 25 счетчик периодов и счетчики квантуюиих импульсов 23.

Недостатком фазометра является возможность получения недостоверного результата, обусловленная нефиксацие.0 ЗО

счетчиком периодов импульсов, следующих непосредственно после первого и второго совпадения квантующего импульса с импульсами, сформированными из входных напряжений.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем исключения возможности получения недостоверного результата.

Цель достигается тем, что в цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига Лаз, содержащий первый и второй входные ключи, управляющие входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера, а выходы подключены ко входам формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом триггера и со входом электронного коммутатора, а второй вход элемента И соединен с выходом генератора квантующих импульсов и первыми входами первого и второго выходных ключей, первый выход электронного коммутатора подключен к первому входу третьего и второму входу первого выходных ключей, а второй выход подключен ко второму входу второго выходного ключа, причем к выходам первого и второго выходных ключей подсоед нены счетчики квантующих импульсов, а к выходу третьего выходного ключа подключен счетчик периодов, дополнительно введен формирователь импульсов, вход которого соединен со входом первого, входного ключа, а выход соединен с первым входом третьего выходного ключа. .

На чертеже представлена структурная электрическая схема фазометра.

Фазометр содержит входные ключи 1 и 2, триггер 3, формирователи 4 и 5 импульсов, элемент и 6, электронный коммутатор 7, генератор 8 квантующих импульсов, выходные ключи 9-11, счетчик 12 периодов, счетчики 13 и 14 квантующих импульсов.

Фазометр работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 3 находится в первом устойчивом состоянии и удерживает входной ключ 1 открытым, а входной ключ 2 закрытым. Входные напряжения периода Tj, фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить, подают на входные ключи 1 и 2. Для удобства описания в дальнейшем будем называть входное напряжение, подключенное к открытому входному ключу 1, опорным напряжением, а входное напряжение, подключенное к входному ключу 2, измеряемым напряжением. Опорное напряжение- через входной ключ 1 поступает на формирователь 4 импульсов непосредственно на формирователь 5 импульсов. Последние в моменты переходов поступающих на них напряжений через нуль, в одном направлении (положительном или отрицательном) формируют прямоугольные импульсы длительностью Т , поступающие с выхода формирователя 4 импульсов на первый вход элемента И 6, а с выхода формирователя.5 импульсов на.первый вход выходного ключа 9, соединенного со входом счетчика 12 периодов. Квантующие импульсы длительностью С и с периодом сле- дования TO с выхода генератора 8 квантующих импульсов поступают на второй вход элемента И. б и на первые . входы выходных ключей 10 и 11, соединенных со входами счетчиков 13 и 14 квантующих импульсов соответственно.,

При совпадении во времени импульса,., сформированного из опорнЬго напржения, с квантующш1 импульсом сраба. тывает элемент И б и импульс совпадения с его выхода поступает на входы электронного ко.ммутатора„7 и триггера 3. Триггер 3 перебрасывается во второе устойчивое-состояние, закрыва входной ключ 1 и открывая входной ключ 2, через который к формирователю 4 импульсов подключается измеряемое напряжение, а электронный коммутатор 7 срабатывает и на его обоих выходах появляется единичный уровень напряжения, который открывает выходные ключи 9-11. В счетчике 12 периодов начинают поступать через формирователь 5 и открытый выходной ключ 9 опорные импульсы, а в счетчик 13 и 14 квантующих импульсов через выходные ключи 10 и 11 соответственно начинают поступать с выхода генератора 8 квантующие импульсы.

При совпадении во времени импульса, сформированного формирователем 4

импульсов измеряемого напряжения, с квантующим импульсом снова срабатывает элемент И 6. Импульс совпадения с его выхода возвра1дает триггер 3 в исходное состояние, закрывая входной

5 ключ 2 и открывая входной ключ 1, через который к формирователю 4. импульсов подключается опорное напряжение. Поступая на вход электронного коммутатора 7 этот же импульс совпадения снимает единичный уровейь напряжения с его первого выхоДа, закрывая выходной ключ 11. Тем самым в счетчике 14 квантующих импульсов сформируется код т. Когда импульс, сформированный из

5 опорного напряжения, совпадает с квантующим импульсом, с выхода элемента И б снимается третий -импульс совпадения, который, поступая на вход электронного коммутатора 7, снимает едиQ ничный уровень напряжения с его второго выхода и закрывает выходные клю;ЧИ 9 и 10. Тем самым в счетчике 12 периодов зафиксируется код А, а в счетчике 13 квантующих импульсов код п.

Далее коды А, m и п и значения Т вводятся в ЭЦВМ для вычисления искомого сдвига фаз.

Из временной диаграммы работы фазометра можно записать следующие равенства

(1)

Т. К

гпТд (2) А - Т ч

п

где К - число целых периодов входного 45 напряжения от первого до второго совпадения импульсов. Из выражения (2) имеем

(3)

т (VI/A)TO

Подставляя значение Т v из (3)в (1)

получим

ч о- Н/

(4)

где (и/л)-К m

Код til; получим последовательным вычитанием из кода m кода И/Л, пока остаток не станет меньше и/АlicKONfttfl сдвиг фаз определяется в ЭЦВМ из выражения

(5)

65 .учитывая выражение (3) и (4). Как видно из описания работы фазометра, в нем исключена возможность получения недостоверного результата измерения. Это достигается тем, что вместо последовательного подключения на вход счетчика периодов обоих входных напряжений с временной задержкой обусловленной элементом И, триггером и ключом, имеющего место при работе известного фазометра, в предложенном фазометре на вход счетчика периодов поступает через отдельный формирователь импульсов опорное напряжение. При этом временная задержка для этого напряжения отсутствует. Ожидаемый положительный эффект выражается в исключении возможности получения недостоверного результата из мерения, что приводит к повышению на дежности работы фазометра. формула изобретения Цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз, содержащий первый и второй входные ключи управляющие входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера, а выходы подключе ны ко входам формирователя импульсов выход формирователя импульсов соединей с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом триггера и со входом электронного коммутатора, а второй вход эпемзнта И соединен с выходом генератора квантующих импульсов и первыми входами первого и второго выходных ключей, первый выход электронного коммутатора подключен к первому входу третьего и второму входу первого выходных ключей, а второй выход подключен ко второму входу второго выходного ключа, причем к выходам первого и второго выходных ключей подсоединены счетчики квантующих импульсов, а к выходу третьего выходного ключа подключен счетчик периодов , отличающий-, с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него дополнительно введен формирователь импульсов, вход которого соединен со входом первого входного ключа, а выход соединен с первым входом третьего выходного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 231665, кл. G 01 R 25/00, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР 381038, кл. G 01 R 25/00, 05.09.74.