Цифровой фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к фазоизме рительной технике и предназначено для измерения фазового сдвига в уст, ройства измерения дальности фазовыми методами.

Известен цифровой фазометр, содержащий формирователи, элементы И, управляющий триггер (триггер-делитель частоты), триггер фазового интервала, счетчик с индикацией и источники сигнала, соответствующий времени измерения усредняемых значений фазовых ; сдвигов. Устройство позволяет измерять усредненное значение фазовых сдвигов в Течение измерительного времени. При случайном попадании импульса конца фазового интервала на время At, триггер фазового интервала остается в состоянии Т, т.е. элемент И, формирующий пачки импульсов, открыт в течение iit, и счетные импульсы непрерывно поступают на счетчик с индикацией tl .

Однако если At ; пТ и сигнал пропадает более чем один раз, то проведение измерений становится невозможным, т.е. устройство обладает высокими погрешностями измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой фазометр, содержащий преобразователь фаза-интервал времени, генера10. тор квантующих импульсов и триггер пуска, выходы которых подключены к входам первого элемента И, блок выделения заднего фронта сигнала,вход которого соединен с выходом преобра15зователя фаза-интервал времени, два пересчетных элемента, выход первого из которых соединен с нулевым входом триггера пуска, счетчик с индикацией, подключенный к выходу второго пере20счетного элемента, и блок управления коэффициентом пересчета, выходами соединенный со вторыми входами пересчетных элементов. 3Э В известном устройстве измеритель ное время 9 задается подсчетом импул сов конца фазового интервала и изменяется в зависимости от частоты исследуемых сигналов. Усреднение результата измерения производится в те чение измерительного времени б КТ. Таким образом, при исчезновении импульса конца фазового времени на вре мя д1 измерительное время увеличивается до +At 12. Однако в течение &t счетные импульсы поступают в сЧетчик и вносят грубые погрешности измерения. При t 9 , т.е. , погрешность измерения составляет более 100%. Цель изобретения - повышение точности измерения при наличии низкочастотной помехи. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий преобразователь фаза-интервал времени, генератор импульсов и триггер пуска, выходы которых соединены с входами первого элемента И, блок выделения заднего фронта сигнала, вход которого соединен с выходом преобразователя фаза-интервал време ни, два пересчетных элемента, выход первого из которых соединен с нулевым входом триггера пуска, счетчик с-индикацией, подключенный к выходу второго пересчетного элемента, и блок управления коэффициентом пересчета, выходами соединенный с входа ми первых пересчетных элементов,вве дены триггер разрешения, второй и третий элементы И, третий и четвертый пересчетные элементы и элемент ИЛИ, причем входы второго элемента И соединены соответственно с выходо блока выделения заднего фронта си1- нала и с выходом триггера пуска, а выход - с единичным входом триггера разрешения и входом первого пересчетного элемента, входы третьего элемента И соединены соответственно с выходами триггера разрешения и ге нератора импульсов, входы элемента ИЛИ подключены к выходам последних пересчетных элементов, а выход соединен с нулевыми входами этих элементов и триггера разрешения, счетный вход третьего пересчетного элемента соединен с выходом первого эл мента И, счетный вход четвертого пересчетного элемента соединен с входом второго пересчетного элемента и с выходом третьего элемента И. На фиг. 1 представлена функциональная схема фазоизмерительного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы (Ug и Ux опорный и исследуемый сигналы; U( - пачки импульсов, соответствующие измеряемому фазовому сдвигу; усредняемые за К периодов пачки импульсов, регистрируемые счетчиком с индикацией) . Цифровой фазометр содержит преобразователь 1 фаза-интервал времени, генератор 2 квантующих импульсов и триггер 3 пуска, выходы которых соединены со входами первого элемента И, служащего для формирования пачки импульсов, длительность которых равна интервалу фазового сдвига. Кроме того,.фазометр содержит блок 5 выделения заднего фронта си|- налов, вход которого соединен с выходом преобразователя 1, и два пересчетных элемента 6 и 7, один для формирования сигнала по окончании времени измерения, другой для усреднения результата измерений. Выход пересчетного элемента 6 соединен с нулевым входом триггера 3. Счетчик 8 с индикацией подключен к выходу второго пересчетного элемента 7 а блок 9 управления коэффициентом пересчета выходами соединен с вторыми входами первых пересчетных элементов 6 и 7 и служит для задания одинаковых для обоих пересчетных элементов 6 и 7 коэффициентов пересчета. Триггер 10 разрешения выполняет функцию включения-выключения пересчетного элемента 7. Входы второго элемента 11 И соединены соответственно с выходом блока 5 выделения заднего фронта сигнала и с выходом триггера 3 пуска, а выход - с единичным входом триггера 10 разрешения и с входом первого пересчетного элемента 6. Входы третьего элемента 12 И соединены соответственно с выходами триггера 10 разрешения и генератора 2 квантующих импульсов. Третий и четвертый пересчетные элементы 13 и 1 представляют собой два счетчика одинаковой емкости,служащие для формирования сигнала запрета счета результата измерения.Входы элемента 15 ИЛИ подключены к выходам пересчетных элементов 13 и }Ц, а выход соединен с нулевыми входами элементов 13 и Т и триггера 10 разрешения. Счетный вход третьего пересчетного элемента 13 соединен с выходом первого элемента Ц И, счетный вход четвертого пересчетного элемента 1 соединен со входом второго пересчетного элемента 7 и с выходом третьего элемента 12 И.

Фазометр работает следующим образом,

В исходном состоянии триггеры 3 и 10, пересчетные элементы 6 и 7 и счетчик 8 установлены в нулевое состояние.

Входные сигналы поступают по двум каналам на преобразователь 1 фазаинтервал времени. При подаче сигнала Пуск на триггер 3 пуска и при поступлении сигнала от преобразователя 1 элемент И начинает пропускать квантующие импульсы генератора 2, формируя пачки. Эти импульсы поступают в пересчетный элемент 13. Содержимое пересчетного элемента 13 непрерывно переписывается в дополнительном коде в пересчетном элементе Н, емкость которого равна емкости элемента 13. В результате, если содержимое элемента 13 равно У

о

где Зц) - длитехзьность импульса,формируемого в преобразователе 1 фаза-интервал, времени, равная фазовому интервалу между входными сигналами ;

- период повторения квантующих импульсов,

то содержимое пересчетного элемента 14 N г N - N,,, где N - емкость пересчетного элемента.

По .кончании каждого импульса от преобразователя 1 фаза-интервал времени элемент И закрывается, а в блоке 5 выделения заднего фронта сигнала формируется импульс, который через открытый элемент 11 И запускает триггер 10 разрешения, и регистрируется в пересчетном элементе 6. Разрешение счета с триггера 10 подается на элемент 12 И, который начинает пропускать квантующие импульсы в пересчетный элемент 1А. Поскольку пересчетный элемент k уже был заполнен до уровня Nrj N - N , то до момента его переполнения в него запишется п N., квантующих импульсов. Такое же количество импульсов запишется и в пересчетный элемент 7. Импульс переполнения пересчетиого элемента k через элемент 15 ИЛИ устанавливает триггер 10 разрешения в

О и закрывает элемент 12 И. Пересчетные элементы 13 и 14 также обнуляются.

Подсчет импульсов в пересчетном элементе 7 прекращается. При непрерывном поступлении сигналов на входы преобразователя 1 фаза-интервал времени процесс записи в пересчетных элементах периодически повторяется. После поступления на пересчетный элемент 6 К сигналов заднего фронта от блока 5 выделения заднего фронта сигнала (К задается блоком 9 управления; на выходе пересчетного элемента 6 появляется сигнал, который переключает триггер 3 пуска в исходное состояние, вследствие чего элемент 4 И закрывается и не пропускает квантующие импульсы в пересчетный элемент 13. Триггер 10 разрешения также находится в нулевом сЬстоянии и в пересчетный элемент 7 также не поступают квантующие импульсы.

Таким оЬразом, через К периодов входных сигналов в счетчике 8 с индикацией появляется усредненное за К изменений значение фазового сдвига.

При случайном пропадании входного сигнала преобразователя 1 фазаинтервал времени, т.е. при наличии низкочастотной помехи по входу, преобразователь 1 фаза-интервал времени формирует импульсы, длительность которых соответствует максимально возможному фазовому сдвигу, равному 2J. При этом количество квантующих импульсов, записанное в пересчетном элементе,13 N 2J. Импульс переполнения элемента 13 через элемент ,15 ИЛИ обнуляет пересчетные элементы 13 и 14, подготавливая их для последующего измерения.

Такое построение цифрового фазометра позволяет формировать сигнал запрета счета результатов измерения при случайном исчезновении сигналов на его входе. Поскольку импульсы в счетчике с индикацией не поступают в этот момент, то ошибка не допускается. Таким образом, точность измерения фазометра при наличии низкочастотной помехи на входе повышается. Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий преобразователь фаза-интервал времени, генератор импульсов и триггер пуска, выходы которых соединены с входом первого элемента И, блок вь1йеления заднего фронта сигнала, вход крторого соединен с выходом прео€Н азователя фаза-интервал времени, два пересчетных элемента, выход первого из которых соединен с нулевым входом триггера пуска,счетчи« с инйикацией, подключенный к выходу второго пересчетного апемента, и бяси у ярав1 ения коэффициентом пересчета, выходами соединенный с вторыми входами первых пересчетных элементов, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при наличии низкочастотной помехи, в него введены триггер разргешения, второй и третий элементы И, третий и четвер тый пересчетные элементы и элемент ИЛИ, причем входы второго элемента 90 8 .И соединены соответственно с выходом блока выделения заднего фронта сигнала и с выходом триггера пуска, а выход - с единичным входом триггера разрешения и входом первого пересчетного элемента, входы третьего элемента И соединены соответственно с выходами триггера разрешения и генератора импульсов, входа элемента ИЛИ подключены к выходам последних пересчетных элементов, а выход соединен с нулевыми входами этих элементов и триггера разрешения, счетный вход третьего пересчетного элемента соединен с Шйходом первого элемента И, счетный вход четвертого пересчетного элемента соединен с входом второго пересчетного элемента и с выходом третьего элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 5Н251, кл, 6 01 R 25/00, 1376. 2,Авторское свидетельство СССР № 216841, кл. G 01 R 25/00, 1968.

Фиг.1