Цифровой автокомпенсационныйфАзОМЕТР Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

(54) ЦИФРОВОЙ АВТОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к фаэоиэмерительнбй технике. Известен компенсационный фазометр содержащий фазовый детектор,фазовращатели, УПЧ,. генератор, подключенный к нуль-органу и реверсивный счетчик, соединенный с фазовращателем через преобразователь код-напряжение i .. Недостатком известного устройства является наличие нелинейных элементов, обуславливающих наличие погрешностей измерения. Известен также автокомпенсационны фазометр,содержащий смесители,входы которых соединены с источником сигнала, а выходы через фильтры нижних частот связаны со входами формирова телей импульсов, выходы одного из которых соединены со входами трех схем совладения и триггера,выходы которого соединены со входами двух других схем совпадения,выходы которых связаны со входами пересчетных схем,при этом входы пересчетных схем соединены через схему И с выходами генератора импульсов и управляющего триггера,а выходы пере счетных схем связаны со входами сме сителей, причем выходы одной из пер счетных схем соединены со входами р гистра памяти,выходы которого связаны со входами цифрового отсчетного устройства 2 . . Недостатком .известного устройства является наличие погрешности измерения вследствие применения в тракте преобразования частоты нелинейных элементов - смесителей и частотно-зависимых звеньев - избирательных фильтров. Это ограничивает точность измерения и частотный диапазон,а также возможность использования фазометра для измерения фазовых сдвигов сигналов в присутствии помех. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем, что цифровой автокомпенсационный фазометр, содержащий формирователи импульсов, импульсный генератор,пересчетные схемы,последовательно соединенные регистр памяти, отсчетное устройство и элемент совпадения,снабжен двумя индикаторами нулевого фазового сдвига, . двумя реверсивными счетчиками импульсов и двумя элементами ИЛИ,причем входы индикаторов нулевого фазового сдвига подсоединены к выходам формирователей импульсов и пересчетных схем, а выходы - к входам реверсивных счетчиков,выходы которых подключены к управляющим входам пересчетных схем и входам элементов ИЛИ,соединенных своими выходами с установочными входами реверсивных счетчиков и двумя входами элемента совпадения,третий вход которого подсоединен к выходу запол 5ения одной из пересчетных схем, а выход - к управляющему входу регистра памяти.

На чертеже представлена блок-схема цифрового автокомпенсационного фазометра.

Он содержит формирователи 1 и 2 импульсов,индикаторы 3 и 4 нулевого фазового сдвига, пересчетные схемы 5 и б,генератор 7 импульсов,реверсиЬные счетчики 8 и 9 ,элементы ИЛИ 10 и 11 элемент 12 совпадений,регистр 13 памяти и цифровое отсчетное устройство 14-,

Входные напряжения U 1 и U 2,фазовый сдвиг которыми необходимо измерить,поступают на входы формирователей 1 и 2, формирующих прямоугольные импульсы,временное положени .фронтов которых соответствует моментам переходов через нулевые значения исследуемых сигналов.Выходные импульсы схем формирования 1 и 2 поступают на вхо,цы индикаторов нулевого фазового сдвига 3 и 4,на вторые входы которых подаются выходные напряжения автоматических дискретных фазовращателе и, представляющих собой кольцевые пересчетные схемы. Коэффициент пересчета этих схем выбирается равным 360 10,где п - число из ряда 0,1, 2,3... в зависимости от требуемой дикретности изменения компенсирующих сдвигов. Так,при необходимости получения дискретности в О ,.01° п 2 (коэффициент пересчета равен 36000) ,

Измерение угла сдвига фаз входных напряжений достигается путем его уравновешиван,я компенсирующим сдвигом между выходными напряжениями пе-ресчетных схем. Фазовый сдвиг выходных напряжений .пересчетных схем 5 и 6,осуществляющих деление частоты импульсного генератора 7, может быть установлен в пределах 0-360° с дискретностью градт.. изменением временного положения момента заполнения одной пересчетной схемы по отношению к другой.

Уравновешивание происходит следующим образом.

Импульсы с выхода индикаторов 3 и 4 нулевого фазового сдвига в завксиьюсти от временного положения приходящих, на их. входы импульсов поступа:.от входы сложения или вычитания реверсивных счетчиков 8 и 9 импульсов,где проис ходит накопление кода нарастающим или убывающим итогом соответственно,Емкость счетчиков выбирает: я равной 2t-i .причем исходное значение кода соответг-твует N. При суммарном приращении

хсода счетчиков N или -N, что соответствует результирующему коду 2N или О на выходных шинах реверсивных счетчиков 8 и 9 импульсов формируются импульсы, используемые для управления кольцевыми пересчетными схемами 5 и При достижении в реверсивном счетчик импульсов результирующего кода 2N производится подача на вход пересчетной схемы дополнительного импульса, не совпадающего во времени с импульсами генератора 7,а при достижении результирующего кода О производится запрет прохождения импульса с генератора 7. Эти импульсы через элементы ИЛИ 10 и 11 устанавливают начальный код реверсивных счетчиков 8 и 9,после чего цикл накопления повторяется. При равенстве нулю среднего значения фазового сдвига между сигналами с выходов формирователей 1 и 2 и пересчетных схем 5 и 6 выходные импульсы индикаторов 3 и 4 нулевого фазового сдвига равновероятно проходят на суммирующий и вычитающий входы реверсивных счетчиков 8 и 9,в результате чего импульсы на их выходах будут отсутствовать Это соответствует достижению компенсации. Результирующий код,соответствющий измеряемому фазовому сдвигу, счтывается с одной из пересчетных схем например 5,лри полном заполнении другой 1 Индикатором заполнения второй пересчетной схемы,например 6,служит элемент 12 совпадения. При достижении компенсации (импульсы на выходах элементов ИЛИ 10 и 11 отсутствуют) и полном заполнении пересчетной схемы б на выходе элемента 12 совпадения появляется импульс,который подается .на запоминающий регистр 13, осуществляя перепись кода,установленного поломсенйями триггеров передчетной схемы 5. Этот код дешифруется и регистрируется цифровым отсчетным устройством 14,показания которого соответствуют значению измеряемого фазового сдвига в градусах.

Исключение нелин.ейных элементов и частично-зависимых звеньев,а также введение усреднения с помощью реверсивных счетчиков импульсов уменьшает погрешность измерения,в результате появляется возможность использования фазометра для измерения сдвигов фаз сигналов в присутств(и помех,а это знtiчитeльнo расширяет сферу применения предлагаемого автокомпенсационного фазометра.

Формула изобретения

Цифровой автокомпенсационный фазометр, содержащий формирователи импульсов, импульсный генератор,пересчетные схемы,последовательно соединенные регистр памяти,отсчетвое устройство и элемент совпаденийi отличаюЩИ и с я тем,что,с целью повышения помехоустойчивости,он снабжен двумя индикаторами нулевого фазового сдвига, двумя реверсивным счетчиками и двумя элементами ИЛИ,причем входы индикаторов нулевого фазового сдвига подсоединены к выходам формирователей импульсов и пересчетных схем, а выходы - к входам реверсивных счетчиков, выходы которых подключены к управля ощим входам пересчетных схем и входам элементов ИЛИ,соединенных своими выходами с установочными входами реверсивных счетчиков и двумя входами элемента совпадения,третий вход которого подсоединен к выходу заполнения одной из перёсчетных схем, а выход - к управляющему входу регистра памяти.

.источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 245913,кл. G 01 R 25/04, 1967.