Цифровой измеритель разности фаз

 

Изобретение предназначено для измерения разности фаз между двумя гармоническими сигналами. Цель изобретения - повьшение точности измерения фазовых сдвигов в диапазоне О-ЗбО при наличии помех и искаженной формы сигнала. Измеритель содержит формирователи 1 и 2 прямоугольного сигнала, преобразователи 3 и 4 фазакод, элемент 5 НЕ, блоки 6 и 7 усреднения , мультиплексор В, регистрирующий блок 9 и блок 10 управления мультиплексором, состоящим из элемента 11 И, интегратора 12 и компаратора 13. Введение элемента НЕ, преобразователя 4 фаза-код, блока 7 усреднения, блока 10 управления мультиплексором и образование новых связей позволило исключить мертвые зоны преобразователей фаза-код.1 ил, (Л с ю ю ot со 4 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. Я0„„1226342 А (5!) 4 G О1 R 25/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . .,/

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (т, ...

\ (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ (57) Изобретение предназначено для измерения разности фаз между двумя гармоническими сигналами. Цель иэоб(21) 3817419/24-21 (22) 27.11.84

{46) 23.04.86. Бюл. !1 15 (72) Г.Ф. Гущин, В.И. Кондрашов, В.В. Кузьмин и В.М. Мусонов (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 216841, кл. G 01 R 25/00, 1965.

Авторское свидетельство СССР

У 834592, кл. С 01 R 25/00, 1981. ретения — повышение точности измерения фазовых сдвигов в диапазоне

0-360 при наличии помех и искаженной формы сигнала. Измеритель содержит формирователи 1 и 2 прямоугольного сигнала, преобразователи 3 и 4 фазакод, элемент 5 НЕ, блоки 6 и 7 усреднения, мультиплексор 8, регистрирующий блок 9 и блок 10 управления мультиплексором, состоящим из элемента 11 И, интегратора !2 и компаратора 13. Введение элемента НЕ, преобразователя 4 фаза-код, блока 7 усреднения, блока 1О управления мультиплексором и образование новых связей позволило исключить "мертвые зоны" преобразователей фаза-код.1 ил .

1226342

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предназначено для измерения разности фаз между двумя гармоническими сигналами.

Цель изобретения — повышение точности измерения фазовых сдвигов о в диапазоне 0-360 при наличии помех и искажений формы сигналов за счет введения в измеритель новых блоков и связей, позволяющих исключить

"мертвые зоны" преобразователей фаза-код.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Цифровой измеритель разности фаз содержит первый 1 и второй 2 формирователи прямоугольного сигнала,первый 3 и второй 4 преобразователи фаза-код, элемент НЕ 5, первый 6 и второй 7 блоки усреднения, мультиплексор 8, регистрирующий блок 9 и блок 10 управления пультиплексором, состоящий иэ элемента И 11, интегратора 12 и компаратора 13.

Выход первого формирователя 1 прямоугольного сигнала соединен с первым входом первого преобразова. теля 3 фаза-код, выходы которого через первый блок 6 усреднения подключены к информационным входам мультиплексора 8. Кроме того, выход первого формирователя 1 прямоугольного сигнала соединен с первым входом блока 10 управления мультиплексором и через элемент НЕ 5 — с вторым входом второго преобразователя

4 фаза-код, первый вход которого

<оединен с вторыми входами блока 10 и преобразователя 4,а также с выходом второго формирователя 2 прямоугольного сигнала. Выходы преобразователя 4 фаза-код через второй блок 7 усреднения подключены к вторым информационным входам мультиплексора 8, выход которого соединен входом регистрирующего блока 9.

Блок 10 управления мультиплексором, "остоящий из последовательно соединенных двухвходового элемента И 11, интегратора 12 и компаратора 13, соединен с управляющим входом мульгиплексора 8.

Устройство работает следующим образом.

Входные напряжения синусоидальной формы преобразуются с помощью формирователей 1 и 2 в сигналы прямоугольной формы с уровнями. Сигналы с выхода формирователя 1 прямоугольного сигнала подаются непосредственно на первый вход преобразователя 3 фаза-код и через элемент НЕ

5 — на первый вход преобразователя

4 фаза-код. Сигналы с выхода датчика

2 прямоугольного напряжения поступают на вторые входы преобразователей

3 и 4 фаза-код. Параллельные и -разрядные коды измеряемого сдвига фаз с выходов преобразователей 3 или 4 фаза"код через блоки 6 или 7 усреднения и мультиплексор 8, выполняющий функцию коммутации кодов, поступают .ча регистрирующий блок 9 в зависимости от уровня сигнала на управляющем входе мультиплексора 8. При уровне последнего сигнала, равном логическому "О", на регистрирующий блок

9 поступает код разности фаз с преобразователя 3 фаза-код, а если уровень управляющего сигнала равен логической "1", на регистрирующий блок

9 подается код с преобразователя 4 фаза-код.

В преобразователе 3 фаза-код предлагаемого устройства имеются мертвые зоны" в области фазовых сдвигов, о близких к нулю или 360, в которых возможны большие погрешности измерения. В преобразователь 4 фаза-код сигналы с выхода формирователя 1 подаются через элемент НЕ 5, который зносит дополнительный фазовый сдвиг, равный 180 . Поэтому область "мертвой зоны" в преобразователе смещена к 180

Таким образом,, для устойчивой работы предлагаемого измерителя во всем заданном диапазоне значений разо ности фаз 0-360 целесообразно на блок 9 подавать измеренное значение разности фаз дс< с преобразователя

3 фаза-код, если выполняются усло вЂ, вия:

0. о О . с

90 -,. д ср 3 0 или 360 > д у 270 (1) и с преобразователя 4 фаза-код при выполнении условя $:

270 дч 90 (2)

Сигнал, переключающий выходы мультиплексора 8., формируется блоком 10 управления мультиплексором, который работает следующим образом.

Сигналь: формирователей 1 и 2 прямоугольнсго напряжения через двухвходовый элемент 11 и поступают на вход интегратора 12, формирующего на вы1226342

Формула иэ обретения

Поправка осуществляется за счет подключения входного h -го разряда мультиплексора 8 к инверсному выходу и — го разряда второго блока 7 усреднения. При этом компенсируется фазовый сдвиг, полученный за счет элемента HE 5, поскольку цена старшего р -го разряда кода разности фаз, определяемого в пределах

0-360, равна 180

Таким образом, разнесение "мертвых зон" преобразователей 3 и 4 фаза-код, а также использование результатов измерения с выхода того преобразователя, у которого измеренная разность фаз наиболее удалена от "мертвой зоны, позволяет суСоставитель В. Шубин

Редактор Н. Яцола Техред П.Олейник Корректор А. Тяско

Заказ 2126/43 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4 ходе напряжение, пропорциональное энергии импульсов на его входе.Напряжение постоянного тока на выходе интегратора 12 имеет максимальное о 0 значение, если лц = 0 или = 360 минимальное значение при Ь равном ,о

180, и линейно изменяется при промежуточных значениях Ц Цля обнаружения момента перехода hg из области, определенной неравенствами (1), в область, заданную неравенствами (2), напряжение с выхода интегратора 12 подается на первый вход компаратора 13, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения. Постоянная интегратора 12 и уровень опорного напряжения компаратора 13 выбираются таким, чтобы на выходе компаратора 13 формировался сигнал уровня логической "1", если удовлетворяются неравенства (1), и уровня логического "0",если справедливы неравенства (2).

Поскольку сигнал на входе преобразователя 4 фаза-код, поступающий с формирователя 1 прямоугольного напряжения, содержит дополнительный а сдвиг фаз на 180 за счет элемента

НЕ 5, необходимо введение поправки.

t щественно повысить точность и помехоустойчивость измерения разности о фаз в диапазоне 0-360 за счет включения в схему второго преобразователя фаза-код, второго блока усреднения, элемента НЕ, мультиплексора и блока управления мультиплексором, 1 содержащего элемент И, интегратор и компаратор

Цифровой измеритель разности фаз, содержащий первый и второй формирователи прямоугольного сигнала,первый преобразователь фаза-код, блок усреднения и регистрирующий блок, причем входы первого и второго формирователей прямоугольного сигнала

20 являются входами измерителя, а выходы соединены с первым и вторым входами преобразователя фаза-код, И выходов которого соединены с входами блока усреднения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, в него введены элемент НЕ,-. второй преобразователь фаза-код, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя прямоугольного сигнала, а второй вход через элемент НЕ соединен с выходом второго формирователя прямоугольного сигнала, второй блок усреднения, и входов которого соединены с выходами

35 второго преобразователя фаза-код, мультиплексор, И первых входов которого соединены с выходами первого блока усреднения, И вторых входов .40 соединены с (р-1) ми прямыми и П -м инверсным выходами второго блока усреднения, а выходы мультиплексора соединены с входами регистрирующего блока, и блок управления мультиплексором, входы которого соединены соотверственно с выходами формирователей прямоугольного сигнала, а выход подключен к управляющему входу мультиплексора.