Цифровой фазометр с постоянным измерительным временем

 

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР С ПОСТОЯННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ ПО авт. св. 824073, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей путем измерения скорости изменения фазы, в него введены V. последовательно соединенных регистров, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления, соединенному также с первым дополнительным входом арифметического блока, второй дополнительный вход которого подключен к выходу М -го регистра, а выход арифметического блока соединен с информационным входом первого регистра.

(19! SU (ill.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

И5п G 01 R 25/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ Г

<61) 824073 (21) 3438216/18-21

i (22) 12.05.82 (46) 30.09.83. Бюл. Р 36 (72) A.Ñ.Ãëèí÷åíêo, N.Ê.×üûõ, С.В.Чепурных и Е.Н.Зуева (71) Красноярский политехнический институт (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 824073 G 01 R 25/08, 28.05.76. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ФАЭОИЕТР С ПОСТОЯН"

НЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ по авт. св. Â 824073, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей путем измерения скорости изменения фазы, в него введены М последовательно соединенных регистров, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления, соединенному также с первым дополнительным входом арифметического блока, второй дополнительный вход которого подключен к выходу М -го регистра, а выход арифметического блока соединен с информацион. ным входом первого регистра.

1045162

Изобретение относится к радиокзмерительной технике.

По.основному авт.св. Р 824073 известен цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий первый и второй формирователи импульсов с подключенным к их выходам управляющим триггером, выполняющим роль преобразователя фаза-интервалы времени, выход которого через последовательно соединенные первый 10 элемент совпадений, Выполняющий роль блока квантования, и регистрирующий счетчик подключен к первому

Входу арифметического блока, генератор счетных импульсов, выход которого через второй элемент совпадений и времязадающий счетчик подключен к второму входу арифметического блока, два дополнительных элемента совпадений и два триггера, причем.первые входы обоих дополнительных элементов совпадений соединены с выходом второго формирователя импульсов, а вторые входы — соответственно с прямым и инверсным выходами первого дополнительного триггера, входы которого подключены к второму входу времязадающего счетчика к входу

"Пуск" устройства, выходы второго дополнительного триггера подключены к выходам дополнительных элементов совпадений, а его выход — к второму входу второго элемента совпадений, соединенного выходом с вторым Нходом первого элемента совпадений (1) .

Уменьшение случайной погрешности, обусловленной квантованием и шумамк, в фазометрах с постоянным измеритель-! ным временем достигается за счет увеличения времени измерения,, однако прк этом снижается быстродействие 4р и возрастает динамическая погрешность .связанная с изменением измеряемого сдвига фаз.

Цель изобретения — повышение точности измерения фазометра к расшкре-,45 ние его функциональных Возможностей путем измерения скорости изменения фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр с постоянным измерительным Временем,.содержа-, " щий первый к второй формирователи импульсов, выходы которых соединены с входами управляющего триггера, выход управляющего триггера через последовательно соединенные первый элемент совпадения и регистрирующий счетчик подключен к первому входу арифметического блока, генератор счетных импульсов, выход которого через второй элемент совпадения 6О и времязадающий счетчик подключен к второму входу арифметического блока, выход второго. элемента совпадения подключен к входу первого элемента совпадения, два дополнктель- 65 ных элемента совпаденкя... первыми входами соединенные между собой, два дополнительных триггера, прямой к инверсный выходы первого допол нительного триггера подключены к вторым входам второго и первого дополнительных элементов совпадения, выход первого дополнктельного элемен та совпадения подключен к первому входу второго допо".кительного триггера, к единичному Входу котсрого подключен выход второго дополнительного элемента совпадения, вход первого дополнительного элемента совпадения соедкнен с выходом второго формирователя импульсов, выход второго дополнительчого триггера подключен к второму входу второго элемента совпадения, выход времязадающего счетчика соединен с входом первого дополнительного триггера, первый к второй,д ополнительные триггеры и первый и второй доголнительные элементы совпадения представляют из себя блок управления, введены Ф последовательчо соединенных регистров, управляющке входы которых подключены к выходу блока управления, соединенному также с первым дополнительным входом аркометкчес= кого "блока, Второй дополнительный вход которого подключен к выходу Vi-го регистра, а выход арифметкчесблока coQ+HHFH c кнформац:OHH5i>4 в:"одом первого ре истра.

На чертеже приведена стр„ стурная схема фазометра. газометр содержит формкрователи 1 к 2 импульсов,. соединенный с ними преобразователь 3 фаза-интер-!

i Валы Времени z послсдовз тель:lo СОР диненные блок 4 квантования, региЬ рирующкй счетчик 5 и аркфм -.:кческий блок б, последовательно соединенные генератор 7 счет ых импульсов, эдемент 8 совпадений и Времязадающкй счетчик 9, соединенный первь.м Выходом с арифметическим блоком 6, блок 10 управленкя, соеди-, ненный первым входом с Выходом второ-го формирователя 2 импульсов, вторым и третькм Входамк соответственно -с вторым входом времязадающего счетчика 9 к входом "Пуск" устройстВа,, а :акже М последовательно соеди-:å»íü-. ; регистров 11-1, 1 -2,.

l1-", соединенных с Выходом блока .:0 управления, к которому подклсче.-ы также элемент 8 совгаденкй и арифме..кческий блок б„ соединенный с выходами первого (11-1) и th-го (11- h! регистров, -.входы блока 4 квантоВания соединены с выходамк греобра.зова.— теля 3 фаза-интервалы Времени к элемента 8 совпадений,.

Фазометр работает следующим образом.

1и45162

60

Входные сигналы, фазовый сдвиг между которыми измеряется, поступа-, ют на формирователи 1 и 2 импульсов, где преобразуются в последовательность импульсов, привязанных к характерным точкам сигналов, например к переходам сигналов через нулевой уровень. Импульсы привязки управляют преобразователем 3 фаза-интервалы времени, формирующим последовательность временных (фазовых ) интервалов, пропорциональных измеряемому сдвигу фаэ. В блоке 4 квантования осуществляется преобразование фазовых.интервалов в эквивалентное количество счетных импульсов, сгруппированных в пачке, которое подсчитывается регистрирующим счетчиком 5.

Количество импульсов, регистрируемых счетчиком 5 за время измерения, определяется как где t — значение фазового интерва9, ла в i-м гериоде сигнала, период счетных импульсов о генератора 7 счетных импульсов, .К вЂ” число усредняемых фазовых интервалов за время измерения.

Время измерения, .кратное периоду сигнала, формируется времязадающим счетчиком 9 к блоком 10 управления, В блоке 10 управления осуществляется синхронизация начала и конца измерительного цикла импульсам привязки с выхода второго формирователя 2 импульсов, а с помощью времязадающего счетчика 9 задается базовое время измерения Т>>м, определяемое частью объема этого счетчика, соответствующей его второму выходу, подключенному к второму входу блока 10 управления. При этом время измерения фазометра будет равно где (Т мо/Tj — целая часть отношения Т /Т т — период сигнала.

В диапазоне частот, где Т время измерения отличается от баэово го значения Т о не более чем на период сигнала, а на частотах, где

Т> Т„ мо, устройство автоматически переходит на режим измерения эа пе риод сигнала.

Запуск устройства производится по сигналу "Пуск", поступающему извне или формируемому самим устройством по окончании очередного измерительного цикла.

За время измерения во времяэадаю щем счетчике 9 накапливается код к

N (T ) = (T. Т„) I t (=о где Т вЂ” значение i-го периода скг1 нала.

Этот код совместно с кодом H(ty ) вводится по сигналу окончания вре мени измерения с блока 10 управления в арифметический блок 6, где вычисляется измеренное значение сдвига фаэ в п-м измерительном цикле

=360 И(tq )/Я(T).

Этим же сигналом содержимое всех регистров 11-1-11-М, имеющих разрядность, сдвигается влево на r разрядов, где r определяется разрядностью результата измерения. При этом содержимое (М-1)-го регистра переписывается в N-й регистр, (М-2)ro — в (М-1)-й и т.д. или в общем виде содержимое(i-1)-го регистра переписывается в i-й регистр. В регистрах 11-1-11-N хранится M предыдущих результатов измерения

1...М.

По завершении операции сдвига в первый регистр 11-.1 из арифметического блока 6 записывается измеренное значение сдвига фаэ в данном измерительном цикле, а в арифметический блок 6 заносится содержимое М-го регкстра 11-М, соответствующее (и-М)— му результату измерения. Затем в арифметическом блоке 6 вычисляется среднее значение сдвига фаз Эа М циклов измерения в соответствии с выражением

Ч = +м м и (и- ) и (и-м) где V(,) — среднее значение сдвига фаз, вычисленное в предыдущем (и-1)-м цикле измерения и находящееся в регистре памяти цифрового индикатора фазометра, входящего в состав арифметического блока 6.

В следующем цикле измерения указанные операции повторяются. В результате в каждом измерительном цикле наряду со значением сдвига фаз, соответствующим времени измере".... ния Т м„, получается значение,„, усредненное за М циклов измерения или за время T>y = МТ, „. Тем соо"мым в предлагаемом фаэометре осу,. ствляется цифровая фильтрация реэу. ьтатов измерения в соответствии с алгоритмом скользящего среднего °

Среднеквадратическая погрешность среднего значения результата измерения будет z ММ раз меньше, чем однокра ного, однако частота отсчетов, т.е,. кнтервал между отсчетами результатов кэмерения, остается тем же самым к равным Трэм . Следовательно, повышение точности из10451б2

Составитель Н.Агеева

Техред М,Тепер Корректор В.Бутяга Редактор Ю,Ковач

Заказ 7546/47 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113030$, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãñðoä, ул,Проектная, 4 мерения здесь достигается без потерн быстродействия фаэометра.

Можно также сохранить эту же точность измерения, но в М раэ уменьшить интервал между отсчетами Тк „, с

Так, выбрав М = 100, можно уменьшить в 10 раз среднеквадратическую погрешнОсть измерения или в 100 раэ повысить частоту отсчетов результатов измерения. Кроме того, на основе средних значений сдвига фаз в и-м и,(п-1)-м измерительном циклах можно с высокой точностью найти оценку скорости изменения фазы и тем самым расширить функциональные воэможности фаэометра, Знание же этого параметра позволяет также прогнозировать будущие значения результатов измерения, что весьма важно в ряде практических приложений. В частности, делает возможным выдачу измерительной информации в любой момент времени по запросу.

Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей достигается повышение точности измерения сдви га фаэ в (М раз при том же быстродействии фазометра„ где величина М может иметь значения нескольких десятков-сотен, а также расширяются функциональные возможности фазометра за счет измерения скорости.