Цифровой фазометр

 

1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий формирующий блок, соединенный через блок управления с входами первого и второго вентилей, второй вход первого вентиля через элемент ИЛИ, через блок элементов И соединен с генератором опорных частот, а вы.ход - с первым счетчиком, счетчик переполнений, соединенный с первым дешифратором, выходы которого соединены с вторыми входами первого блока элементов И, второй счетчик и сумматор , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых углов, введены два триггера переполнений и второй счетчик переполнений, второй дешифратор, второй блок элементов И и элемент ИЛИ, процессор и блок выявления знака, входы которого соединены с первым входом и третьим выходом блока управления, а выходы - с третьим и четвертым входами блока управления, третий выход соединен со знаковым входом процессора, информационный выход которого является выходом цифрового фазометра, а первый, второй и третий информационные входы соответственно - с выходом сумматора и с выходами первого и второго счетчиков , выходы переносов которых соединены через триггеры переполнений с соответствующими счетчиками переполнений , выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, кроме того, выходы второго счетчика переполнений соединены через второй дешифратор с вторыми входами второго блока элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами генератора опорных частот, а выходы - через элемент ИЛИ с вторым входом второго вентиля, выход которого соединен с вторым счетчиком, обнуляющий вход которого соединен с выходом второго триггера переполнений . 2, Фазометр по п. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит два элемента И, три S триггера, элемент ИЛИ, два формиро (Л вателя одиночных импульсов, входы которых являются первым и вторым входами блока управления, выход первого формирователя соединен с первым входом первого элемента И, с входом третьего триггера и вторым входом второго триггера, а выход второго формирователя - с вторым входом первого триггера, третьим выходом бло-sj ка управления и вторым входом второго элемента И, третий вход котоел рого соединен с четвертым знаковым входом блока управления, первый 00 вход - с выходом третьего три.ггера, с вторым выходом блока управления и 05 третьим входом первого элемента И, второй вход которого соединен с третьим знаковым входом блока управления , а выход - с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока управления, а второй вход - с выходом второго триггера , первый вход которого соединен с выходом второго элемента И.

СОВХОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

И9) <И) 3(51) G 01 R 25/08

» «».»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3473906/18-21 (22) 19.07 ° 82 (46) 23,02,84. Вюл. Р 7 (72) С,М.Семенова, В.Л.Зак и Ю.Р.Ведерникон (53) 621,317,77 (088.8) (56) 1, Смирнов П.Т, Цифровые фазометры. Л,, Энергия, 1974. ! с.16-20, 2 ° Aвторское свидетельство СССР

Р 653577, кл. G 01 R 25/00, 1979. (54) (57) 1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий формирующий блок, соединенный через блок управления с входами первого и второго вентилей, второй вход первого вентиля через элемент

ИЛИ, через блок элементов И соединен с генератором опорных частот, а вы.— ход — с первым счетчиком, счетчик переполнений, соединенный с первым дешифратором, выходы которого соединены с вторыми входами первого блока элементов И, второй счетчик и сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых углов, введены дна триггера переполнений и второй счетчик переполнений, второй дешифратор, второй блок элементон И и элемент

ИЛИ, процессор и блок выявления знака, нходы которого соединены с первым входом и третьим выходом блока управления, а выходы — с третьим и четвертым входами блока управления, третий выход соединен со знаковым входом процессора, информационный выход которого является выходом цифрового фазометра, а первый, второй и третий информационные входы соответственно — c выходом сумматора и с выходами первого и второго счетчиков, выходы переносов которых соединены через триггеры переполнений с соответствующими счетчиками переполнений, ныходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, кроме того, выходы второго счетчика переполнений соединены через второй дешифратор с вторыми нходами второго блока элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами генератора опорных частот, а выходы — через элемент ИЛИ с вторым входом второго вентиля, выход которого соединен с вторым счетчиком, обнуляющий вход которого соединен с выходом второго триггера переполнений.

2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит дна элемента И, три Я триггера, элемент ИЛИ, два формирователя одиночных импульсов, входы к от орых я вл яют с я пе р ным и вторым входами блока управлени я, выход первого формирователя соединен с первым входом первого элемента И, с входом третьего триггера и вторым входом второго триггера, а выход второго формирователя — с вторым входом первого триггера, третьим выходом блока управления и вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с четвертым знаковым входом блока управления, первый вход — с выходом третьего триггера, с вторым выходом блока управления и третьим входом первого элемента И, второй вход которого соединен с .третьим знаковым входом блока управления, а выход — с перным входом первого триггера, ныход которого соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока управления, а второй вход — с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И °

1075186 изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля.

Известен цифровой фазометр, реализующий метод время-импульсного преобразования, содержащий формирователь прямоугольных импульсон, формирователь временных интервалов, пропорциональных измеряемому сдвигу фаз и периоду одного из исследуемых 1О напряжений, принятого за опорный, генератора квантующей частоты, счетчиков и пересчетных схем, обеспечивающих вычисление сдвига фаз по формуле л 15

=т где и Т вЂ” интервалы времени, пропорциональные сдвигу фаз и периоду измеряемых сигналов соответственно flj, Однако данный фазометр имеет низкую точность измерения углов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является цифровой фазометр, содержащий формирующее устройство, соединенное через узел управления с входами первого и второго вентилей, дешифратор, соединенный с первыми входами группы элементов И, счетчик и регистрирующий счетчик, а также двоичный умножитель частоты„ входы которого соединены с выходами первого и регистрирующего счетчиков, узел вычитания, импульсов, входы которого соединены с выходами нторого вентиля и двоичного умножителя частоты, а выход - с входом регистрирующего счетчика, генератор опорных частот, соединенный с другими входами группы элементов И, причем вход второго счетчика через 4О первый счетчик соединен с выходом первого вентиля, выходы группы элементов И через элемент ИЛИ соединен с входами перного и второго вентилей, входы дешифратора соединены с выходами второго счетчика (2) .

Ф этом фазометре заполнение времен ных интервалон Т и ь происходит одл ной квантующей частотой, с понижением частоты исследуемых сигналов понижается и частота кваитования, что приводит к понижению точности измерения, особенно при измерении малых углов, Целью изобретения является повышение точности измерения малых уг- лов, Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий формирующий блок, соединенный бО через блок управления со входами первого и второго вентилей, второй вход первого вентиля через элемент

ИЛИ, череэ блок элементон И соедннеи с генератором опорных частот,.а вы- б5 ход — с первым счетчиком, счетчик переполнений, соединенный с первым дешифратором, выходы которого соединены с вторыми входами первого блока элементов И, второй счетчик и сумматор, дополнительно введены два триггера переполнения и второй счетчик переполнений, второй дешифратор, второй блок элементов И и элемент ИЛИ, процессор и блок выявления знака, входы которого соединены с первым входом и третьим выходом блока управления, а выходы — с третьим и четвертым входами блока управления, третий выход соединен со знаковым входом процессора, информационный выход которого является выходом цифрового фазометра, а первый, второй и третий информационные входы соответственно — с выходом сумматора и с выходами первого и второго счетчиков, выходы переносов которых соединены через триггеры переполнений с соответствующими счетчиками переполнений, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, кроме того, выходы второго счетчика переполнений соединены через второй дешифратор с вторыми входами второго блока элементов И, первые нходы которых соединены с соответствующими входами генератора опорных частот, а выходы — через элемент

ИЛИ с нторым входом второго вентиля, выход которого соединен с вторым счетчиком, обнуляющий вход которого соединен с выходом второго триггера переполнений, I

Блок управления содержит дна элемента И, три триггера, элемент ИЛИ, два формирователя одиночных импульсов, входы которых являются первым и вторыгл входами блока управления, выход первого формирователя соединен с первым нходом первого элемента И, с входом третьего триггера и нторым входом второго триггера, а выход второго формирователя — с вторыгл входом первого триггера, третьим выходом блока управления и вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с четвертым знаковым входом блока управления, первый вход — с выходом третьего триггера„ с вторым ныходом блока управления и третьим входом первого элемента И, второй вход которого соединен с третьим знаковым входом блока управления, а выход — с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента HJIH, выход которого соединен с первым вы ходом блока управления, а второй вход — с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И.

1075186

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит формирующий блок 1, блок 2 управления, формирователи 3 и 4 одиночных импульсов, элементы 5,6 И, триггеры 7-9, элемент 10 ИЛИ, блок 11 выявления знака, инвертор 12, элементы 13,14 И, триггеры 15 и 16, вентили 17 и 18, счетчики 19 и 20, элементы 21 и 22

ИЛИ, блоки 23 и 24 элементов И, генератор 25 опорных частот, процессор

26, триггеры 27 и 28 переполнений, счетчики 29 и 30 переполнений, дешифраторы 31 и 32, Формирующий блок 15

1 соединен через блок управления со входами вентилей 17 и 18, второй вход вентиля 17 (18) соединен через элемент 21 (22) ИЛИ и через блок 23 (24) элементов И с генератором 25 2() опорных частот, Выход вентиля 17 (18) соединен со входом счетчика

19 (20), Счетчик 29 (30) переполнений соединен выходами с дешифратором 31 (32), выходы которого соеди- 25 иены с вторыми входами блока 23 (24) элементов И.

Входы сумматора 33 соединены с выходами счетчиков переполнений 29 и 30, а выход сумматора 33 — с входом процессора 26. Выходы переполнений счетчиков 19 и 20 соединены с входами триггеров переполнений 27 и 28 соответственно, а выходы последних — co входами счетчиков 29,30 35 переполнений, а также со входами сброса счетчиков 19 и 20. Выходы счетчиков 19 и 20 соединены с входами процессора 26, выход котороro соединен с выходными клеммами устрой- 4() ства. Инвертор 12 соединен своим входом с первым выходом формирующего блока 1 и с первым входом элемента

13 И, а выходом — с первым входом элемента 14 И ° Вторые входы элемен- 4 тов 13, 14 И соединены с выходом формирователя 4, а выходы — с входами триггеров 15 и 16, Выход триггера

16 соединен с знаковым входом процессора 26 и с третьим входом элемента 6 И. Выход триггера 15 соединен с вторым входом элемента 5 И. Входы формирователей 3 и 4 одиночных импульсов соединены с выходами формирующего блока 1, выход формирователя 3 одиночных импульсов соединен с первым входом элемента 5 И, с вторым входом триггера 8 и входом тригге.ра 9, Выход формирователя 4 одиночных импульсов соединен с вторым входом элемента 6 И и с вторым входом триг- 60

)гера 7, первый вход которого соединен с выходом элемента 5 И. Первый вход триггера 8 соединен с выходом элемента 6 И, а выходы триггеров 7 и 8 через элемент 10 ИЛИ соединен с первым входом вентиля 18, Выход триггера 9 соединен с первым входом элемента 6 И, третьим входом элемента

5 И и первым входом вентиля 17, Входы формирующего блока 1 являются входами фазометра, а выход процессора 26 — ez o выходом.

В исходном состоянии счетчики 19, 20, счетчики 29 и 30 переполнений, триггеры 7, 8, 9, 15, 16, триггеры 27, 28 переполнений обнулены. Входные синусоидальные-сигналы одной частоты 111, U2 поступают на входы формирующего блока 1, где преобразуются в прямоугольные импульсы, эти импульсы поступают в блок 2 управления, где в формирователях 3 и 4 одиночных импульсов выделяются импульсы по фронтам входных импульсов. Из одиночных импульсов, полученных с формирователя 3 по сигналам Ц1, принятого за опорный, триггером 9 формируются интервалы времени T- пропорциональные периоду Ul ° Одновременно одиночные импульсы сигнала Ul через элемент И 5 по разрешению блока 11 выявления знака при положительном сдвиге поступают на запуск триггера 7 и на сброс триггера 8. Одиночный им-. пульс Ц2 с формирователя 4 через элемент И 6 по разрешению блока 11 выявления знака при отрицательном сдвиге поступает на запуск триггера 8 и на сброс триггера 7, Таким образом, н а три г гере 7 формируются интервалы времени, пропорциональные сдвигу фаз ц сигнала 02 относительно {j1 при положительном сдвиге, на триггере 8 — пропорциональные сдвигу (360 - ) при отрицательном сдвиге, которые через элемент ИЛИ 10 поступают на выход блока управления.

Знак при положительном сдвиге формируется при совпадении на элементе И 13 прямоугольного опорного сигнала с одиночным импульсом от сигнала ()2 и запоминается триггером 15, знак при отрицательном сдвиге — при совпадении на элементе И 14 инверсного опорного сигнала с инвертора 12 с одиночными импульсами и запоминается триггером 16 °

На время присутствия импульсов Т, ь через вентили 17 и 18 на входы счетчиков 19 и 20 подаются последовательности импульсов частотой Fq с генератора 25 опорных частот. Fz рассчитывается из условия обеспечения заданного дискрета измерения на максимальной частоте входного сигнала, т,е. 360, р где 6g

О=, XMavC заданный дискрет измерения; F Ma„. максимальная частот а входного сигн ала, В начале работы устройство подготовлено к измерению малых углов на максимальной частоте входных исследуемых сигналов. Если после прохождения второго периода не произошло переполнения счетчика 20, то в процессор 26 запишется двоичный код М»,,соответствующий числу импульсов частоты Fg в измеряемом интервале ь .

Если при этом не происходит переполнения счетчика 19, в процессор 26 запишется также и числовой код,И соответствующий числу импульсов ча.стоты F в периоде опорного сигнала.

В процессоре производятся операции умножения и деления чисел, представленных числовыми кодами, по формуле

Мх 360

Ц= т где Π— поправочный коэффициент, равпый отношению частот квантования.

В рассмотренном случае квантующие частоты одинаковы, т.е. (3 -1. На выходе процессора цифровой код соот-ветствует значению сдвига фаз Ц в градусах, Если после первого измерения произошло переполнение счетчика 19, которое фиксируется триггером 27 переполнения, импульс переполнения обнуляет счетчик 19 и записывается счетчиком 29. На соответствующем выходе дешифратора 31 появляется сигнал, разрешающий прохождение частоты /2 через один из блоков

О элементов И 23, элемент ИЛИ 21 на вентиль 17 и далее на вход счетчика

19 в течение третьего исследуемого периода опорного сигнала Ul.

Цикл работы будет повторяться до тех пор, пока не будет выбрана частота F j2 + иэ ряда частот Fy Гд й» ..., F (2, которая не вызовет йеуеполнения счетчика 19, Аналоги -но происходит выбор частоты к в анто вания временного интервала вентилем

18, счетчиком 20, триггером 28 переполнени я, счетчиком 30 переполнения, дешифраторами 32, блоком 24 элементов И, элементом ИЛИ 22. Пусть частота квантования интервала с, оказалась 12, тогда коэффициент отношения частот

1Î (o, 02

С3 с.

Коэффициент g вычисляется в сумматоре 33 и представляет собой разность двух двоичных кодов, хранящихся в счетчиках 29 и 30 переполнений после окончательного выбора частот квантования, Результат вычитания записывается в процессор. Таким образом, в зависимости от величины угла, знака угла и частоты входного сигнала происходит раздельный автоматический выбор частот квантования интервалов времени о и Т. л

Применение в данном цифровом фазо. метре раздельной частоты квантования временных интервалов 2 и Т, а также воэможность формирования временного интервала с в зависимости сдвига выгодно отличает его от указанного устройства, так как повышается точность измерения сдвига фаз во всем даипазоне измеряемых углов и расширяет диапазоны измеряемых ча35 стот. В результате устраняется неравномерность по точности измерения углов и расширена область рабочих частот, что увеличивает сферу применения фаэометра.

1075186

Составитель В.Р фанасьев

Редактор С,Патрушева Техред М.Гергель

Корректор М.Шароши

Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изрбретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/ С

Подписное

3ак аз 49 3/39

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