Цифровой фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к-измерительной технике и может быть использовано в автоматике и телемеханике. По основному авт.св. 432416 известен цифровой фазометр, содержащий входные формирователи, элементы совпадения, электронный ключ, нульорган, триггер, счетчик импульсов, два генератора тока противоположных полярностей,интегрирующий усилитель к цифровой отсч етный блок Г13. Однако в такЪм фазометре при высо ких частотах исследуемых напряжений и малых углах сдвига фаз возникают дополнительные погрешности, связанные с конечным временем переключения электронного ключа. Кроме того,этот фазометр не позволяет автоматически определить знак разности фаз между опорным и исследуемым напряжением. Целью изобретения является умень шение погрешности от конечного времени переключения электронного ключ и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается те что в цифровой фазометр, содержеиций входные формирователи, элементы сов дения, электронный ключ, нуль-орган триггер, счетчик импульсов, цифрово отсчетный блок, два генератора противоположных полярностей и интегрирующий усилитель, вход которого через электронный ключ соединен с выходами двух генераторов тока противоположных полярностей, а выход - со входом нульоргана, введены фаэосдвигатель и блок управления счетчиком, причем вход фазосдвигателя соединен с одной из входных клемм, а выход - со входом одного из формирователей, входы блока управления соединены соответственно с выходами триггера и счетчика, а выход - с управляющим входом счетчика,я На чертеже представлена функцио- нальная схема цифрового фазометра. Фазометр содержит два входных формирователя 1 и 2, на которые подаются исследуемые напряжения, выходы формирователей соединены через элементы совпадения 3 и 4- с управляющими входами электронного ключа 5. Через ключ 5 генераторы 6 и 7 тока противоположных полярностей соединены со входом интегрирукядего усилителя (интегратора) 8, а выход усилителя соединен со входом нуль-органа 9. Выход нуль-органа 9 соединен со входом триггера 10, второй вход которого через элемент 11 совпадения соединен с выходом формирователя 1. Выход элемент 12 совпадения, к одному входу рого подсоединен триггер 10, а ко второму - вьрсод формирователя 2, сое динен со счетчиком 13 импульсов. Циф ровой отсчетный блок 14 подсоединен к выходу счетчика 13. Фазосдвигатель 15 соединен со входом формирователя 2, а блок 16 управления, своим входом подсоединен к триггеру 10, а выходом - к управлякидему входу счетчика 13. Устройство работает следующим образом. При действии на входах формирователей 1 и 2 исследуемых напряжений н их выходах формируются опорные импул сы, сдвинутые на интервал t пропорционгшьный сдвигу фаз Чу . Ч-и где частота исследуемых напряже ний. Первый опорный импульс с формирователя 1 воздействует через элемент 3 совпадения и на электронный ключ 5 так, что ко входу интегрирующего уси лителя 8 подсоединяется генератор 6 тока (l-t ) , который заряжает .конден сатор интегратора, и на вьаходе последнего напряжение растет по линейному закону. Одновременно этот импульс устанав ливает триггер 10 в положение, соответствующее открытым состояниям элементов совпадения 12 и 4 н закрытым элементов совпадения 3 и 11. Второй опорный импульс через ключ 5 отсоеди няет генератор 6 и подсоединяет генератор 7 (IJ) , имекздий противоположный знак, в результате чего напря жение на выходе интегратора начинает уменьшаться, стремясь изменить поляр ность. Одновременно через элемент совпадения 12 начинается заполнение счетчика 13 импульсами с частотой входных напряжений. За время tx , в течение которого подсоединен к интегратору генератор 6 ( I ) , напряжение на интегратора возрастает от нуля на величину ли - f:, t. Через время Тд напряжение на выхо де интегратора 8 уменьшится до нуля, вследствие чего нуль-орган 9 сформир ет выходной импульс. (В результате устройство вернется в ф:ходное состояние и прохождение импульсов в счетчик 13 прекратится. Так как изменение напряжения на выходе интегратора в интервале TO равно по абсолютной величине изменению за время tj , то множитель временного интервсша. Тогда число N;i подсчитанных импульсов будет равно N . Подставляя сюда значение TQ с учетом выражения для t х получим Nyj 4x т-rV которое не зависит от I ( л частоты исследуемых напряжений и определяется только сдвигом их фаз и отношением токов интегратора. Однако на высоких частотах время t оказывается соизмеримым и даже меньше длительности фронта переключения электронного ключа 5. В этом случае отсутствует линейность заряда конденсатора интегратора 8 и, кроме того, ключ 5 не подключает целиком генератор 6 тока (I ) . В результате вычисляется заниженное значение угла сдвига фаз, т.е. возникает погрешность измерения. Для увеличения времени на подключение генератора 6 тока (|)перед формирователем 2 поставлен фазосдвигатель 15, который сдвигает исследуемое напряжение на известный угол %. При этом время t возрастает до величины tV t 0 + t . Тогда число подсчитанных счетчиком 13 импульсов будет равно 3 NO + NX; « 0 Чтобы исключить из счетчика полученное лишнее число f(7 , в счетчик 13 с помощью блока 16 управления при переключении триггера 10 записывается число NO , а он сам включается на вычитание. Теперь при открытом элементе ,12 совпадения импульсы с частотой fy сначала уменьшают записанное в счетчике 13 число. Когда счетчик 13 обнулится, блок 16 управления переключает его на сложение, и теперь в счетчик 13 будет записаночисло N х / соответствующее измеряемой разности фаз Кроме того, введение блока 16 управления счетчиком и фазосдвигателя 15 позволяет автоматически определять знак разности фаз, так как при опережающей фазе сигнала, поступающего на формирователь 2, счетчик 13 не обнулится.и при окончании счета останется в режиме вычитания с записанным в нем числом NX. Таким образом, режим работы счетчика 13 в конце цикла измерения будет символизировать знак разности фаз. Предлагаемый фазометр позволяет благодаря введению фазосдвигателя и блока управления уменьшить погрешности измерения и увеличить функциональные возможности цифрового фазометра, т.е. определять знак измеряемой разности фаз. Формула изобретения Цифровой фазометр по авт.св. № 432416, отличающийся

тем, что, с целью уменьшения погрешностей от конечного времени переключения электронного ключа и расширения функциональных возможностей, в него введены фазрсдвигатель и блок управления счетчиком, причём вход фазосдвигателя соединен с одной из входных клемм, а выход - со входом одного из формирователей, входы блока управления соединены соответственно с выходами триггера и счетчика, а выход - с управляющим входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при зкспеохиэв

1. Ав.торскОе свидетельство СССР 432416, КЛ.6 01 R 25/08, 07.12.72.