Цифровой фазометр для измеренияСРЕдНЕгО зНАчЕНия СдВигА фАз Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

ены с выходом cxeNHJ совпадения, вторые входы соединены соответственно с первым входом элемента ИЛИ и с выходом первого входного ключа и вторы Ми входами четвертого ключа и ключа инвертора, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены со ответственно с выходами четвертого и второго входного ключей, а выход соединен со входом формирователя импульсов, первые входы четвертого ключа и ключа-инвертора соединены соответственно с выходами второго и третьего триггеров, причем выход фор мирователя импульсов соединен с первым входом третьего ключа, второйвход которого соединен с первым входом второго ключа. На чертеже показан фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз. Фазометр содержит входные ключи 1 и 2, триггеры 3, 4 и. 5, ключ-инвертор-б, ключи 7-12, элемент ИЛИ 13 формирователь 14 импульсов, схему 15 совпадения, электронный коммутатор 16, генератор 17 квантующих импульсов, счетчик 18 периодов, счетчики 19 и 20 квантующих импульсов. Фазометр работает следующим образом. Входные синусоидальные напряжения периода Ту, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, подают на первые входы входных ключей 1 и 2. Три гер 3 находится в первом устойчивом состоянии и удерживает входной ключ 1 открытым, а входной ключ 2 - закры тым. Напряжение, подлкюченное к открытому входному ключу 1 является опорным напряжением, а входное напря жение, подключенное к входному ключу 2 - измеряемым напряжением. Опорное напряжение через входной ключ 1, а далее через нормально открытый ключ 7 и элемент ИЛИ 13 и через нормально . открытый ключ-инвертор 6 и элемент ИЛИ 13 поступает на формирователь 14 импульсЬв, который в моменты перехода напряжения через нуль в положительном направлении формирует прямоугольные импульсы дли те ьностью f. Таким образом, частота; fj. следования импульсов опорного нотряжения на выходе формирователя 14 импульсов равна удвоенной частоте входного напряжения .. 21- (1) г Tjt Эти импульсы с выхода формирователя 14 импульсов поступают на первые входы схемы 15 совпадения и ключа 10 С выхода генератора 17 квантующих импульсоа на второй вход схемы 15 и на первые входы ключей 11 и 12 посту пают квантующие импульсы длительностью 1 и с периодом следования Тд. При совпадении во времени выходного импульса формирователя 14 с квантующим импульсом срабатывает схема 15 и импульс без выхода поступает на входы триггера 3 и электронного коммутатора 16 и на первые входы ключей 8 и 9. Триггер 3 перебрасывается во второе устойчивое состояние, закрывая входной ключ 1 и открывая входной ключ 2, через который измеяемое напряжение начинает поступать на вход элемента ИЛИ 13 и далее на формирователь 14 импульсов. Одновременно с этим срабатывает электронный коммутатор 16 и на его обоих выхбдах появляется единичный уровень напряжения, который открывает ключи 10, 11 и 12. Через открытый ключ 1C с выхода формирователя 14 импульсов на вход счетчика 18 периодов начинают поступать импульсы измеряемого напряжения, через открытые ключи 11 и 12 на входы соответственно счетчиков 19 и 20 начинают поступать квантую- . щие импульсы с выхода генератора 17. При поступлении импульса с выхода схемы 15 на первые входы клю-чей 8 и 9 возможны два случая их срабатывания в зависимости от того, совпал во времени квантующий импульс с инвертированным или неинвертированным импульсом опорного напряжения. Если имеет место первый случай, то срабатывание схемы 15 вызвано совпадением во времени импульса, сформированного из опорного напряжения, поступающего через ключ-инвертор 6 и элемент ИЛИ 13, с квантующим импульсом. Тогда на втором входе ключа 9 в течение полупериода опорного напряжения присутствует опорное напряжение и импульс с выхода схемы проходит через ключ 9, перебрасывая триггер 5. Тем самым на время измерения закрывается ключ 7. При совпадении во времени выходного импульса формирователя 14, сформированного и измеряемого напряжения, с квантующим импульсом срабатывает схема 15. Импульс с его выхода, поступая на вход триггера 3, возвращает его в исходное состояние. Входной ключ 2 закрывается, а входной ключ 1 открывается и опорное напряжение через открытый ключ-инвертор 6, элемент ИЛИ 13 и формирователь 14 импульсов начинает поступать на первые входы схемы 15 и ключа 10. Тот же импульс с выхода схемы 15, поступая на вход электронного коммутатора 16, снимает единичный уровень напряжения с его первого выхода/ закрывая ключ 12. Тем самым в счетчике 20 квантующих импульсов формируется код п. При совпадении во времени выходного импульса формирователя 14 импульсов, сформированного из опорного напряжения, с квантующим импульсом, снова срабатывает схема 15. Импульс с его выхода, поступая на электронный коммутатор 16 снимает единичный .уровень напряжения с его второго выхода, закрывая ключи 10 и 11. Тем самым в счетчике 18 периодов формируется кйд А, а в счетчике 19 квантующих импульсов формируется код т. Коды А, т, пи значение Тд поступают в ЭЦВМ для вычисления искомого сдвига фаз. В случае совпадения им--пульса, сформированного из опорного напряжения, поступившего через ключ 7 и элемент ИЛИ 13, с квантующим импульсом, импульс с выхода схемы 15 проходит через ключ 8 и перебрасывает триггер 4, так как на втором вход ключа 8 в течение полупериода опорного напряжения присутствует входное напряжение. Тем самым на время измерения закрываемся ключ-инвертор 6. После второго срабатывания элемента И 15, опорное напряжение поступает на вход формирователя 14 импульсов через ключ 7. В ЭЦВМ сдвиг фаз определяется из выражения Ч 2Т (2) где t( - временной интервал, .соответ ствующий сдвигу фаз (фазовый интервал). .Быстродействие в предлагаемом фазометре повышается за счёт сокращения в два раЭа времени ожидания нача ла измерения (времени между моментом подключения опорного напряжения ко входу фазометра и началом измерения то есть первым совпадением опорного квантующего импульса). А сокращение этого времени вдвое достигается увеличением до начала измерения частоты опорного напряжения в два раза. Временной интервал t между последовател ными совпадениями импульсов длительностью следующих с периодами Т и TQ, определяется выражением (3) f Как видно из выражения (3), увели чение вдвое частоты f импyльcoв (уменьшение вдвое периода Тц), посту пающих на вход элемента И 15, приводит к сокращению вдвое временного интервала Т, равного максимальному времени ожидания начала измерение. Время ожидания начала измерения сокр щается вдвое для любых фазовых сдвигов между входными напряжениями. Формула изобретения Цифровой фазометр для измерения среднего, значения сдвига фаз, содержащий входные ключи, управляющие входы которых соединены с выходами первого триггера, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом схемы совпадения, второй вход которой соединен с генератором квантующих импульсов и первыми входами первого и второго ключей, выходы которых соединены со счетчиками квантующих импульсов, а выход схемы совпадения соединен со входами первого триггера и электронного коммутатора, выходы которого соединены со вторыми входами первого и второго ключей, выход третьего ключа соединен со счетчиком периодов, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены ключ-инвертор, три ключа, элемент ИЛИ и два триггера, входы которых соединены с выходами пятого и шестого ключей, первые входы которых соединены с выходом схемы совпадения, вторые входы соединены соответственно с первым входом элемента ИЛИ и с выходом первого входного ключа и вторыми входами четвертого ключа и ключ-инвертора, выход которого соединен с nepBt 4 входом элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами четвертого и второго входного ключей, а выход соединен со входом формирователя импульсов, первые входы четвертого ключа и ключ-инвертора соединены соответственно с выходами второго и третьего триггеров, причем выход формирова теля импульсов соединен с первым входом третьего ключа второй вход которого соединен с перрым входом второго ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 231665, Кл. G 01 R 25/08, 19.07.67. 2.Авторское свидетельство СССР № 381038, КЛ. G 01 R 25/08, 26.02.71 (прототип).