Цифровой усредняющий фазометр

 

Изобретение Относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в фазометрах, работающих при большом искажении случайньми помехами информационных сигналов . Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости работы устройства. Устгойство содержит .входные формирователи 1 и 2, преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени, элементы И-ИЛИ 5-7, элементы .И 8-10, счетный блок 11 формирователя 12 сдвинутых импульсов, блок 15 автоподстройки частоты, блок 16 управления, инвертор 17 и формирователь 18 коротких импульсов. Генератор 13 импульсов, делитель 1А частоты и блок 15 автоподстройки частоты образуют генератор 19 квантующих импульсов. В описании призе - - дена схема преобразователя фазовых сдвигов в интервалы времени. 2 э.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1219 2 A

15Р 4 С 01 R.25/00

1 с @ щр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "":-;:,, 13

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ " 1 О та

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3661094/24-21 (22) 05.11,83 (46) 23 ° 03.86. Бюл. У 11 (72) Я.Г. Бративнык, РЛ. Гайдучок, В.А, Иуравицкий, Ю.Н. Добровольский, 3.Ш. Когон и А.И. Шило (53) 621.317.77(088,8) (56) Цифровые методы измерения сдвига фаз./Под ред. С.Ф. Колндорфа.

Новосибирск, Наука, 1979, с. 17, рис. 1.10.

Там же, с. 25, рис. 1.1. (54)ЦИФРОВОЙ УСРЕДНЯЮЩИЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в фаэометрах, работающих при большом искажении случайными помехами информационных сигналов . Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости работы устройства. Уст1.ойство содержит входные формирователи 1 и 2, преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интер- . валы времени, элементы И-ИЛИ 5-7, элементы И 8-10, счетный блок ll формирователя 12 сдвинутых импульсов, блок 15 автоподстройки частоты, блок

16 управления, инвертор 17 и формирователь 18 коротких импульсов ° Генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты и блок 15 автоподстройки частоты образуют генератор 19 квантующих импульсов. В описании приведена схема преобразователя фазовых 3 сдвигов в интервалы времени. 2 э.н. ф-лы, 2 ил.

1 l2

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано при создании цифровых время-импульсных фазометров, работающих при большом искажении случайными помехами информационных сигналов.

Цель изобретения — повышение точ ности и помехоустойчивости работы устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема фазометра; на фиг. 2 — схема преобразователя фазовых сдвигов в интервалы .времени.

Цифровой усредняющий фазометр содержит входные формирователи 1 и

2, преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени, элементы И-ИЛИ 5-7, элементы И.8-10, счетный блок ll формирователя 12 сдвинутых импульсов, генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты, блок 15 автоподстройки частоты, блок 16 управления, инвертор 17 и формирователь 18 коротких импульсов, генератор

113 импульсов, делитель 14 частоты и блок 15 автоподстройки частоты образуют генератор 19 квантующих импульсов.

Преобразователь фазовых сдвигов в интервал времени содержит два

RS-триггера 20 и 21, элемент И 22 и элемент ИЛИ 23.

Первые выходы входных формирователей 1 и 2 соединены с входами первого преобразователя 3, а вторые выходы — с входами второго преобразователя 4 фазовых сдвигов в интервалы времени, первые выходы обоих преобразователей подключены к входам первого элемента И-ИЛИ 6, два других входа которого через формировагель 12 сдвинутых импульсов соединены с выходом генератора 19 квалтующих импульсов, а именно генератора 13 импульсов, а выход первого элемента И-ИЛИ 6 подсоединен к входу первого элемента И 9, выходом соеди— ненным с входом счетного блока Il а вторым входом — с выходом блока

16 управления, вход которого подключен к выходу первого входного формирователя 1 и входу блока 15 автоподстройки частоты, второй вход которого через делитель 14 частоты соединен с выходом генератора

13 импульсов, а выход блока 15 автоподстройки - c входом генератора 13, вход формирователя IS коротких им-. пульсов подключен к выходу делителя

19982 2

10 !

55!

4 частоты, а выход — к одному из входов третьего элемента И 10, вторым выходом соединенным через инвертор

17 с выходом блока 16 управления и одним из входов второго элемента И 8, а выходом — с входом синхронизации первого преобразователя 3 фазовых сдвигов в интервал времени, вход синхронизации второго преобразователя

4 через третий элемент И-ИЛИ 7 подключен к выходам обоих преобразователей 3 и 4, вторые выходы которых и выходы формирователя 12 сдвинутых импульсов через второй элемент И-ИЛИ 5 и второй элемент И 8 соединены с BTopbM входом счетного блока 11, а вход сброса делителя 14 частоты подсоединены к выходу первого входного формирователя 1.

Кроме того, каждый преобразователь фазовых сдвигов в интервалы времени состоит из двух RS-триггеров

20 и 21 элемента И 22 и элемента

ИЛИ 23, выход которого соединен с

R-входами триггеров 20 и 21, S-входами подключенными к информационным входам преобразователя, первый вход — с входом синхронизации преобразователя, а второй — через элемент

И 22 с выходами обоих триггеров. 20 и

21 и выходами преобразователя.

Входные формирователи 1 и 2 вырабатывают на двух своих выходах короткие импульсы в моменты перехода сигналами нулевого уровня при их возрастании и убывании. Преобразователи

3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени вырабатывают на первом своем выходе импульсы, соотвЕтствующие фазовому сдвигу в пределах 0 — +180 а на другом 0 — -180

Преобразователи 3 и 4 имеют третий вход С, на который могут передаваться короткие импульсы синхронизации, во время действия которых напряжение на обоих выходах равно нулю. Синхронизация преобразователя 3 осуществляется с помощью элемента

10 и блоков 17 и 18, а преобразователя 4 — с помощью элемента 7.

Счетный блок 11 подсчитывает разность количества импульсов, поступающих на него по двум входам, и вырабатывает результат измерения и его знак.

В простейшем варианте оно может быть построено на основе реверсивного счетчика импульсов. Генератор

13, делитель 14 и блок 15 автоподстройки представляет собой управляе3 1 мый генератор 19 квантующих импульсов с коэффициентом умножения 1,8 10

It обеспечивающий отсчет результата в угловых градусах. Формирователь

12 сдвинутых импульсов в каждом периоде генератора 13 вырабатывает два сдвинутых на половину периода коротких импульса, которые используются для квантования выделенных временных интервалов с помощью элементов 5, 6, 8 и 9. Блок 16 управления обеспечивает сброс в нулевое состояние счетного блока ll (связь на схеме не показана) и вырабатывает интервал времени измерения, кратный периоду входного сигнала. (например 1,10 или 100).

Фазометр работает следующим образом.

Короткие импульсы, соответствующие положительным и отрицательным переходам сигналов через нулевой уровень, с выхода входных формирователей 1 и 2 поступают на преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени. Преобразователь 3 работает по положительным, а преобразователь 4 — по отрицательным переходам входных сигналов. Вследствие этого фазометр является двухполу.периодным. На первом выходе каждого преобразователя 3 и 4 формируется временной интервал, соответствующий фазовому сдвигу в пределах

Π— +180, а на втором — Π— -180

Импульсы, соответствующие положительным фаэовым сдвигам, подаются на входы элемента И-ИЛИ 5, а отрицательным — на входы элемента И-ИЛИ

6. Каждый элемент 5 и 6 обеспечива-, ет квантование поступающих на него временных интервалов импульсами генератора 13. Для исключения возможных сбоев при наложении двух одноименных временных интервалов с преобразователей 3 и 4 квантование осуществляется сдвинутыми на половину периода импульсами с формирователя 12. Таким образом, на выходе элементов 5 и 6 появляются пачки импульсов, соответствующие положительным и отрицательным фазовым сдвигам каждого перехода входного сигнала через нулевой уровень.

Блок 16 управления формирует время измерения, кратное периоду поступающего на первый вход фаэометра входного сигнала. В общем случае коэффициент кратности может быть

219982 4

5

40 любым и выбирается в зависимости от требуемого усреднения. Наиболее целесообразно коэффициент кратности выбирать равным 1, 10, 100 и т.д., что упрощает построение блока 16 управления и счетного блока ll. Ha время измерения блок 16 управления открывает логические элементы 8 и 9, которые пропускают пачки импульсов с выходов элементов 5 и Ь на счетный блок 11.

Генератор 13 импульсов, делитель

14 частоты и блок 15 автоподстройки обеспечивают получение квантующей частоты в 1,8 10" раз выше частоты входных сигналов. Делитель 14 имеет коэффициент деления 1,8 10 и синхи роинизируется каждым импульсом, соответствующим положительному переходу первого (опорного) входного сигнала через нулевой уровень. Блок 15 вырабатывает управляющее напряжение на генератор 13, пропорциональное разности частот входного сигнала и с выхода делителя 14. В установившемся режиме эти частоты равны. Делитель

14 частоты построен таким образом, что скважность его выходных импульсов равна 2, т.е. длительность импульса. равна длительности паузы. Таким образом, положительный перепад напряжения на выходе делителя 14 появляется через половину периода входной частоты после импульса синхронизации с формирователя 1. Формирователь 18 из этого перепада напряжения, например, путем дифференцирования, вырабатывает короткий импульс.

Минимальный интервал между циклами измерения, формируемыми блоком

16. управления, составляет один период входной частоты. На это время блок 16 управления через инвертор 17 открывает элемент И 10, который про-пускает короткий импульс с формирователя 18 на вход синхронизации пеРваго преобразователя 3 фазовых сдвигов в интервалы времени, работающие по положительным нуль-переходам.

Короткий импульс, приходящий на преобразователь 3 ровно через половину периода входной частоты после положительного перепада,. сбрасывает его в нулевое состояние, при котором на его выходах устанавливаются нулевые уровни. После окончания короткого импульса преобразователь Э ра1219982

Синхронизация второго преобразователя 4, работающего по отрицательным нуль-переходам, осуществляется элементом И-ИЛИ 7. Последний подсоединен к преобразователям 3 и 4 таким . образом, что вырабатывает единичный сигнал, если оба преобразователи выделяют одновременно фазовые сдвиги различных знаков (+ и-или — и +).

Единичным выходным сигналом элемента

7, свидетельствующим о том, что выделение временных сдвигов по отрицательным нуль-переходам осуществляется неправильно, преобразователь 4 сбрасывается в исходное состояние.

25

Более подробно работу преобразователей фазовых сдвигов в интервалы времени рассмотрим по схеме (фиг. 2).

Короткие импульсы, соответствующие одноименным переходам входных сигналов через нулевой уровень, с выходов формирователей 1 и 2 поступают

40 на установочные входы двух RS-триг- . геров 20 и 21,. перебрасывая их в единичное состояние. При включении обоих триггеров срабатывает элемент

И 22, выходным сигналом которого через элемент ИЛИ 23 триггеры 20 и

21 сбрасываются в нулевое состояние. Как видно, один из триггеров включается на полезный временный сдвиг между сигналами, а второй— на время срабатывания триггера и элементов 22 и 23. Последнее не вносит никакой погрешности, поскольку счетный блок 11 исключает одновре менно появляющиеся импульсы. Синхронизация преобразователя осуществляется импульсом, который через элемент

ИЛИ 23 сбрасывает триггеры 20 и 21 в нулевое состояние. ботает как обычно, выделяя временной интервал, соответствующий положительному или отрицательному фазовым сдвигам. Этим исключается выделение фазоо 5 вых сдвигов больше 180 . Описанная синхронизация преобразователя 3 осуществляется до начала очередного цикла измерения, а в течение времени измерения блок 16 управления через инвертор 17 закрывает элемент И 10.

Вследствие этого при измерении преобразователь 3 будет выделять навязанный ему временной сдвиг (положительный или отрицательный).

Формула изобретения

1. Цифровой усредняющий фазометр, содержащий два входных формирователя, первые выходы которых соединены с входами первого преобразователя фазовых сдвигов в интервалы времени, а вторые выходы — с входами второго преобразователя фазовых сдвигов в интервалы времени, первые выходы обоих преобразователей фазовых сдвигов в интервалы времени подключены к входам первого элемента И-ИЛИ, два других входа которого через формирователь сдвинутых импульсов подключены к первому выходу генератора квантующих импульсов, а выход первого элемента И-ИЛИ подсоединен к первому входу первого элемента И, выходом соединенного с первым входом счетного блока, а вторым входом — с выходом блока управления, вход которого подключен к второму выходу генератора квантующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, он дополнительно снабжен вторым и третьим логическими элементами И-ИЛИ, вторым и третьим элементами И, инвертором и формирователем коротких импульсов, вход которого подключен к третьему выходу генератора квантующих импульсов, а выход — к одному из входов третьего элемента И, второй вход которого соединен через инвертор с выходом блока управления и с одним из входов второго элемента И, а выходом с входом синхронизации первого преобразователя фазового сдвига в интервал времени, выходы обоих преобразователей через третий элемент

И-ИЛИ соединены с входом синхронизации второго преобразователя фазовых сдвигов в интервал времени, вторые выходы преобразователей фазовых сдвигов в интервал времени и выходы формирователя сдвинутых импульсов через второй элемент И-ИЛИ и второй элемент И соединены с вторым входом счетного блока, вход блока управления соединен с выходом пер— вого входного формирователя.

2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что каждый преобразователь фазовых сдвигов в интервалы времени содержит два

RS-триггера, элемент И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с К-входами обоих триггеров, S-входы которых подключены к информационным входам преобразователя, первый вход элемента ИЛИ соединен с входом синхронизации преобразователя, а второй— через элемент И с выходами обоих триггеров и выходами преобразователя.

3. Фазометр по п. 1, о т л и— ч а ю щ и и с. я тем, что генератор квантующих импульсов содержит по1219982 8 следовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и блок автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом генератора

5 импульсов выход которого соединен

1 с первым выходом генератора квантующих импульсов, вход блока автоподстройки частоты и вход сброса делителя частоты объединены и соединены с вторым выходом генератора квантующих импульсов, а выход делителя частоты соединен с третьим выходом генератора квантующих импульсов.

121,9982

Составитель Н. Агеева

Техред B.Кадар Корректор Г. Решетник

Редактор P. Цицика

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

Заказ 1319/53 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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