Многоканальный фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к измерите ной технике и информационно-измерит ным системам и предназначено для ра боты с фазовыми датчиками, например линейными индуктосинами, в составе информационно-измерительных систем для измерения усталостных повреждений авиационных и других конструкций. Известен многоканальный фазометр содержащий в каждом канале последовательно соединенные усилители-ограничители и схемы логического умножения, схемы логического сложения, входы которых соединены с выходами схем логического умножения, дешифратор, кольцевое переключающее устррйство, пороговое устройство в каждом канале, генератор пилообразного напряжения, схему логического сложения, входы которой соединены с выходами пороговых устройств , усилитель-ограничитель в опорном канале, выход которого соединен с управляющим входом генератора пилообразного напряжения и вхо дом кольцевого переключающего устройства, выход последнего соединен со входом дешифратора, а его выходы соединены со вторыми входами схем логического умножения. Данное устройство позволяет одновременно наблюдать на экране осциллографа фазовые сдвиги в восьми каналах в пределах 1180 D. Недостатком этого устройства является малый предел измерения сдвига фазы. Известен также фазометр, содержащий формирователи импульсов, триггерные делители частоты, схему И, коммутатор, выходи которого соединены со входами схемы И, один из делителей частоты содержит инвертор, т основных и т-1 дополнительных триггеров-, причем один из выходов П-1-ГО дополнительного триггера связан со счетным входом п-го основного триггера, другой выход со счетным входом п-го дополнительного триггера, счетный вход первого основного триггера и вход инвертора соединены с выходом формирователя импульсов, счетный вход первого дополнительного триггера соединен с выходом инвертора, а выходы основных триггеров соединены со входами коммутатора. Устройство позволяет измерять фазовые сдвиги в пределах (т 1,

2,:з,...} Г2.

Недостатками данного устройства являются низкая точность измерения фазового сдвига, обусловленная применением однополупериодной схемы измерения, и низкая достоверность измерений из-за сбоев делителей частоты от помехи i других факторов Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем:, что в многоканальный фазометр,содержа ший в каждом из каналов последовательно соединенные форгчшрователи импульсов и делители частоты, коммутатор и элемент И, инвертор в опорном канале измерения, вход которого соединен с формирователем импульсов, и счетный триггер, один из выходов которого соединен с первым входом элемента И, а вход - с инверсным выходом делителя частоты и со вторым входом элемента И,в каждый из каналов фазометра введены дополнительный инвертор, второй делитель частоты и блок устранения сбоев, дополнительные элементы И и ИЛИ, подключенные через нормализатор и фильтр к коммутатору, при этом входы элемента ИЛИ соединены с выходами первого и второго элементов И, блок устранения сбоев в каждом из каналов соединен по входам с пряглыми и инверсными выходами Первого и второго делителей частоты, с выходами формирователя импульсов и инвертора, а по выходам со входами первого и второго дели- телей частоты,причем третий вход первого элемента И соединен с прямым выходом первого делителя частоты, а третий вход второго элемента И с прямым выходом второго делителя частоты каждого из исследуемых каналов ,

Кроме того, блок устранения сбоев содержит восемь элементов И-НЕ, четыре формирователя импульсов и четыре элемента ИЛИ, при этом первые входы первого и третьего элементов И-НЕ соединены с прямым выходом первого триггера первого делителя частоты, а выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, вторые вды пятого и седьмого элементов И-НЕ связаны с инверсным выходом первого триггера первого делителя частот . авыход пятого элемента И-НЕ - с лервым входом шестого из указанных элементов Й-НЕ, при этом также второй вход третьего и первый вход пятого элементов И-НЕ соединены с прямым вькодом первого триггера второго делителя частоты, а выход третьего элемента И-НЕ - с первым входом четвертого аналогичного элемент второй вход первого и первый вход седьмого элементов И-НЕ подключены

к инверсному выходу первого триггера второго делителя частоты, а выход седьмого элемента И-НЕ - к первому входу восьмого элемента И-НЕ вторые входы второго и шестого элементов И-НЕ соединены со входом первого триггера первого делителя частоты а вторые входы четвертого и восьмого элементов И-НЕ - со входом первого триггера второго делителя частоты, входы формирователей импульсов соединены соответственно с выходами второго, четвертого, шестого и восьмого элементов И-НЕ, а первые В5сод :| первого и второго элементов ИЛ выходом первого формирователя импульсов, выход первого элемента ИЛИ соединен со входом установки в нуль первого триггера первого делителя частоты, второй вход второго и первый вход третьего элементов ИЛИ - с выходом второго формирователя импульсов, а выход второго элемента ИЛИ подключен к входу уст ановки в нуль первого триггера второго делителя частоты, при этом вторые входы первого и четвертого элементов ИЛИ соединены с выходом четвертого формирова.теля импульсов, а выход четвертого элемента ИЛИ - со входом установки в единицу первого триггера второго делителя частоты,. второй вход третьего и первый вход четвертого элементов ИЛИ соединены с выходом третьего формирователя импульсов, а выход третьего элемента ИЛИ подсоединен ко входу установки в единицу первого триггера первого делителя частоты.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства- на фиг. 2 пример реализапии блока устранения сбоев для первых триггеров делителей .

Устройство содерлсит формирователи 1-1-1 п импульсов, инверторы 2 :l-2-.R, делители 3 частоты на 2 (т 1,2,3. . .) , блоки 4 1-4гп устранения сбоев, счетный триггер 5 элементы И , элемент ИЛИ 7::Ll-7-:n, нормализаторы 8-1-8 п , фильры , коммутатор 10.

Блок устранения сбоев (см. фиг.2содержит первый триггер 11 первого делителя частоты, первый триггер 12 второго делителя частоты, элементы И-НЕ 13-20, формирователи 21-24 импульсов,, элементы ИЛИ 25-28.

Устройство работает следующим образом.

Формирователи п, импульсов формируют импульсы, фиксирующие моменты перехода нулевого уровня входным сигналом- На выходе делителей 3 il-3-.n частоты образуются импульсы начало и конец которых для делителя частоты соответствуют переходу нулевого уровня снизу вверх, а для делителя частоты - сверху вниз. На элементах И 6 происходит выделение временных интервалов, про порциональных измеряемому фазовому сдвигу по однополупериодной схеме, и одновременно сигналом со счетного триггера 5 осуществляется поочередный запрет выделения временных интервалов в однополупериодных схемах Таким образом, с выхода элементов ИЛИ на вход нормализаторов .п в один период поступают импульсы с одной однополупериодной схемы, а во второй период - с друго однополупериодной схемы. Нормализаторы осуществляют нормалит зацию импульсов по амплитуде. Фильт ры сглаживают широтномодулированный сигнал и на вход коммутатора 10 поступает постоянное напряжение, пропорциональное фазово му сдвигу. Рабочий диапазон фазомет ра равен 1 180 (п1 1,2,3. . .) . Блоки устранения сбоев р ботают следующим образом. Входной -сигнал, поступающий с фор мирователей импульсов на вход делителей 3 1-3-п частоты, мож но считать априорно заданным. Тогда для делителей частоты суще ствует однозначная временная связь которая заключается во взаимном рЗсположении импу льсов и пауз исходной частоты по отношению к импульсам и паузам частоты на выходе каждого делителя. Наличие в каждом канале фазометра двух делителей часто ты, входные и выходные сигналы котор сдвинуты во времени относительно дру друга на половину периода исходной частоты, дает возможность использовать дополнительную временную связь между выходными сигналами двух делителей частоты. Формирователи 21-24 коротких импульсов По переднему фронту входных импульсов формируют короткие импульсы, которые подаются на установочные входы триггеров 11 и 12. В нормальном режиме работы короткие импульсы подтверждают состояние указанных триггеров. Если происходит сбой хотя бы одного из них, то короткие импульсы устанав ливают триггеры 11 и 12 в такое соетояние, которое должно быть в соответствии с временной связью входных и выходных сигналов. Блок устранения сбоев первых триггеров (фиг.2 формирует два подтверждающих коротких импульса для каждого импульса и каждой паузы на выходах триггеров 11 и 12. Время устранения сбоев не превышает длительность периода исходной частоты. Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой точностью измерения. При использовании его устраняется погрешность, |Вызванная нелинейными искажениями формы входного сигнала, дрейфом или смещением нулевого уровня входного |Сигнала, а также погрешность, вызванная неидеальностью формирователей импульсов. Кроме того, повышена помехозащищенность устройства. Сбой хотя бы одного триггера в известном фазометре приводит к ложным показаниям, а в предлагаемом такой сбой вызывает лишь кратковременное и незначительное увеличение погрешности измерения. Предлагаемое устройство работает по принципу перекрытия и может применяться для измерения в динамическом режиме сдвигов фаз 180°- 2 (,2,3...). Формула изобретения 1.Многоканальный фазометр, содержащий в каждом из каналов последовательно соединенные формирователи , импульсов и делители частоты, коммутатор, элемент И, инвертор в опорном канале измерения, вход которого соединен с формирователем импульсов, и счетный триггер, один из выходов которого соединен с первым входом элемента И, а вход - с инверсным выходом делителя частоты и со вторым входом элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышеьия точности измерения, в каждый из каналов фазометра введены дополнительный инвертор, второй делитель частоты, блок устранения сбоев, дополнительные элементы И и ИЛИ, подключенные через нормализатор и фильтр к коммутатору, при этом входы элемента ИЛИ соед1.нены с выходами первого и второго элементов И, блок устранения сбоев в каждом из каналов соединен по входам с прямыми и инверснымивыходами первого и второго делителей частоты, с выходами формирователя импульсов и инвертора, а по выходам - со входами первого.и второго делителей частоты, причем третий вход первого элемента И соединен с прямым выходом первого делителя частоты, а третий вход второго элемента И - с прякым выходом второго делителя частоты каждого из исследуемых каналов. 2.Фазометр поп.1,отличающ и и с я тем, что блок устранения сбоев содержит восемь элементов ИНЕ, четыре формирователя импульсов и четыре элемента ИЛИ, при этом первые входы первого и третьего элементов И-НЕ соединены с прямь1м выходом первого триггера первого делителя частоты, а выход первого элемента И-НЕ соединен с первьлм входом второго элемента.И-НЕ, вторые входы пятого и седьмого элементов И-НЕ связаны с инверсным выходом первого триггера первого делителя частоты, а выход пятого элемента И-НЕ с первым входом шестого из указанных элементов, при этом также второй вход третьего и первый вход пятого элементов И-НЕ соединены с прямым выходом первого триггера второго делителя частоты, а выход третьего элемента И-НЕ - с первым входом четвертого аналогичного элемента, второй вход первого и первый вход седьмого элементов И-НЕ подключены к инверсному выходу первого триггера второго делителя частоты, а вы.ход седьмого элемента И-НЕ - к первому входу восьмого элемента И-НЕ вторые входы второго и шестого элементов И-НЕ соединены со входом первого триггера первого делителя частоты, а вторые входы четвертого и восьмого элементов И-НЕ - со входом первого триггера второго делителя частоты, входы формирователей импульсов соединены соответственно с выходами второго, четвертого, шестого и восьмого элементов И-НЕ, а первые входы первого и второго элементов ИЛИ - с выходом первого формиройателя иг шульсов, выход первого

элемента ИЛИ соединен со входом устновки в нуль первого триггера первого делителя частоты, второй вход второго и первый вход третьего элементов ИЛИ - с выходом второго формирователя импульсов, а выход второго элемента ИЛИ подключен к входу установки в нуль первого триггера второго делителя частоты, при этом вторые входы первого и четвертого элементов ИЛИ соединены с выходом четвертого формирователя импульсов, а выход четвертого элемента ИЛИ - со входом установки единицу первого триггера второго делителя частоты, второй вход третьего и первый вход четвертого элементов ИЛИ соединены с выходом третьего формирователя импульсов, а выход третьего элемента ИЛИ подсоединен ко входу установки в единицу первого триггера первого делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 334527, кл. G 01 R 25/04, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР f. 410330, кл. G 01 R 25/00, 1974.