Устройство для измерения угла сдвига фаз

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СДВИГА ФАЗ по авт.св. № 651269, ;О т л и ч а ю щ е е с я тем, что, , :с целью повышения точности измерений , оно снабжено элементом ИЛИ, а в каждый канал введены цифровой фильтр, запоминаю&шй блок, формирователь , фильтр нижних частот и управляющий элемент, при этом выход генератора ударного возбуждения соединен с входом цифрового фильтра,выход которого соединен с входом запоминающего блока,выходами соединенного с входами формирователя и фильтра нижних частот,выход которого через управляющий элемент соединен с дополнительным входом генератора ударного .возбуждения, а выход каждого формирователя соединен с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с дополнительным входом коммутаJTopa .

ССЮЭ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З р G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫПФ t"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . йа„:-;, Ю \

° °

° «Ф (61) 651269 (21) 3523881/18-21 (22) 16.12.82 (46) 23.03.84. Бюл. М 11 (72) С.Т. Виграненко (71) Ленинградский электротехничес-. кий институт связи им. проф.

М.A. Бонч-Бруевича (53) 621.317.373 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 651269, кл. G 01 R 25 00,1976. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛА СДВИГА ФАЗ по авт.св. В 651269,,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, :с целью повышения точности измерений, оно снабжено элементом ИЛИ,,SU„„» A а в каждый канал введены цифровой фильтр, запоминающий блок, формирователь, фильтр нижних частот и управляющий элемент, при этом выход генератора ударного возбуждения соединен с входом цифрового фильтра, выход которого соединен с входом запоминающего блока, выходами соединенного с входами формирователя и фильтра ниж: них частот, выход которого через управляющий элемент соединен с дополнительным входом генератора ударного .возбуждения, а выход каждого формирователя соединен с одним иэ входов элемента ИЛИ, выход которого соедн,тора.

1 нен с дополнительным входом коммута- д е

1081560

Изобретение относится к фазоизме.рительной технике и может быть использовано для измерения угла сдвига фаз двух электрических колебаний в диапазоне низких и инфраниэких частот..

Известно устройство для измерения угла сдвига фаз по авт.св.

9 651269, содержащее последовательно соединенные ключ, сумматор, цифровой делитель и регистратор, при этом первый вход ключа соединен через умножитель с генератором сигналов эталонной частоты, а второй и третий входы — с выходами каналов обработки информации, каждый из которых включает последовательно соединенные линейный усилитель,фиксатор уровней и блок выделения моментов перехода гармонического сигнала через максимальное значение, выход которого является выходом канала, первый и второй входы соединены с входами, а третий вход — с выходом генератора ударного возбуждения, при этом, четвертый и пятый входы соединены с кнопками "Пуск" и

"Сброс" соответственно, а выходы коммутатора соединены с вторыми входами фиксаторов уровней (1) .

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая точность измерения, обусловленная большим уровнем .случайной погрешности °

Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения случайной составляющей погрешности измерения.

Цель достигается тем, что устройство для измерения угла сдвига фаз дополнительно снабжено элементом ИЛИ, а в каждый канал введены цифровой фильтр, запоминающий блок, формирователь, фильтр нижних частот и управляющий элемент, при этом выход генератора ударного возбуждения соединен с входом цифрового фильтра, выход которого соединен с входом запоминающего блока, выходами соединенного с входами формирователя и фильтра нижних частот, выход которого через управляющий элемент соединен с дополнительным входом генератора ударного возбуждения, а выход каждого формирователя соединен с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с дополнительным входом коммутатора.

На чертеже приведена структурная схема устройства. Оно содержит коммутатор 1, сумматор 2, цифровой делитель 3, регистратор 4, генератор

5 сигналов эталонной частоты, умножитель 6 частоты, ключ 7, а каналы содержат линейные усилители

Устройство работает следующим образом.

Гармонические колебания поступают на оба входа устройства и с помощью линейных усилителей 9 и 8 усиливаются до выбранного фиксированного значения, одинакового для обоих каналов. При нажатии кнопки 27 "Сброс" все счетные узлы устройства приводятся в исходное состояние, при нажатии кнопки 26 "Пуск" приводятся в рабочее состояние блоки 14 и 15.

Усиленные гармонические колебания приходят на входы фиксаторов 10 и

11 уровней, которые задают и постоянных уровней напряжения Ц по е/2 одинаковых попарно уровней в положительной и отрицательной областях напряжения и генерируют короткие импульсы B моменты пересечения вход8 и 9, фиксаторы 10 и 11 уровней, генераторы 12 и 13 ударного возбуждения, блоки 14 и 15 выделения моментов перехода сигналов через максимальное значение, цифровые фильтры 16 и 17, запоминающие блоки 18 и 19, фильтры 20 и 21 нижних частот, управляющие элементы 22 и 23, формирователи 24 и 25, кнопки 26 и 27

"Пуск" и "Сброс", а также эле10 мент 28 ИЛИ.

Входные сигналы поступают на линейные усилители 8(9), соединенные с Фиксаторами 10(11) уровней, выходы которых соединены с входами

i5 блоков 14(15) выделения моментов перехода сигналов через максимальное значение и генераторов 12(13) ударного возбуждения, первые выходы которых соединены соответственно с

20 входами петель автоподстройки частоты, включающих последовательно соединенные цифровой фильтр 16(17), запоминающий блок 18(19), фильтр

20(21) низкой частоты и управляю25 щий элемент 22(23), соединенный с третьими входами генераторов 12(13) ударного возбуждения, второй выход которых соединен с третьим входом блоков 14(15). выделения моментов перехода сигналов через максимальные значения, четвертый и пятый входы которых соединены с кнопками

26 и 27 "Пуск" и "Сброс", а выходы через последовательно соединенные ключи 7, сумматор 2, цифровой делитель 3 - с регистратором 4, при этом третий вход ключа 7 через умножитель б частоты соединен с генератором 5 сигналов эталонной частоты,. а вторые выходы запоминающих бло®0 ков 18(19) через формирователи. 24(25) соединены с входами элемента 28 ИЛИ, выход которого соединен с коммутатором 1, а выходы последнего соединены с фиксаторами

10 и 11 уровней.

1081560 ным сигналом выбранного уровня напряжения U .

Коммутатор 1 осуществляет выбор одного из уровней U, и по окончании измерения яри выбранном. уровне U производит переключение фиксаторов 10 и 11 на другой уровень напряжения, одинаковый для обоих фиксаторов, таким образом происхо. дит перебор всех и значений уровней напряжения U<.

Выходные импульсы фиксаторов 10 и 11 поступают на входы блоков 14 и 15 и на входы генераторов 12 и 13 ударного возбуждения, которые запускаются от первого импульса соответствующего фиксатора и прекращают генерацию по второму импульсу фиксатора. Oeia генератора 12 и 13 генерируют последовательность импульсов высокой частоты, синхронных относительно первого (запускающего) импульса соответствующего фиксатора уровней.

Импульсы генераторов 12 и 13 ударного возбуждения каждого канала поступают также на вход цифровых фильтров 16, 17, которые состоят из двоичного счетчика и набора элементов совпадений.

Цифровой фильтр 16(17) выделяет импульс, длительность которого равна последнему неполному периоду высокой частоты.

Длительность этого импульса преобразуется в напряжение и фиксируется запоминающим блоком 18(19), выпол-З5 ненным, например, .в виде интегратора, далее через фильтр 20(21) нижних частот полученное напряжение посту пает на управляющий элемент 22(23)

В качестве управляющего элемен- 40 та может быть использован переход транзистора, конденсаторы с изменяющейся емкостью (вариканы, вариконды), включенные в контур генератора и т..д. 45

Управляющее напряжение изменяет часто ту генератора ударного возбуждения и совмещает срез последнего импульса высокочастотного пакета с фронтом фиксатора 10(11).

Импульсы на выходе запоминающего блока 18(19) каждого канала через формирователь 24(25) и элемент 28

ИЛИ блокируют коммутатор 1, обеспечивая возможность подстройки частоты прежде переключения уровня. После завершения подстройки частоты длительность импульса части периода стремится к нулю, формирователи 24(25) не могут сформировать импульс запирания, и блокировка сни- 6О мается.

На выходах блоков 14 и 15 выделяются короткие импульсы„ соответствующие моментам перехода сигнала через максимальное значение. Син65 хронность начала и конца заполняющих импульсов повышает точность выделения точки максимума.

Выходной. импульс блока 14 открывает ключ 7 и импульсы генератора

5 эталонной частоты через умножи-. тель 6 частоты поступают на сумматор 2. Выходным импульсом блока 15 закрывается электронный ключ 7 и блокируется умножитель 6. После перебора коммутатором 1 всех и заданных уровней напряжения в сумматоре фиксируется число .К М; где М а-1 У 1 число импульсов умножителя 6, пропорциональных сдвигу фаз на уровне напряжения U„.. С помощью делителя

3 вычисляется число импульсов

Й р = 2: N < ln пропорциональное усредненному по числу уровней и сдвигу фаз, близкому к сдвигу фаз между первыми гармониками входных сигналов. Регистратор 4 вычисляет усредненное значение сдвига фаз „ согласно формуле и

„ " ах, (1)

° 360. М„=, где И вЂ” число импульсов, соотвеrствующее мгновенному значению угла сдвига фаз на уровне

n — число уровней напряжения; частота входных сигналов, частота генератора 5; коэффициент умножения (36, 360, 3600 и т.д.).

Таким образом, преимуществом устройства является обеспечение синхронности начала и конца заполняемого временного интервала с импульсами высокочастотного заполнения, что повышает точность измерения за счет уменьшения случайной составляющей погрешности измерения.

Кроме того, синхронность пакета заполняющих импульсов с фронтами импульса заполнения позволит уменьшить частоту генераторов ударного возбуждения в несколько раз в зависимости от значения частот. Это позволит сократить объем аппаратуры за счет уменьшения объема счетчиков, что особенно важно в диапазоне инфранизких частот.

Устройство в то же время использует точку максимума входного сигнала, определяемую по нескольким уровням ограничения и заполнения временного интервала синхронным с его границами пакетом заполняющих импульсов, что позволяет существенно снизить систематическую погрешность от влияния нелинейных искажений входных сигналов и случайную погрешность от влияния HpcHHxpQHHocTH заполняющих импульсов.

1081560

ВНИИПИ Эаказ 1543/40 тираж 711 Подлкснов

Филйал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4