Цифровой фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения параметров систем, импульоно-фазового управления вентиль ными преобразователями. По основному авт. св. N° 5i3885 известен ци(} ровой фазометр, содержащий входной блок, умножитель частоты, блок совпадения, первый и втсфой вход которого соединены соответственно с выходами входного блока и умнсмиитепя частоты, а выход подключен ко ходу счетчика, Целитель частоты, вход которого соединен с шиной опорного сигнала, а выход - со входом умножителя частоты и блок отсчета числа измерений, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход подключен к третьему входу блока совпад ния Llj. Однако устройство имеет значительную погрешность определения измеряемого значения фазы, обусловленную лож ным переходом через нулевой уровень опорного сигнала из-за помех и искажений формы напряжения. Цель изобретения - повышение точности измерения. . Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий входной блок, умножитель частоты,блок совпадения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами входного блока и умножителя частоты, а выход подключен ко входу счетчика, делитель частоты, вход которого соединен с входным блоком, а выход - со входом умножителя частоть и блок отсчета числа измерений, вход которого соединен с входным блоком, а выход подключен к третьему входу блока совпадения, введены (1)ормирователь периода, измеритель ортогональных составляющих и вычислительный блок,причем входы формирователя периода и вход измерителя ортогональных составляющих объединены и соединены с шиной опорного напряжения, выход формирователя 39 периода соединен с входом блока отсче та числа измерений, выход которого подключен к управляющим входам вычислительного блока и измерителя ортогональных составляющих, выходы которого соединены с первым и вторым входами вычислительного блока, третий вход которого соединен с выходом счетчика. На фиг. 1 представлена структурная схема фазометра; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу фазометра. Цифровой фазометр содержит входной блок 1, первый вход которого соединен с делителем 2 частоты, а второй вход с блоком 3 отсчета числа измерений. Выход делителя 2 частоты подключен к входу умножителя Ц частоты, .выход которого, а также выходы входного блока 1 и блока 3 отсчета числа измерений подключены к соответствующим входам блока 5 совпадений, соединенного последовательно со счетчиком 6, Вход формирователя 7 периода соединен с входом измерителя 8 ортогональных составляющих, выходы которого подключены к первому и второму входам вычислительного блока 9, третий вход которого соединен с выходом счет ика 6. Выход блока отсчета числа измерений подключен к управляющим входам измерителя 8 ортогональных составляющих и вычислительного блока 9. Работа устройства начинается с момента появления сигнала на выходе, формирователя 7 периода. Этот сигнал поступает на входной блок 1, который формирует импульсы с длительностью, пропорциональной фазовому сдвигу сигна,ла управления относительно момента появления сигнала на выходе формирователя 7 периода. Одновременно сигнал управления поступает на вход делителя 2, имеющего коэффициент .деления п, выход которого подключен ко входу умножителя Ц .с коэффициентом умножения т, причем пит выбраны взаимно простыми числами, а выходные импульсы умножителя частоты поступают на вход блока 5 совпадений. ,. Блок 3 отсчета числа измерений, производит отсчет числа измерений, количество которых равно коэффициенту деления делителя 2, т.е, п, или кратно ему. Отсчет числа измерений производится путем подсчета числа периодов напряжения на выходе формирователя 7 периода, соответствующих началам формирования каждого из периодов опорного напряжения. В течении п периодов 81 частоты опорного сигнала импульсы с выходом блока 5 совпадений могут проходить на счетчик 6, После окончания п-го измерения на выходе счетчика 6 образуется цифровой код, пропорциональный измеренному сдвигу фаз Ц между сигналом управления и началом периода опорного напряжения. Одновременно с началом описанного процесса измерения фазового сдвига между сигналом управления и началом формирования периода опорного напряжения на интервале времени равном п периодов опорного напряжения происходит измерение амплитуд ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения, которые после окончания п-го периода по сигналу с выхода блока 3 отсчета числа измерений вводятся одновременно с выходным кодом счетчика 6 в вычислительный блок 9, где происходит вычисление фазового угла Ч сигнала управления относительно начала положительного полупериода первой гармоники опорного напряжения.. I f, - arctg 1, где 4-1 - фазовый угол сигнала управления относительно начала выделенного периода; квадратурная составляющая; синфазная составляющая опорного напряжения на периоде, выделенном формирователем 7 периода. Расположение первой гармоники опорного напряжения на ортогональные составляющие производится относительно начала выделенного формирователем 7 периода этого напряжения (точка t фиг,26). Сигнал, соответствующий началу сформированного периода (фиг, 2в), на котором Производится разложение переюй гармоники опорного напряжения на ортогональные,составляющие, поступает с формирователя 7 периода на измеритель 8 ортогональных составляющих через блок 3 отсчета числа измерений.; Разложение первой rapМОНИКИ опорного напряжения на ортогональные, составляющие производится измерителем 8 ортогойальных составяющих. Формирователь 7 периода позволяет исключить влияние ложных нулей, Это достигается тем, что относительно начала выделенного с помощью формирователя 7 периода интервала времени, равного периоду опорного напряжения (отрезок Т на фиг. 2в), происходит измерение фазового положения сигнала управления (угол на фиг. 2в) и выделение ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения (фиг. 2г), по которым вычисляется в вычислительном блоке 9 угол t (фиг. 26), Формирователь 7 периода может быть построен по принципу фазовой аВТоподстроЙ7 ки частоты, позволяющей следитк за частотой и периодом опорного напряжения практически с абсолютной точностью.. формирование синфазной и квадрату ной составляющих первой гармоники опорного напряжения и измерение амплитуд этих составляющих происходит в измерителе 8 ортогональных составляющих. Измеренные амплитуды синфазН( и и квадратурной составляющих пост пают в вычислительный блок 9. Начало сформированного интервала времени, равного периоду опорного на пряжения, имеет произвольное фазовое положение относительно начала положи тельного полупериода первой гармоники опорного напряжения, что следу-ет из принципа действия системы фаг зовой автоподстройки частоты. Поэтом фазовый угол М сигнала управления относительно начала положительного полупериода первой гармоники отличается от фазового угла If сигнала управления относительно начала выд( ленного периода .на величину г а которая является промежуточным результатом вычисления в блоке 9Введение новых функциональных узлов и их связей позволяет при определении фазового положения сигна ла управления исключить влияние ложных нулей искаженного входного опорного напряжения. При этом измерение фазового положения сигнала управлени СВОДИТСЯ к раздельному измерению его фазового положения относительно начала выделенного периода опорного напряжения и измерению амплитуд ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения на этом периоде, по которым вычислительный блок вырабатывает сигнал, пропорциональный фазе сигнала управления относи тельно начала положительного полупериода первой гармоники входного сигнала, т.е. позволяет повысить точность результатов определения фазового положения сигнала управления относительно опорного синусоидального напряжения в условиях наличия помехи, в частности коммутационных провалов напряжения в промышленных сетях с нелинейной и резко.переменной нагрузкой. Формула изобретения Цифровой фазометр по авт.св. , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь периода, измеритель ортогональных составляющих и вычислительный блок, причем входы формирователя периода и измерителя ортогональных составляющих объединены и соединены с шиной опорного напряжения, выход формирователя периода соединен с входом блока отсчета числа измерений, выход которого подключен к управляющим входам вычислительного блока и измерителя ортогональных составляющих, выходы которого соединены с первым и вторым входами вычислите91ьного блока, третий вход которого соединен с выходом счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 25/00, 27.01.76.

Фуе, f