Цифровой фазометр

 

ЦИФРОВОЙ ФАЗОШ:ТР, содержащий меру фазовых сдвигов, цифровой отсчетный блок, двухканальный преобразователь частоты, первый и второй входы которого подключены к входам соответственно опорного я измерительного сигналов, а первый и второй выходы соединены с входами соответственно первого и второго стабилизаторов уровня, отличающий с я тем, что, с целью повЕшеаия .быстродействия и точности измерения фазового сдвига сигналов, в него :введены первый, второй и третий -Запоминающие регистры, арифметический блок, первый и второй формирова .тели импульсов и злемент задержки, причем выходы первого и второго стабилизаторов уровней соединены с входами соответственно первого и второго формирователей импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго запоминающих регистров, вход синхронизации двухканального преобразователя частоты соединен с выходом старшего разряда меры фазовых сдвигов , выхода всех разрядов которой подключены к сигнальным входам первого к второго запоминающих регистров , выходы первого и второго запоми-Ё наювдих регистров соединены с соответ (Л ствующими входами арифметического блока, выход арифметического блока соединен с сигнальным входом третьего запоминающего регистра, выход которого подключен к входу цифрового отсчетного блока, управляюпдай вход третьего запоминающего регистра соединен с выходом элемента з-адержки , вход Которого подключен-квыходу э. формирователя импульсов. д 3d Э Ч ч

Q9) (11) СОКИ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

359 60 Р 25 00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ

1.,-.."- .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3368145/18-, 21 (22) 10.12.81 (46) .30.06.83. Бюл. 9 24 (72) A.C,..Милковский (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Смирнов П.T. Цифровые фазометРы. Л., "Энергия", 1974, с. 16.

2. Фазометр цифровой Ф5126. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР, содержащий меру фазовых сдвигов, цифровой отсчетный блок, двухканальный преобразователь частоты., первый и второй входы которого подключены к входам соответственно опорного и измерительного сигналов, а первый и второй выходы соединены с входами. соответственно первого и второго стабилизаторов уровня, о т л и ч а ю щ и и .с я тем, что, с целью повышения ,быстродействия и точности измерения

Фазового сдвига сигналов, в него, введены первый, второй и третий

-.запоминающие регистры, арифметйческий блок, первый и второй формирователи импульсов и элемент задержки, причем выходы первого и второго стабилизаторов уровней соединены с входами соответственно первого и второго формирователей Импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и вто-. рого запоминающих регистров, вход синхронизации двухканального преобразователя частоты соединен с выходом старшего разряда меры Фазовых сдвигов, выходы всех разрядов которой подключены к сигнальным входам первого и второго запоминающих регистров, выходы первого и второго запоми-ф нающих регистров соединены с соответствующими входами арифметического блока, выход арифметического блока соединен с сигнальным входом третье« го запоминающего регистра, выход которого подключен к входу цифрового а отсчетного блока, управляющий вход третьего запоминающего регистра соединен с выходом элемента задержки, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов.

1026077

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазового сдвига непрерывных сигналон.

Известны цифровые фаэометры с перекрытием, а также триггерные цифровые фазометры, содержащие усилителиограничители, элементы совпадений, триггер, счетчики импульсов, квантующий генератор f1).

Укаэанные фазометры имеют недостаточно высокую точность измерения из-за значительных погрешностей от нелинейных искажений входных сигналов и наличия зон неустойчивой работы (мертвых зон ) н диапазоне значений35

,измеряемой величины.

Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой фазометр, содержащий двухканальный преобразователь частоты, первый и второй стабилизаторы уровня, блок преобразования сдвигов фаз, нуль-индикатор, меру фазовых сдвигов, блок управления мерой, блок управления и цифровой отсчетный блок, причем входы двухканального преобразователя частоты соединены с входами опорного и измерительного сигналов, . а выхрды — с входами первого и второго стабилизаторов уровня, выходы ЗО стабилизаторов уровня соединены с первым.и вторым. входами блока преобразования сдвигов фаз, третий вход которого связан с первым выходом меры фазовых сдвигов, выход блока 35 преобразования сдвигов фаэ подключен к первому входу нуль-индикатора, выход которого соединен с входом блока управлеиия мерой, выход блока управления мерой подключен к пеРвому 4g входу меры фазовых сдвигов, второй вход которой соединен с блоком управления, второй вход нуль-индикатора . связан с вторым выходом меры фазовых сдвигов, третий выход которой подключен к входу цифрового отсчетного блока $ 2).

Однако такое устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерения фазового сднига сигналов и низким быстродействием. Это объясняет-, ся тем, что в состав устройства входит . блок преобразования сдвигов фаз, кото" рый осуществляет перенос измеряемого фазового сдвига на частоту выходного сигнала меры фазовых сдвигов путем двойного преобразования частоты сигналов и является источником значительных погрешностей измерения фазовых сдвигов сигналов. Низкое быстродействие обусловлено реализуемым в нем 60 алгоритмом уравновешивания измеряемого фазового сдвига калиброванным фаэоным сдвигом меры Фазовых сдвигов при помощи нуль-индикатора и блока управления мерой. 65

Процесс уравновешивания фазового сдвига требует значительных затрат времени.

Цель изобретения -, повышение быстродействия и точности измерения фазовых сдвигов сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что н цифровой фаэометр, содержащий меру фазовых сдвигов, цифровой отсчетный блок, двухканальный преоб-. разователь частоты, первый и второй входы которого подключены к входам соответственно опорного и измерительного сигналов, а цервый и второй выходы соединены с входами соответственно первого и второго стабилизаторов уровня, введены первый, второй и третий запоминающие регистры, арифметический блок, первый и второй ФормироватеЛи импульсов и элемент задержки, причем выходы первого и второго стабилизаторов уровней соединены с входами соответствен но первого и второго формирователей импульсон, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго запоминающих регист.— ров, вход синхронизации двухканальноГо преобразователя частоты соединен с выходом старшего разряда меры фазовых сдвигов, выходы всех разрядов которой подключены к сигнальным входам первого и второго запоминающих регистров, -выходы первого и второго запоминающих регистров соединены с соответствующими входами арифметического блока, выход арифметического блока соединен с сигнальным входом третьего запоминающего регистра, выход которого подключен к входу цифрового отсчетного блока, управляющий вход третьего запоминающего регистра соединен с выходом элемента задержки вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, на фиг. 2 — эпюры напряжений и кодов устройства.

Устройство содержит двухканальный преобразователь 1 частоты, первый стабилизатор 2 уровня, второй стабилизатор 3 уровня, первый формирователь 4 импульсов, второй формирователь 5 импульсов, элемент б задержки, цифровой отсчетный блок 7, третий запоминающий регистр 8, арифметичес-. кий блок 9; первый 10 и второй 11 запоминающие регистры и меру 12 фазовых сдвигов, причем первый и второй входы двухканального преобразователя 1 частоты соединены с входами соответстненно опорного и измерительного сигналов, первый выход двухканального преобразователя 1 частоты подключен к входу первого стабилизатора 2 уровня, выход которого соединен с первым формирователем 4 импульсов, второй выход двухканального

1026077

3S

50 преобразователя 1 частоты подключен к входу второго стабилизатора 3 уровня, выход которого соединен с входом второго формирователя 5 импульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов подключены к управляющим входам соответственно первого и второго запоминающих регистров 10 и 11 сигнальные входы которых соединены с выходами всех разрядов меры 12 фазовых сдвигов, выход старшего разряда меры 12 фазовых сдвигоа подключен к входу синхронизации двухканального преобразователя 1 частоти, выходы первого и второго запоминающих регистров 10 и 11 подключены к соответствующим входам арифметического блока 9, выход которого соединен сигнальным входом третьего запоминающего регистра 8, вход цифрового отсчетново блока 7 подключен к выходу третьего запоминающего регистра 8, управляющий вход кото.рого соединен с выходом элемента 6 задержки, а вход, элемента 6 задержки подключен к выходу первого формирователя 4 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

С помощью двухканального преоб-разователя 1 частоты измеряемый фазовый сдвиг переносят с частоты исследуемых сигналов, лежащей в диапазоне частот, на фиксированную частоту выходных сигналов преобразователя 1 (фиг. 2а). Стабилизаторы 2 и 3 уровня осуществляют нормирование уровней выходных сигналов двухканального преобразователя 1 частоты и устраняют таким образом фаэоамплитудные погрешности фазометра. Формирователи 4 и 5 импульсов формируют короткие -импульсы в моменты перехода выходных сигналов стабилизаторов 2 и 3 уровня через нулевое значение, например, .из области отрицательных значений в область положительных (фиг. 2б). Мера 12 фазовых сдвигов представляет собой делитель частоты с коэффициентом деления 36*10", где

И вЂ” целое число, непрерывно заполняемый импульсами квантующего генера= тора, следующими с частотой Юо= 11Тэ.

Частота выходного сигнала двухканального преобразователя 1 частоты поддерживается равной частоте

1 1 55

%= — = --- выходного сигнала старше--.т óî

ro разряда меры 12 фазовых сдвигов (фиг. 24) .-путем синхронизации опорного генератора двухканального преоб разователя T частоты выходным сигна- 0 лом старшего разряда меры 12 фазовых „ сдвигов.

Текущее значение выходного кода меры 12 фазовых сдвигов представляет. собой выраженное в дискретной (цифровой ) форме значение текущей фазы выходногс напряжения меры 12 фазовых сдвигов (фиг. 2 ). Значение кода меры 12 фазовых сдвигов изменяется во времени линейно-ступенчато нарастающим итогом от нулевого значения

M „- 0 -н-„до максимального,,опре2К деляемого коэффициентом деления 2)Г где И„ — емкость дели-

И теля частоты меры 12 фазовых сдвигов.

В моменты поступления коротких импульсов с выходов формирователей 4 и 5 импульсов на управляющие входы первого и второго запоминающих ре.гистров 10 и 11 осуществляется перепись в них текущих значений кодов делителя частоты N4и Ng (фиг. 22) меры 12 фазовых сдвигов. Разность значений N — Hq указанных кодов, вычисляемая арифметическим блоком 9, переписывается в третий запоминающий регистр 8 в моменты появления на

его управляющем входе импульсов, поступающих с выхода первого формирователя 4 импульсов через элемент 6 задержки. Последний осуществляет задержку импульса переписи на время, равное времени срабатывания первого запоминающего регистра 10 и арифметического блока 9. Выходной код третьего запоминающего регистра 11, значение которого равно значению измеренного фазового сдвига, инди,цируется цифровым отсчетным блоком 7i

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой точностью измерения фазового сдвига по сравнению с известным, так как не. содержит блока преобразования сдвигов фаз, служащего в известном уст ройстве для переноса измеряемого фазового сдвига на частоту выходного сигнала меры фазовых сдвигов и вносящего в выходной сигнал искажения, которые приводят к значительным погрешностям измерения фазового сдвига.

Предлагаемое устройство имеет значительно более высокое быстродей ствие по сравнению с известным, так как. в .отличие от последнего не требует затрат времени на уравновешивание измеряемого фазового сдвига и позволяет измерять фазовый сдвиг за время; равное одному периоду выходного сигнала двухканального преобразователя частоты. Кроме того,оно не имеет зои неустойчивости работы (мертвых зон) в диапазоне значений измеряемых фазовых сдвигов, 1026077

1026077

Йт вм

Составитель Н. Агеева

Техред A. Бабинец

Корректор А. Тяско

Редактор Х. Безродная

Заказ 4552/37

Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное е»

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4