Двухполупериодный цифровой фазометр

 

. ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий первьп и второй усилители-ограничители, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, выход первого усилителя-ограничителя через первый и второй формирователи соединен с первыми входами первого и второго управляемых триггеров, выход второго усилителя-ограничителя соединен с входами третьего и четвертого формирователей , выход третьего формирователя соединен с входом первого управляемого триггера, выходы первого и второго управляемы.х триггеров через первые входы первого и второго элементов совпадения соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика, делитель частоты, выход которого через триггер соединен с первым входом третьего элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, первьш и второй формирователи последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180 меяду ними, выход первого из которых соединен с вторым входом первого элемента совпадения, выход второго - с вторым входом второго элемента совпадения, а выходы объединеныи соединены с выходом третьего элемента совпадения, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем измерения сдвига фаз между«синусоидальными сигналами с кратковременным соот(гошением частот вида 1:п , где п 2,3,..., в него введены блок вьделения периода -и гармоники за каядый период первой, блок определения четности S (Л гармоники, четвертый и пятый элементы совпадения, выход блока вьделения периода п -и гармоники за каукдый период первой соединен с первым входом четвертого элемента совпаде§ ния, первый выход блока определения четности гармоники соединен с пятым элементом совпадения, первый вход блока вьщеления периода п-и гар моники за каждый период первой соединен с выходом первого, а второй со вход - с выходом третьего формирователя , первый, второй и третий входы блока определения четности гармоники соединены с выходами первого, второго формирователей и с выходом второго усилителя-ограничителя, второй выход блока определения четности гармоники соединен с вторым входом счетчика, второй вход четвертого элемента совпадения соединен с выходом второго формирователя последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180 между ними, а выход - с входом делителя частоты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 G 0 R 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«lt....;;, д:«. %»»

». (21) 3463259/18-21 (22) 05.07.82 (46) 07.09.84. Вюл. К 33 (72) О.Г. Сливинский (71) Институт физики им. Л.В. Киренс. кого Сибирского отделения AH СССР (53) 621.317.77 (088.8) (56) 1. Галахова О.П. и др. Основы фазометрии. Л., "Энергия", 1976, с. 151-153.

2. Авторское свидетельство СССР

»»- 447640, кл. G 01 R 25/00, 1973. (54) (57) ДВУХПОЛУПЕРИОЛПЫЙ ЦИФРОВОЙ

ФАЗОИЕТР, содержащий первый и второй усилит ели-ограничит ели, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, выход первого усилителя-ограничителя через первый и второй формирователи соединен с первыми входами первого и второго управляемых триггеров, выход второго усилителя-ограничителя соединен с входами третьего и четвертого формирователей, выход третьего формирователя соединен с вторым входом первого управляемого триггера, выходы первого и второго управляемых . триггеров через первые входы первого и второго элементов совпадения соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика, делитель частоты, выход которого через триггер соединен с первым входом третьего элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, первык и второй формирователи последовательностей квантующих импульсов со сдвигом

180 между ними, выход первого из

„„SU„„1112307 А которых соединен с вторым входом первого элемента совпадения, выход второго — с вторым входом второго элемента совпадения, а выходы объединены и соединены с выходом третьего элемента совпадения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем. измерения сдвига фаз между синусоид»»льными сигналами с кратковременным соотношением частот вида 1: и, где»» = 2,3,., в него введены блок выделения периода» -й гармоники за каждый период первой, блок определения четности гармоники, четвертый и пятый элементы совПадения, выход блока выделения периода и -й гармоники за каждый период первой соединен с первым входом четвертого элемента совпадения, первый выход блока определения четности гармоники соединен с пятым элементом совпадения, первый вход блока выделения периода »» -й гармоники за каждый период первой соединен с выходом первого, а второй вход - с выходом третьего формирователя, первый, второй и третий входы блока определения четности rapмоники соединены. с выходами первого, второго формирователей и с выходом второго усилителя-ограничителя, второй выход блока определения четности гармоники соединен с вторым входом счетчика, второй вход четвертого элемента совпадения соединен с выходом второго формирователя последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180 между ними, а выход — с входом делителя частоты, 1112307 второй вход пятого элемента совпаде- Формирователя, з выход - с вторым нйн соединен с выходом четвертого- входом второго управляемого триггера.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназна-, чено для измерения сдвига фаз между синусоидальными сигналами при соотношении частот вида 1: и где 0 = 5

= 1,2,...

Известно устройство, позволяющее измерять фазовый сдвиг между сигналами с целочисленным соотношением частот, основанное на анализе фигур

1а

Лиссажу, вычерчиваемых пятном на экране электронно-лучевой трубки осциллографа, содержащее коммутатор, выход которого соединен с входом канала осциллографа, а входы - с

15 входами устройства f13.

Недостатки устройства — малая точность определения сдвига фаз изза низкой точности определения геометрических параметров фигуры Лисса- Ю жу, трудоемкость и сложность измерения и вычисления искомого угла сдвига фаз °

Наиболее близким. к предлагаемому является двухполупериодный цифровой .фазометр с постоянным измерительным

- временем, содержащий формирующий блок состоящий из усилителей-ограничителей, формирователей импульсов и управляемых триггеров, элементы 30 совпадения, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, первый и второй формирователи импульсных последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180 между ними, блок ограничения измерительного времени, выполненный в виде задающего генератора, делителя частоты счетных импульсов, триггера и элемента совпадения, один из каналов формирующего блока содержит переклю- 40 чатель на входе управляемых триггеров, третий формирователь импульсной последовательности, сдвинутый на

90 по отношению к счетным импульсам первого и второго формировате- 4 лей, причем вход третьего формирователя соединен с входами первого и второго формирователей, а выход через тот же переключатель.— с элементом ИЛИ f 2) Однако в известном устройстве измеренная разность фаз при измерении сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами с соотношением частот вида 1:11, где Г = 2,3,..., требует пересчета для определения измеряемой разности фаз. При измерении известнык устройством сдвига фаз между первой гармоникой и высшей и -й гармоникой, т.е. при соотношении частот входных сигналов вида 1: П, где p = 2 3,... (вторая гармоника и т.д.), показания известного устройства не будут равны измеряемому сдвигу фаз.

Известному устройству свойственна "мертвая эона" при = 0 для всех значений,1 = 1 2,... основным способом борьбы с которой является введение калиброванного фазового сдвига 180, путем коммутации запускающих импульсов в одном из каналов фазометра. Однако при измерении сдвига фаз между первой и четной гармониками этот способ уже не подходит, так как из нулевой

"мертвой зоны" при коммутации пои надаем в 180-ю мертвую зону".

Цель изобретения — расширение функпиональных возможностей путем измерения сдвига фаз между синусоидальными сигналами с кратным соотношением частот вида 1: И, где

5= 2,3, ° . °

Указанная цель достигается тем, что в двухполупериодный цифровой фаэометр, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, выход первого усилителя-ограничителя через первый и второй формирователи. соединен с первыми входами первого и второго управляемых триггеров, выход второго усилителя-ограничителя соединен с входами третьего и четвертого формирователей, выход третьего формирователя соединен с вторым входом первого управляемого

07 элементов 9 и 13 совпадения, элемента ИЛИ 14, счетчика 15, формирователей 16 и 17 последовательностей квантующих импульсов со сдвигом а

180 между ними, генератора 18 квантующих импульсов, делителя 19 частоты, триггера 20, блока 21 выделения периода rl-й гармоники за каждый период первой, блока 22 определения четности гармоники, причем входы первого и второго усилителей-ограничителей 1 и 2 соединены с входными клеммами устройства, выход первого усилителя-ограничителя

1 через первый и второй формирователи 3 и 4 соединен с первыми входами первого и второго управляемых триггеров 7 и 8, выход второго -усилителя-ограничителя 2 соединен с входами третьего и четвертого формирователей 5 и 6, выход третьего формирователя 5 соединен с вторым входом первого управляемого триггера

7, выходы первого и второго управляемых триггеров 7 и 8 через первые .входы первого и второго элементов 9 и 10 совпадения соединены с входами элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с первым входом счетчика 15, выход делителя 19 частоты через триггер 20 соединен с первым входом третьего элемента 12 совпадения,второй вход которого соединен с выходом генератора 18 квантукнцих импульсов, выход первого формирователя 16 последовательностей квантуннцих импульсов со сдвигом 180 между ниии соединен с вторым входам первого элемента 9 совпадения, выход второго формирователя 17 последовательностей

1 квантующих импульсов со сдвигом

180 между ними — с вторым входом второго элемента 10 совпадения, а входы объединены и соединены с выходом третьего элемента 12 совпадения, выход блока 21 выделения периода П-й гармоники за каждый период первой соединен с псрвым входом четвертого элемента 11 совпадения, первый выход блока 22 определения четности гармоники соединен с пятым элементом 13 совпадения,первьй вход блока 21 вццеления периода г1-й гармоники за каждый период первой соединен с выходом первого 3, а второй вход — с выходом третьего 5 формирователей, первый, второй и третий входы блока 22 определения чет25

На чертеже представлена блок-схема двухполупериодного цифрового фазометра.

55, Устройство состоит из усилителейограничителей 1 и 2, формирователей

3-6, управляемых триггеров 7 и 8, 3 11123 триггера, выходы первого и второго управляемых триггеров через первые входы первого и второго элементов совпадения соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика, делитель частоты, выход которого через триггер соединен с первым входом третье го элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, первый и второй формирователи последо! вательностей квантующих импульсов со сдвигом 180 между ними, выход первого из которых соединен с вторым 15 входом первого элемента совпадения, выход второго - с вторым входом второго элемента совпадения, а входы объединены и соединены с выходом третьего элемента совпадения, введены блок выделения периода q -й гармоники за каждый период первой, блок определения четности гармоники, четвертый и пятый элементы совпадения, выход блока выделения периода и -й гармоники за каждый период первой соединен с первым входом четвертого элемента совпадения, первый выход блока определения четности гармоники соединен с пятым элементом совпаде- ЗО ния, первый вход блока выделения периодов и-й гармоники за каждый период первой соединен с выходом первого, а второй вход — с выходом третьего формирователя, первый, второи -и третий входы блока определе35 ния четности гармоники соединены с выходами первого, второго формирователей и с выходом второго усилителяограничителя, второй в4ход блока on40 ределения четности гармоники соединен с вторым входом счетчика, второй вход четвертого элемента совпадения соединен с выходом второго формирователя последовательностей квантующнх импульсов со сдвигом 180О между

45 ними, а выход — с входом делителя частоты, второй вход пятого элемента совпадения соединен с выходом четвертого формирователя, а выход - с вто« рым входом второго управляемого триг50 гера.

1112307 ности гармоники соединены с выходами первого, второго формирователей

3,4 и с выходом второго усилителяограничителя 2, второй выход блока 22 определения четности гармоники соединен с вторым входом счетчика 15, второй вход четвертого элемента 11 совладения соединен с выходом второго формирователя 17 последовательностей квантующих импульсов со сдви- 1О гом 180 между ними, а выход — с входом делителя 19 частоты, второй вход пятого элемента 13 совпадения соединен с выходом четвертого формирователя б, а выход — с вторым вхо- !5 дом второго управляемого триггера 8.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы U и U усиливаются и ограничиваются усилителями- 2О ограничителями 1 и 2, после чего из этих сигналов формирователями 3-6 формируются импульсы в момент перехода исследуемых напряжений через нуль с положительной и отрицатель- 25 ной производными. Сформированными импульсами переключаются управляемые триггеры 7 и 8, формирующие фазо1 вые интервалы. В элементах 9 и 10 совпадения фазовые интервалы заполняются квантующими импульсами .

Через элемент ИЛИ 14 эти импульсы пос тупают на счетчик 15. На другие входы элементов 9 и 10 совпадения поступают две последовательности

35 квантующих импульсов, сдвинутых на

О

180 между ними с формирователей 16 и 17. Счетные импульсы проходят через элемент 11 совпадения на делитель 19 частоты. Импульсами низкой частоты с выхода делителя 19 переключается триггер 20, формирующий интервал времени измерения, в течение которого счетные импульсы с выхода генератора 18 проходят через

45 элемент 12 совпадения на входы формирователей 16 и 17. Блок 21 выделяет один период -й гармоники в течение каждого периода первой гармоники. Таким образом, на вход элемента 11 совпадения поступает после50 довательность импульсов длительностью Т/g с периодом следования Т (где Т вЂ” период первой гармоники).

Если на входы фазометра посту55 пают сигналы одинаковой частоты, на выходе блока 21 будет постоянный потенциал, открывающий элемент 11 совпадения. В этом случае работа . фазометра не. отличается от работы известного устройс -ва, а измеренная ра зность фаз и время и змерения равны К

Ркя где с. — фазовые интервалы с выходов управляемых триггеров 7 и 8;

k. - коэффициент деления делителя 19, f,„ - частота генератора кванф тующих импульсов 18.

Для индикации фазы в градусах K выбирают равным 18.10 где м =

2,3,...

При подаче на измерительный вход четной гармоники для индикации измеряемого угла сдвига фаз в градусах следовало бы на второй вход второго управляемого триггера 8 подать импульсы, соответствующие положительному нуль-переходу с выхода третьего формирователя 5.

Однако в этом случае преимущество двухполупериодного фазометра перед однополупериодным исчезает. Чтобы этого не происходило, двухполупериодный цифровой фазометр снабжен блоком 22 определения четности гармоники и элементом 13 совпадения . Блок 22 определяет, четная или нечетная гармоника подана на измерительный вход фазометра, например, путем сравнения уровней меандра гармоники в моменты положительных и отрицательных нуль-переходов первой гармоники. В случае четной гармоники с первого его выхода на пятый элемент 13 совпадения поступает импульс, запрещающий прохождение импульсов с четвертого формирователя

6 в интервалы времени от момента отрицательного нуль-перехода первой гармоники до первого следующего за ним положительного нуль-перехода гармоники. В этом случае фазовые интервалы на выходе второго усилителя-ограничителя 8 увеличиваются на полпериода гармоники, что соответствует увеличению индицированного фазового сдвига на 90 Дпя компенсации этого увеличения в счет0 чике 15 происходит вычитание 90 по сигналу с второго выхода блока 22.

При подаче на измерительный вход нечетной гармоники пятый элемент

13 совпадения открывается постоян8

2307

Составитель Н. Агеева

Техред Л.Мартяшова Корректор И. Муска

Редактор А. Мотыль

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6453/31

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

7 ным уровнем блока 22. Измеренная разность и время измерения для е-й нечетной гармоники равны

=2 — и

,щ,, - — И.

К

Юь

В этом случае t — фазовые интер° валы с выходов управляемых триггеров 7 и 8 меняются от 0 до Т/ с, а ф — от 0 до 360 .

Использование новых элементов блока выделения периода и -й гармоники за каждый период первой гармоники, блока определения четности гармоники и двух элементов совпадения расширяют функциональные воз5 . можности предлагаемого фазометра вследствие того, что становится возможным измерение сдвига фаз между синусоидальными сигналами с кратным соотношением частот вида 1:п, где h = 2,3,..., беэ переключений в зависимости от n .