Цифровой фазометр и его варианты

 

1. Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи , два перемножитёля, подкл оченные к выходу аналого-цифрового преобразователя и соединённый с ними через два сумматора с регистрами вычислительный блок, блок постоянной Ля.1 памяти, формирователь, генератор им пульсов, последовательно соединенные ;элемент И, подключенный входами к формирователю и генерат0РУ импульсов, счетчик дробной частя, счетчик целой части, о т л и ч а ю щ. и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения в диапазоне частот, в него введены последовательно соединенные второй блок постояйной памяти, соединенный с выходом счетчика дробной части, реверсивный счетчик, вторым входом соединенный с элементом И, и счетчик адреса, который по выходу соединён с первьш и вторым блоками постоянной памяти, а по входу - с аналого-цифровым и стробоскопическими преобразователями , причем третий вход реверсивО ) ного счетчика соединен со ечётчиком целой части, а выходы блока постояйной памяти подключены к входам перемножителей соответственно. 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5(59 6 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСНО5АУ СВИДЕТЕЛЬСТВ/

J„!

Ф»»е. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3385445/18-21 (22) 28 . 01 ° 82 (46) 30,05.83. Вюл. В 20 (72). С.Q.Ïàíüêî» В.И.Ткач и N.Ê.Чмых (71) Красноярский политехнический институт (53) 621.317.77(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

В 741186» кл. G 01 R 25/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 822075» кл. G 01 R 25/00, 1981 (прототип) . (54) ЦИФРОВОИ ФАЗОИЕТР (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) 1. Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскоиический и аналого-цифровой преобразователи, два перемножителя, подкхцоченные к выходу аналого-цифрового преобразователя и соединенный с ними через два сумматора с регистрами вы числительный блок, блок постоянной

„„SU„„1020781 памяти, формирователь, генератор им= пульсов, последовательно соединенные элемент И, подключенный входами к . формирователю и генератору импульсов, счетчик дробной части, счетчик целой части, о т л и ч а ю щ и и с ятем, что, с целью повиаиения точности измерения в диапазоне частот, в него введены последовательно соединенные второй блок постоянной памяти, соединенный с выходом счетчика дробной части, реверсивный счетчик, вторым входом соединенный с элементом И, и счетчик адреса, который по выходу соединен с первым и вторым блоками постоянной памяти, а rio входу — с аналого-цифро- вым и стробоскопическими преобраэова- g телями, причем третий вход реверсивного счетчика соединен со счетчиком целой части, а выходы блока постоянной памяти подключены к входам пЕре- С множителей соответственно.

1020781.2. Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, два перемножителя подключенные к выходу аналого-цифрового преобразователя, и соединенный с ними через два сумматора с регистрами

ВычислительныИ блок, формирователь, блок постоянной памяти, последователь. но соединенные генератор импульсов, первый элемент И, соединенный входом

С формирователем, первый счетчик дроб. ной части и счетчик целой части, первый блок совпадения кодов и первый счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в диапазоне частот, в него вве" дены счетчик адреса, соединенный с блоком постоянной памяти, выходы которого подключены к входам перемножи1

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых фазометров повышенной точности.

Известен измеритель сдвига фаз, 5 содержащий атробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, два перемножителя, два сумматора с регистрами, вычислительный блок, синхрони" зирующий блок, делитель частоты, дешифратор, постоянный запоминающий элемент и формирователь fl).

Недостатком устройства является ограниченный частотный диапазон измерения.

Наиболее близким по технической

15 сущности к предлагаемому является цифровой фазометр, содержащий стробоскопический .и аналого-цифровой преобразователи, первый делитель частоты, два перемножителя и соединенный с ни-20 ми через два сумматора с регистрами вычислительный. блок, формирователь, постоянный запоминающий элемент, последовательно соединенные элемент И, подключенный к формирователю, первый " 5 счетчик, второй делитель частоты, третий перемножитель, регистр памяти и последовательно соединенные второй счетчик; блок совпадения кодов, а также генератор импульсов, соединен- 30 ный с элементом И, причем постоянный запоминающий элемент соединен с вторым делителем частоты, блок совпадения кодов - с третьим пвремножителем, пеРВый счетчиком, вычислительным бло-g5 ком, формирователем, стробоскопическим и аналого-цифровым преобразователями, вычислительный блок соединен с регистром памяти, первым и вторым петелей соответственно, второй блок совадения кодов, соединенный с выходом первого счетчика дробной части, второй счетчик, соединенный с вторым входом второго блока совпадения кодов, последовательно соединвнныв триггер, подключенный к входу и выходу соответственного первого и второго блоков совпадения кодов, второй элемент

И, соединенный с выходом генератора импульсов, второй счетчик дробной части, соединенный с входом второго счетчика, блок запрета, соединенный с вторым входом второго элемента И, выход блока запрета соединен с входом первого счетчика, причем входы первого блока совпадения кодов стробоскопического и аналого-цифрового преобразователей объединены и соединены с входом адресного счетчика.

2 ремножителями, а первый делитель частоты — с элементом И и вторым счетчиком f2).

Недостаток устройства состоит в том, что высокая точность измерения обеспечивается лишь на определенных частотах входного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности измерения в диапазоне частот.

Поставленная цель в первом варианте достигается тем, что в известный фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, два перемножителя, подключенные к выходу аналого-цифрового преобразователя и соединенный с ними через два суммато" ра с регистрами вычислительный блок, блок постоянной памяти, формирователь

Г генератор импульсов, последовательно соединенные элемент И, подключенный входами,к формирователю и генератору импульсов, счетЧик дробной части, счетчик целой части, введены последовательно соединенные второй блок постоянной памяти, соединенный с выходом счетчика дробной части, ревврсивный счетчик, вторым входом соединенный с элементом И, и счетчик адреса, который по выходу соединен с первым и вторым блоками постоянной памяти, а по входу - с аналого-цифровым и стробоскопичвскими преобразователями, причем третий вход реверсивного счетчика соединен со счетчиком целой части, а выходы блоха постоянной памяти подключены к входам перемножителей соответственно.

Во втором варианте в цифровой фаэометр, содержащий последовательно

10207g 1

М

4 соединенные стробоскопический и ана лого-цифровой преобразователи, два перемножителя, подключенные к выходу аналого.-цифрового преобразователя, и соединеиный с ними через два сумматора с.регистрами вычислительный блок, . 5 формирователь, блок постоянной памяти, последовательно соединенные генератор.импульсов, первый элемент И, соединенный входом с формирователем, первый счетчик дробной части, счет- >0 чик целой части, первый блок совпадения кодов и первый счетчик, введены счетчик адреса, соединенный с блоком постоянной памяти, выходы которого подключены к входам перемножителей 15 соответственно, .второй блок совпадения кодов, соединенный с выходом первого счетчика дробной части, второй счетчик, соединенный с вторым входом второго блока совпадения кодов, последовательно соединенные триггер, подключенный к входу и выходу соответственно первого и второго блоков совпадения кодов, второй элемент И, соединенный с выходом генератора им- 25 пульсов, второй счетчик дробной часи, соединенный с входом второго счетчика, блок запрета, соединенный с вторым входом второго элемента И, выxîä блока запрета соединен с входом первого счетчика, причем входы перво-ЗО го блока совпадения кодов стробоскопического и аналого-цифрового преобразователей объединены и соединены с входом адреснОго счетчика.

Сущность изобретения состоит в 35 формировании отсчетных импульсов, рас.пр целение которых в периоде входного сигнала максимально приближено к равномерному при работе в диапазоне частот. 40

В первом варианте используется блок постоянной памяти, в котором хранится заранее рассчитанная таблица.. Информация, извлекаемая из этого блока в опРеделенные MoMeнты време- 45 нй, позволяет сформйровать отсчетные импульсы, при которых обеспечивается зйачительное уменьшение погрешности измерения. Отличие второго варианта от первого состоит в том, что задача 5О решается аппаратурным путем, На фиг. 1 изображена блок-схема одного варианта цифрового фаэометра; йа фиг ° 2 — блок-схема второго варианта., В первом варианте цифровой фаэо метр состоит из стробоскопического преобразователя 1,.соединенного че- рез аналоГо-цифровой преобразователь

2 с перемножителями 3 и 4, которые подключены к сумматорам 5 и б с ре- 60 гистрами, а также к первому блоку 7 постоянной памяти. В состав устройства входит второй- блок 8 постоянной памяти и вычислительный блок 9. Вто. рой вход устройства подключен к фор- 65 мирователю 10, который как и генератор 11 импульсов подключен к элементу.12 И, соединенному со счетчиком

13 дробной части. Счетчик 14 адреса соединен через реверсивный счетчик 15 со счетчиком 1б целой части.

Во .втором варианте, цифровой фазометр состоит иэ стРобоскопиЧескоГо преобразователя 1, соединенного через аналого-цифровой преобразователь

2 с перемножителями 3 и 4, к которым подключены сумматоры 5 .и 6 с регистрами и блок 7 постоянной памяти, соединенный со счетчиком 8 адреса;. В вычислительном блоке 9 производится вычисление результата измерения и его индикации. Второй вход устройства подключен к формирователю 18; который как и генератор 11 импульсов подключен к первому элементу 12 И., сое.диненному со вторым элементом И к первым счетчиком 13 дробной части.

Кроме того, в состав устройства входят второй счетчик 15. дробной части, подключенный к первому блоку 17 совпадения кодов, второй блок 18 совпадения кодов, блок 19 запрета, Сбединенный с первым счетчком 20> второй счетчик 21 и триггер 22.

Устройство в первом варианте работает следующим образом.

На входы поступают напряжения с измеряемым фаэовым сдвигом. Формиро ватель 10, генератор 11 импульсов и элемент 12 И представляют собой преобразователь длительности периода входного сигнала в количество импуль-. сов N, Емкость счетчика 13 дробной части равна количеству точек отсче-. та Р>,поэтому в нем по окончании первого периода оказывается чйсло Ы, а в счетчике 1б целой части — число

m, Емкость второго блока 8 постоянной памяти равна Р 1 ячеек: для каждого значения дробной части (из Р возможных) в Р ячейках (по количеству

>точек отсчета) предварительно записа" ны 1 либо О, Формирование отсчетных импульсов происходит следующим путем. В момент начала одного из периодов по опорному каналу в реверсивный счетчик 15 переносится число m из счетчика 16 целой части.. По суммирующему вхсщу к содержимому реверсивного счетчика 15 добавляется 1> если в соответствука ей ячейке второго блока 8. постоянной памяти записана 1. Выбор ячейки ойреде ляется состоянием счетчика 13 дробной части и счетчика 14 адреса . После этого на вычитающий вход реверсивного счетчика 15 .начинают постуцать иМпульсы до тех пор,,пока записанное а нем число не уменьшится до: О. В этот момейт формируется отсчетный импуЛьс по которому запускается стробоскопи" ческий преобразователь -1, .т.е. начинается очередной цикл преобразования

1020781 ( мгновенного значения входного сигнала в циФровой код. Значение m снова переносится из счетчика 16 целой час" ти н реверсивный счетчик 15 и работа продолжается аналогично вышеописанному. Счетчик 14 адреса накапливает от- 5 счетные импульсы, формируя тем самым номер считываемой точки для вызова тригонометрических коэффициентон, хра. нимых н первом блоке 7 и стоянной памяти для вычислений н соответствии с 10 выражением

Р-1

) х. М и ь1

Ч=см С t(v

Р1

Х. COS 1ЮД) ,=О

Устройство но втором нарианте ра- 20 ботает следующим образом.

Формирователь 10„ первый элемент

12 И и генератор 11 импульсов являются преобразователем длительности периода входного сигнала в количест- g5 но импульсон. В первом счетчике 14 дробной части записывается значение дробной части с отношения Нт/Р, где

Б — числовое выражение длительности периода входного сигнала, P - количество точек отсчета, равное емкости счетчиков 14 и 15 дробной части.

В счетчике 16 целой части записывается значение целой части щ отношения И- /Р.

Для о =0 блок запрета 19 открыт для всех проходящих через него импульсОв. В момент .совпадения числа в первом счетчике 20 с числом m хранимым

s счетчике 16 целой части, что выявляется нерным блоком 17 совпадения 40 кодов, формируется отсчетный импульс, запускающий стробоскопический и аналого-цифровой преобразователь 1 и 2, т.е..начинается очередной цикл преобразования мгновенного значения вход- 45 ного сигнала н цифровой код..Отсчетные импульсы накапливаются в счетчике 8 адреса, с помощью которого производится извлечение тригонометричес- . ких коэффициентов, хранимых в блоке

7 постоянной памяти, для вычисления н соответствии с выражением (1) . В

I момент формирования отсчетного

Г пульса первый счетчик 20 обнуляетя.

Для случая d f 0 работа происходит следующим образом.

Триггер 22 запускается сформированным отсчетным импульсом и открывает второй элемент 13 И. Сбрасывает триггер 22 в нулевое состояние в момент, когда сранниваются число с4, записанное в первом счетчике 14 дробной части, и число, накаплинаемое во втором счетчике 21, что выявляется вторым блоком 18 совпадения кодов.

В этот момент второй счетчик 21 обнуляется.

Таким образом, блоки 13, 22, 21 и 18 совместно с блоком 14 формируют пачку импульсов генератора 11 на.каждый отсчетный импульс. Количество импульсов в каждой пачке равно дробной части nL.,Эти импульсы просчитываются также вторым счетчиком 15 дробной части. В момент его переполнения блок

19 запрета запрещает прохождение на первый счетчик 20 одному:импульсу, увеличивая тем самым нремя до очередного отсчетного импульса на период генератора 11 импульсов. Таким путем . происходит коррекция положения отсчетных импульсов в пределах периода входного сигнала. Это приводит к уменьшению погрешности измерения, Отсчеты мгновенных значений входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 перемножаются в перемиожителях 3 и 4 с весовыми тригонометрическими коэффициентами, извлекаемыми из блока 7 постоянной памяти, соответствукецие произведения накапливаются в сумматорах Б..и 6 с регистрами, а результат измерения вычисляется в вычислительном блоке 9.

Таким образом, введение перечисленных элементов в их взаимосвязи с остальными элементами обеспечивает технико-экономический эффект, состоящий в повышении точности измерения при работе в диапазоне частот. Аппаратурная реализация устройстна не требует применения каких-либо блокон, технические характеристики которых могут создать трудности при серийном производстве Фазометра.

1020781

Фнй. 2

Составитель Н.Агеева

Редактор О.Сопко Техред О. Неце Корректор A.Èëúèí

:Заказ 3893/39 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.уигород, ул.Проектная, 4