Цифровой фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано при создании радиотехнических устройстй различного назначения, в частности автоматических устройств измере ния сдвига фаз сигналов. Известен фазометр, используемый . для определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов за стандартный временной интepвa :, содержащий преобразователи сдвига фаз во временной фазовый интервал и измерители временных фаговых интервалов за стандартное время 13. Однако измерение фазовых интервалов за стандартное время имеет недостаточную точность, особенно в диапазо не входных сигналов низкой частоты. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее преобразователь сдвига фаз во временной интервал, элементы И, формирователь стандартного временного интервала, тактовый генератор и реверсивный выходной счетчик 12. Однако и в этом устройстве при отсчете разндсти фаз за стандартный временной интервал возникает ошибка, обусловленная некратностью стандартИ го времени измерения и периода анализируемых сигналов. Выходная информация фазометра 9 запишется следующим образ см: aкт Vc-S-. фазовый интервал; где ц частота входного сигнала; стандартный временной интервал ; частота тактового генератора , Истинное значение сдвига фаз Ч и погрешность измерения- Гур определяются следующими выражениями: ,«-WTl4- Vt -44x)2) с хр- Ч-- ЧК-ч «) где - часть последующего, попавшего в отсчет фазового интервала, не вошедшая в стандартный временной интервал. В определение фазового сдвига вносится погре1цность, зависящая от частоты входного сигнала и величины стандартного временного интервала. Цель изобретения повышение точности за счет уменьшения погрешности, обусловленной некратностью времени измерения и периода анализируе мых сигналов. Поставленная цель достигается тем что в цифровой фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз во времен ной интервал, входы которого подключены к исследуемым сигналам, а выход к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выхо дом тактового генератора, а третий с выходом формирователя временного интервала, вход которого подключен к выходу тактового генератора, и реверсивный счетчик, введены формирователь синхроимпульсов, регистр, делитель частоты, двоично-десятичный умножитель, перйый и второй дополнительные формирователи временных интервалов, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем суммирующий вход реверсивного счетчика подсоединен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, а второй к выходу Ёторого элемента И, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а второй с выходом первого дополнительного формирователя временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй - к выходу формирователя временного интервала, при этом вычитающий вход реверсивного счетчика подсоединен к выходу третьего элемента И, соединенного первым своим входом с выходом двоич но-десятичного умножителя, а вторым с выходом второго дополнительного формирователя временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй к выходу формирователя временного интервала и одновременно ко входу фор мирователя синхроимпульсов, а выход последнего подключен к управляющему входу регистра, информационные вход которого подсоединены к выходам реверсивного счетчика, а выходы к управляющим входам двоично-десятичног умножителя, информационный вход кот рого соединен с выходом делителя ча тоты вход которого подключен к вых ду тактового генератора, На фиг. 1 преде: авлё 1а блок-схем цифрового фазометра, на фиг, 2 - вр менные диаграммы его работы. Фазометр содержит преобразователи 1 сдвига фаз во временной интервал, тактовый генератор 2, первый дополнительный формирователь времен ного интервала 3, второй дополнительный формирователь временного ин тервала 4, формирователь 5 стандартного временного интервала, первый, элемент И б, второй элемент И 7, третий элемент И 8, формирователь синхроимпульсов 9, элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик 11, регистр 12, двоично-десятичный умножитель 13, делитель 14 частоты. Цифровой фазометр работает следующим образом. Анализируемые сигналы поступают на входы преобразователя 1 сдвига фаз во временной интервал. С выхода преобразователя интервалы, равные временному сдвигу фаз, (фазовые интеЬ валы) поступают на первый элемент И б, который в течение временных фазовых интервалов, попадающих в стандартный временной интервал, вырабатываемый формирователем 5 временных интервалов, пропускает сигналы тактового генератора 2 на элемент ИЛИ 10 и далее на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. По заднему фронту временного интервала формирователь синхроимпульсов 9 вырабаты вает импульс разрешения считывания информации счетчика 11 в регистр 12, управляющий коэффициентом преобразования двоично-десятичного умножителя 13. Одновременно по заднему фронту стандартного временного интервала срабатывают первый 3 и второй 4 дополнительные формирователи временных интервалов. Первый дополнительный формирователь временного интервала 3 вырабатывает временной интервал, равНЕЛй части последнего фазового интервала, не вышедшей в стандартный временной интервал. Если задний фронт стандартного временного интервала не попадает на участок фазового интервала, то Ai-vp равен нулю. В течение интервала второй элемент И 7 пропускает сигналы тактового генерато- , ра 2 на элемент ИЛИ 10 и далее на суммирующий вход счетчика 11. Второй дополнительный формирователь временного интервала 4 вырабатывает временной интервал Л Т, равный части последнего периода входного сигнала, не вошедшей в стандартный временной интервал. В течение интервала Л Т третий элемент И 8 пропускает сигналы тактового генератора 2, масштабированные делителем частоты 14 и двоично-десятичным умножителем 13, в соответствии с управляющей информацией регистра 12 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11. Информация в счетчике 11Ф„ определяется выражением: %c TOKT vpVcT V TaKT ro,.-Vtr :(r.i что t T-f-учитывая, и выбирая f 1, где К - коэффициент передачи делителя частоты 14./

получаем, сравнивая выражения (2) и (4) :

9otc и т,е. величина отсчитанного сдвига

фаз Sp gравна истинному значению

сдвига фаз %.Применение предлагаемого изобретения позволяет существенно повысить точность определения сдвига фаз входных сигналов за счет уменьшения погрешности, обусловленной некратностью времени измерения, и периода анализируемых сигналов, особенно значительной в области низких частот, а .также обеспечить определение сдвига фаз с высокой точностью при постоянном времени измерения и сохранении маештаба преобразования независимо от частоты входных сигналов. Кроме того, автоматическая коррекция результата определения сдвига фаз -.ыполняется без увеличения времени измерения, поскольку следунхцее измерение может быть начато по переднему фронту входного сигнала, так как передний фронт стандартного временного интервала син хронизирован со входным сигналом.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз во временной интервал, входы которого подключены к исследуемым сигналам, а выход к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом тактового генератораf а третий с выходом формирователя временного интервала, вход которого подключен к выходу тактового генератора, и реверсивный счетчик, отличающийся тем, что, с целью повь&цеНИН точности за счет уменьшения погрешности, обусловленной некратностью времени измерения и периода анализируемых сигналов, в него введены формирователь синхроимпульсов, регистр делитель частоты, двоично-десятичный умножитель, первый и второй дополнительные формирователи временных интервалов, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем суммирующий вход реверсивного счетчика подсоединен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента и, а второй к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а второй с выходом первого дополнительного формирователя временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй - к выходу формирователя временного интервала, при этом вычитакиций вход реверсивног счетчика подсоединен к выходу третьего элемента И, соединенного первьви своим входом с выходом двоично-десятичного умножителя, а вторым - с выходом второго дополнительного формирователя временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй к выходу формирователя временного интервала и одновременно ко входу формирователя синхроимпульсов, а выход последнего подключен к управляющему входу регистра, информационные входы которого подсоединены к выходам реверсив;ного счетчика, а выходы к управляющим входам двоично-десятичного умножителя, информационный вход которого соединен с выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу так тового генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 653577, кл. G 01 R 25/00, 1979.

ш

гп |-1 п гп

I-I I-I

г

л/