Фазометрический преобразователь электронно-счетного частотомера

 

Изобретение относится к технике злектрорадиоизмерений и может быть Ф«./ использовано при разработке фазоизмерительных устройств. Цель изобретения - повьшение точности при измерении малых значений угла сдвига фаз и получение информации о знаке в широком диапазоне частот. Устройство содержит двухканальный преобразователь 1 частоты, Т-триггеры 2 и 3, асинхронный 1К-триггер 4, элементы 5 и 6 И, блок 7 определения знака, коммутаторы 8 и 9, дешифратор 10, реверсивный счетчик 1I, элемент I2 ИЛИ и электронно-счетный частотомер 13. В описании приведены временные диаграммы , пояснянщие работу устройства. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5р 4 G 01 R 25/00

11 .1/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3790228/24-21 (22) 06.07.84 (46) 28.02.86. Бюл. В 8 (71 ) Украинский центр стандартизации и метрологии Госстандарта (72) А.А.-Б. Ахмадов и Ю.И. Черевко (53) 621.317.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 370542, кл. G 01 R 25/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

NI 378774, кл . G О1 R 25/04, 1977 .

I (54) ФАЗОМЕТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОННО-СЧЕТНОГО ЧАСТОТОМЕРА (57) Изобретение относится к технике электрорадиоизмерений и может быть использовано при разработке фазоиз мерительных устройств. Цель изобретения — повышение точности при измерении малых значений угла сдвига фаз

t и получение информации о знаке в широком диапазоне частот. Устройство содержит двухканальный преобразователь 1 частоты, Т-триггеры 2 и 3, асинхронный IK-триггер 4, элементы 5 и 6 И, блок 7 определения знака, ком" мутаторы 8 и 9,. дешифратор 10, реверсивный счетчик 11, элемент !2 ИЛИ и электронно-счетный частотомер 13. В описании приведены временные диаграммы, пояснякнцие работу устройства. Ф

2 ил.

1215052

Изобретение относится к технике электро-радиоизмерений и может быть использовано при разработке фазоизмерительных устройств.

Цель изобретения — повышение точI ности при измерении малых значений угла сдвига фаз и получение информации о его знаке в широком диапазоне частот, На фиг. 1 изображена структурная схема фазометрического преобразователя электронно-счетного частотомера (ЭСЧ); на. фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Фаэометрический преобразователь

ЭСЧ содержит двухканальный преобразователь 1 частоты (ЩИЧ), Т-триггеры 2 и 3, IK-триггер 4, элементы И 5 и 6, блок 7 определения знака, коммутаторы 8 и 9, денпвфратор 10, реверсивный счетчик 11 элемент ИЛИ 12 и электронно-счетный частотомер 13.

При этом входами фазометрического преобразователя ЭСЧ являются первый и второй входы двухканального преобразователя 1 частоты, выходы которого соединены с входами Т-триггеров

2 и 3.

Прямые выходы Т-триггеров 2 и 3 соединены с входамн IK-триггера 4, при этом прямой выход Т-триггера 3 соединен также с входом элемента И 5 и с первым входом электронно-счетного частотомера 13, а инверсный выход

Т-триггера 3 соединен с входом элемента И 6. Прямой и инверсный выходы

IK-триггера 4 подключены к входам элементов 5 и 6, другие входы которых соединены с высокочастотным выходом электронно-счетного частотомера 13 и с синхронизируемыми входом двухканального преобразователя 1 частоты. Выходы элементов 5 и 6 соединены с информационными входами логических коммутаторов 8 и 9, первые выходы которых подключены к выходам суммирования и вычитания реверсивного счетчика 11, а вторые выходы через элемент ИЛИ 12 подключены к входу электронно-счетного частотомера 13. Информационный кодовый выход реверсивного счетчика 11 соединен с входом дешифратора 10, выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов 8 и 9 и к входам блока 7 определения знака.

Фазометрический преобразователь

ЭСЧ работает следующим образом.

Синусоидальные напряжения одинаковой частоты f „, сдвиг фаз между которыми подлежит измерению, поступают на опорный и измерительный входы двухканального преобразователя 1 частоты, который осуществляет перенос сдвига фаз между его входными напряжениями и напряжением фиксированной частоты f на его выходе.

В основу работы ДКПЧ могут быть по-. ложены различные принципы, например, фазоразностный., гетеродинный, стробоскопический н т.д.

Для того, чтобы индикация измеренного значения сдвига фаз осуществлялась в градусной мере, необходимо, чтобы частота выходных напряжений

ДКПЧ была в определенное число раэ ниже частоты напряжений на его синхроииэирующем входе.

Для нормальной работы последую- . щих элементов напряжения на выходе

ДКПЧ должны иметь форму импульсов с малым временем нарастания, что обеспечивается с помощью входящих в его состав формирователей.

Кроме того, в состав ДКПЧ может входить установочный фазовращатель, позволяющий компенсировать вносимые каналами преобразования частоты фазовые сдвиги.

Далее с выходов двухканального преобразователя 1 частоты сигналы фиксированной промежуточной частоты f в виде импульсных напряжений, сформированных, например, с помощью усилителей-ограничителей, поступают на счетные входы Т"триггеров 2 и 3, которые;осуществляют деление на 2 . частоты входных сигналов и обеспечивают высокую крутизну фронтов выходных импульсов. Сигналы с прямых выходов Т-триггеров 2 и 3 поступают соответственно на входы I и К асинхронного ТК-триггера 4, который обеспечивает формирование импульсов,, длительность которых пропорциональна сдвигу фаз входных сигналов, приА чем нулевому сдвигу фаэ соответствует скважинность импульсов на его выходе равная 2. Применение асинхронного триггера ХК-типа позволяет при раздельном запуске сформировать выходной импульс произвольной длительности независимо от длительности запускающих импульсов. В этом случае минимальная длительность выходного

1215052

10

20 импульса определяется только быстродействием IK-триггера.

Сигнал с прямого выхода триггера 4 поступает на один из входов элемента 5, на второй и третий входы этого элемента подаются соответственно сигнал с прямого выхода триггера 3 и сигнал опорной частоты f

on с высокочастотного выхода электронно-счетного частотомера 13. Аналогично на первый, второй и третий входы элемента И 6 подаются соответственно сигнал с инверсного выхода триггера 4, сигнал с инверсного выхода триггера 3 и сигнал опорной частоты с частотомера 13. На выходе элементов И 5 или И 6 в зависимости от знака сдвига фаэ входных сигналов формируются пакеты импульсов опорной частоты (счетиых импульсов), при этом число импульсов в пакете пропорционально сдвигу фаз входных сигналов (временные диаграммы на фиг. 2), Указанные пакеты счетных импульсов с выходов элементов И 5 и 6 поступают соответственно на входы коммутаторов 8 и 9. Первые выходы коммутаторов 8 и 9 подключаются к входам суммирования и вычитания реверсивного счетчика 11, а вторые выходы коммутаторов соединены с входами элемента ИЛИ 12.

На входы управления коммутаторов 8 и 9 подаются сигналы с выходов дешифратора 10, входы которого подключены к информационному выходу реверсивного счетчика )l.

Сигнал "1" на одном из выходов дешифратора 10 появляется только в том случае, когда состояние реверсивного счетчика определяется некоторым числом Al, определяемым, в свою очередь, кодом на выходах триггеров реверсивного счетчика. Точно также единичный сигнал на втором выходе дешифратора 10 обусловлен состоянием реверсивного счетчика, определяемым числом А2. Указанные числа (коды)

I выбраны таким образом, что количество счетных импульсов, переводящих реверсивный счетчик 11 из состояния

Al в состояние А2> одинаково как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания, и равно половине его емкости.

Коммутаторы 8 и 9 выполнены на дискретных логических элементах и функционируют таким образом, что при

55 сигнале "0" на их выходах управления импульсы, поступающие на вход коммутатора, проходят только на вход

;суммирования (вычитания) реверсивного счетчика 11, а при подаче на входы управления сигнала "1" те же импульсы проходят только на вход элемента

ИЛИ 12.

При измерении относительно больших сдвигов фаз входных сигналов пакеты счетных импульсов появляются на выходе лишь одного элемента И 5 или 6 (в зависимости от знака).

При этом в случае произвольного состояния реверсивного счетчика 11 счетные импульсы через коммутатор 8 и 9 поступают на вход суммирования или вычитания этого счетчика, в котором происходит изменение кода до тех пор, пока не будет достигнуто состояние Al или А2. В этот момент соответствующий коммутатор 8 или 9 переключается, реверсивный счетчик 11 прекращает счет и остается в состоянии

Аl или А2, а счетные импульсы через элемент ИЛИ 12 поступают на второй вход электронно-счетного частотомера 13, работающего в режиме измерения отношения частот. На первый вход частотомера 13 при этом поступает напряжение частоты f /2 с выхода тригге6 ра 3. Соотношение опорчой f и пром межуточной f частот выбрано исходя из выражения fon =36 ° 10 fnð, где и=1, W

2,3... Этим обеспечивается индикация результата измерения на устройстве цифровой индикации электронно-счетного частотомера непосредственно в градусной мере.

В случае измерения небольших углов сдвига фаэ за счет флуктуаций сдвига фаз сигналов промежуточной частоты, внесенных двухканальным преобразователем 1 частоты, а также флуктуаций, присущих собственно входным сигналам, счетные импульсы могут появляться с некоторой вероятностью на выходах обоих элементов И 5 и 6 в течение цикла измерения. При этомна выход элемента ИЛИ 12 поступает число счетных импульсов, равное абсолютной величине разности количеств импульсов на выходах элементов И 5 и 6 за время цикла измерения. Так, если после прохождения очередного пакета счетных импульсов с выхода элемента И 5 реверсивный счетчик 1! находился в состоянии AI то первый

1215052 же импульс на выходе элемента И 6 переведет счетчик в состояние Аl — 1, прохождение импульсов на вход элемента ИЛИ 12 прекратится, после чего счетчик 11 установится в состояние Al И, где N-число импульсов в пакете на выходе элемента И 6. Далее при появлении импульсов на выходе элемента

И 5 реверсивный счетчик 11 перево- !О дится этими импульсами из состояния

Al-N в состояние Al, и только после этого импульсы с выхода элемента И 5 начинают проходить на вход элемента

ИЛИ 12. Если среднее число импульсов 15 на выходе элемента И 6 превышает число импульсов на выходе элемента И 5, то счетчик переводится в состояние

А2 и аналогичным образом осуществляет взаимное вычитание количеств им- 20 пульсов на выходах элементов И 5 и 6.

Таким образом, в случае малых значений измеряемых углов сдвига фаз при наличии флуктуаций сдвига фаз между сигналами промежуточной часто- 25 ты происходит эффективное усреднение измеряемой величины. Например, при среднем значении измеряемого угла сдвига фаз, равном нулю, импульсы на выходах элементов И 5 и 6 практи- 30 чески полностью взаимно вычитаются, в результате чего средняя частота счетных импульсов на втором входе электронно-счетного частотомера 13 близка к нулю.

Емкость реверсивного счетчика 11 выбирается с учетом максимально возможных флуктуаций фазы сигналов промежуточной частоты.

Нахождение реверсивного счетчика 40 преимущественно в состоянии Al или

А2 определяет знак измеряемого угла сдвига фаз. С целью индикации знака выходные сигналы дешифратора 10 подаются на блок 7 определечия знака, 45 в качестве которого может быть использован, например, RS-триггер, выходы которого подключены к устройству индикации, например, светодиодам или светодиодной матрице.

Однозначность определения угла сдвига фаз предлагаемым устройством сохраняется при произвольном нарушенин (сбое) фазы коммутации счетных Т-триггеров 2 и 3. В этом случае на индикаторе частотомера 13 измеряемый угол (f после сбоя может о принять значение 360 -, однако одновременно знак, определяемый блоком 7, изменяется на противоположный.

Формула изобретения

Фаэометрический преобразователь электронно-счетного частотомера, содержащий электронно-счетный частотомер, двухканапьный преобразователь частоты, синхронизирующим входом соединенный с высокочастотным выходом электронно-счетного частотомера, два

Т-триггера, подключенных к выходам двухканального преобразователя частоты, и первый элемент И, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности при измерении малых значений угла сдвига фаз и получения информации о его знаке в широком диапазоне частот, он снабжен асинхронным IK-триггером, вторым элементом И, двумя коммутаторами, элементом ИЛИ, реверсивным счетчиком, дешифратором и блоком определения знака, причем выход первого Т-триггера подключен к 1 -входу, а второго— к К-входу асинхронного ЗХ-триггера, выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены с высокочастотным выходом электронносчетного частотомера, третьи — соответственно с прямым и инверсным выходами второго T-триггера, а выходы через коммутаторы соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, а также с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом электронно-счетного частотомера, второй вход которого соединен с прямым выходом второго Т-триггера, при этом информационный выход реверсивного счетчика соединен с входом дешифратора, выходы которого соединены с входами коммутаторов и блока определения знака.

1215052

Составитель M. Катанова

Техред 3.Палий Корректор С. Шекиар

Редактор Е. Копча

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

Заказ 903/53 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5