Цифровой фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к технике радиоэлектроизмерений и может быть использовано при разработке фазометрической аппаратуры с повышенными метрологическими характеристиками .

Известен оптимальный измеритель фазовых сдви-гов, содержащиГ; два перемножителя, два интегратора, вычислительный узел и генератор KOimn сигнала с фазовращателем на .

Его недостаток состоит в низкой точности измерения фазовых сдвигов, обусловленной низкой точностью выполнения математических операций аналоговыми устройствами.

Известен также измеритель .сдвига фаз, содержащий стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи,дв перемножителя, два сумматора с регистрами, вычислительный узел, синхронизирующее устройство, делитель частоты, дешифратор, постоянный запоминающий элемент и формирователь. Этот фазометр реализует идею оптимального измерения в цифровом виДе 2 ..

Недостаток этого устройства невозможность измерения фазовых сдвигов на разных частотах.

Цель изобретения - расширение диапазона частот.

Это достигается тем, что цифровой фазометр, содержащий стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, первый делитель частоты, два перемножителя и связанный с ними через два сумматора с регистрами вычислительный узел, формирователь

0 и постоянный запоминающий элемент, снабжен последовательно соединенными элементом И, подк;1юченный к формирователю, первым счетчиком, вторым делителем частоты, третьим перемножи5телем, регистром памяти и последовательно соединенными вторым счетчиком, блоком совпадения кодов, а также генератором импульсов, соединенным с элементом И, причем постоян0ный запоминающий элемент соединен с вторым делителем частоты, блок сравнения кодов - с третьим перемножителем, первым счетчиком, вычислительным узлом, формирователем, стробо5скопическим и аналого-цифровым преобразователями, вычислительный элемент соединен с регистром памяти, первым и вторым перемножителями, а первый делитель частоты - с элементом И и

0 вторым счетчиком. Данное устройство обеспечивает измерение фазовых сдвигов в соотве ствии с алгоритмом --arot Prarctg . x.cobiuob-b где х- - отсчеты мгновенных значени входного сигнала; kt - интервал квантования входн го сигнала; N - количёатво отсчетов в одно из периодов входного сигна jJ - частота входного сигнала. Для обеспечения возможности работы в диапазоне частот необходимо определять частоту со, вычислять аргумент lOJut, а затем - тригономет рический коэффициент. В результате этих предварительных операций появляется возможность измерения фазовы сдвигов в широком диапазоне частот На чертеже приведена схема устройства. Устройство содержит стробоскопич кий преобразователь 1, соединенный через аналого-цифровой преобразователь 2 и через первый перемножитель 3 с регистром 4, второй .перемножитель 5, второй сумматор - с регистром 6. Ко второму входу фазомет ра подключен формирователь 7. Второй счетчик 8 через блок 9 сравнения кодов соединен с вычислительным узлом 10. Устройство содержит также элемент И 11, первый делитель 12 частоты, третий перемножитель 13, регистр 14 памяти, генератор 15 импульсов и -первый счетчик 16, соединенный через второй делитель 17 час тот с постоянным запоминающим элементом 18, входы устройства 19 и 20 Работа устройства осуществляется в дта этапа. На первом этапе производится извлечение информации для формирования отсчетных импульсов и вычисления аргумента тригонометрических коэффициентов. На втором этапе производятся отсчеты мгно венных значений входного сигнала и преобразование по.описанной методике для получения результата измерения . Устройство работает следующим образом. На входы 19 и 20 поступают напряжения с измеряемым фазовым сдвигом. Формирователь 7, элемент И 11 и генератор 15 импульсов представляют собой преобразователь длительности периода входного сигнала в количество импульсов N. Значение N... может меняться в зависимости от частоты входного сигнала в очень больших пределах. В ряде случаев (особенно при больших Ny) целесооб разно производить отсчеты мгновенных значений входного сигнала не каждым импульсом из N,a ограничиться определенными количеством точек р. Значение р определяется содержанием гармоник во входном сигнале, влияние которых на измеряемый фазовый сдвиг нужно нейтрализовать. Если сигнал содержит, например, 1 и 8 гармоник, то, следуя теореме Котельникова, необходимо выбирать . Деление Ц на р выполняет первый делитель 12 частоты. Таким образом, в счетчике 8 записывается число т, равное количеству импульсов мезэду точками отсчета, т.е. о счетными импульсами. В счетчике 16 записывается , а в постоянном запоминающем элементе,18 - число 360, равное выражению периода входного сигнала в градусах. На выходе второго делителя 17 частоты появляется код числа, равный весу каждого импульса из N-p в градусах. На выходе, третьего перемножителя 13 появляется код числа, равный весу каждого отсчетного импульса в градусах, т.е. дф bbOm N, где m - целая часть отношения . Таким образом, зтгачение точек отсчета в градусах ДР; 360 т /р, О i р. Код числа Ч хранится в регистре 14 памяти. Вычислительный узел 10 производит вычисление тригонометрических коэффициентов s i n A.Sj и cos ASi a также результата изме- рения arctg х/у. На этом первый этап работы заканчивается. На втором этапе работы счетчик 8 блокируется, т.е. число т, записанное в этом счетчике, сохраняется до конца измерения. Формирователь 7 формирует импульс в момент начала периода опорного колебания по входу 20. Этим импульсом запускаются стробоскопический преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2 и вычислительный узел 10, который формирует на своих выходах О и 1, поскольку в этот момент Д.Но G. Стробоскопический преобразователь 1 осуществляет опе|рацию квантования по времени, ана|лого-цифровой преобразователь 2 преобразует напряжение с выхода стробоскопического преобразователя в цифровой код. Таким образом, стробоскопический 1 и аналого-цифровой .2 преобразователи осуществляют операцию преобразования мгновенного сигнала в цифровой код. В первом 3 и втором 5 перемножителях цифровой код с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 умножается.на тригонометрические коэффициенты s i n и cos которые вырабатывает вычислительныи узел 10. Результаты пере