Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к области электроизмерений. Может быть использовано при измерении фазовых сдвигов сигналов одной частоты. Цель изобретения - повышение точности измерений, достигается за счет исключения случайностей в расположении пачек импульсов поступающих на регистрирующий счетчик относительно начала и концацикла измерений, а также путем постоянного слежения за изменениями частоты входных сигналов. Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2, элементы И 3, 4 и 5, элемент ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, делитель частоты 10 с изменением коэффициента деления, регистр 11 из набора триггеров, делитель частоты 12,блок 19 сброса,генератор 22, и индикатор 24. Для дрстижения поставленной цели дополнительно введены элементы И 6 и 7, счетчики 13 и 14, яепшфратор 15, сдвиговь регистр 16, RS-триггер 17, элемент задержки 18, блок 20 выбора времени измерения, мультивибратор 21, инвертор 23 и второй блок сброса 25. 1 ил. (Л Л-/ W ЬО 00 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1234782 А l

yg g С 01 К 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3783869/24-21 (22) 25.08.84 (46) 30,05.86. Бюл. h" 20 (71) Уральский. электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.И. Соколов и Ю.С . Комиссарчук (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 270065, кл. G О! К 25/00, 1968.

Авторское свидетельство СССР

11 470761, кл.. С 01 R 25/00, 1973. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к.области электроизмерений. Может быть использовано при измерении фазовых сдвигов сигналов одной частоты. Цель изобретения — повышение точности измерений, достигается за счет исключения слу-, чайностей в расположении пачек импульсов, поступающих йа регистрирующий счетчик относительно начала и концацикла измерений, а также путем постоянного слежения за изменениями частоты входных сигналов. Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2, элементы И 3, 4 и 5, элемент ИДИ 8, рес версивный счетчик 9, делитель частоты .10 с изменением коэффициента деления, регистр 11 из набора триггеров, делитель частоты 12,блок 19 сброса, генератор 22, и индикатор 24. Для дости- жения поставленной цели дополнительно введены элементы И 6 и 7, счетчики

13 и 14, дешифратор 15, сдвиговый регистр 16, RS-триггер 17, элемент задержки 18, блок 20 выбора времени измерения, мультивибратор 21, инвертор 23 и второй блок сброса 25. 1 нл.

1234782

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано при измерениях фазовых сдвигов сигналов одной частоты.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается за счет исключения случайностей в расположении пачек импульсов, поступающих на регистрирующий счетчик относительно начала и конца цикла измерения, а также эа счет постоянного слежения за изменениями частоты входных сиг1О налов.

На чертеже представлена структур15 ная схема цифрового фазометра.

Устройство содержит: формирователи 1,и 2 элементы И 3 — 7, элемент

ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, делитель 10 частоты с изменяемым коэффициентом деления, регистр 11 (состоящий из набора триггеров), делитель частоты 12, первый и второй счетчики

13 и 14, дешифратор 15, сдвиговый регистр 16, RS-триггер 17, элемент

25 задержки 18, блок 19 сброса, блок

20 выбора" времени измерения, мультивибратор 21, генератор 22, инвертор

23, индикатор 24, второй блок 25 сброса.

Вход фазометра через последовательно включенные формирователь 1, элемент

И 6, элемент И 5, делитель 12 подключен к входу счетчика 13. Второй вход фазометра через последовательно вклю- 35 ченные второй формирователь 2, блок

20 выбора времени измерения, инвертор

23, элемент И 4, ИЛИ 8, сдвиговый регистр 16 подключен ко входу "Сброс" счетчика 13. Одновременно выход блока 4О

20 выбора времени измерения подключен к второму входу элемента И 5, к входу регистра 11, через блок 19 сброса к второму входу делителя 12, через последовательно соединенные элемент И 7, 45 счетчик 14, дешифратор 15 к входу

RS-триггера 17, к входу блока 25 через элемент задержки 18 к второму входу

RS-триггера 17, через последовательно включенный элемент И 3 к второму входу 50 элемента ИЛИ 8, Прямой и инверсный выходы RS-триггера 17 соответственно соединены с входами элементов И 3 и 4, первые входы которых соединены с выходом генератора 22, а выходы также 55 соответственно соединены с входами реверсивного счетчика 9, информационные выходы которого через регистр 11 соединены с информационными входами делителя 10 частоты, счетный вход которого соединен с генератором 22, а выход с вторыми входами элементов И 5 и 7, при этом второй вход блока 20 выбора времени измерения соединен с выходом мультивибратора 21.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Первый и второй формирователи 1 и

2 преобразуют входные сигналы в прямо- угольные импульсы, которые поступают на входы элемента И 6 и первый вход блока 20 выбора времени измерения. На выходе элемента И 6 образуется прямоугольный импульс, пропорциональный по времени фазовому сдвигу, а на выходе блока 20 образуется при наличии сигнала на втором входе от мультивибратора 21 сигнал, длительность которого равна двум периодам входного напряжения, т,е. 2Т. В общем случае длительность импульса на выходе блока 20 может составлять 2 пТ. Под действием фронта этого импульса блок 25 сброса сбрасывает делитель 10 частоты с изменяемым коэффициентом деления, делитель

t2, первый счетчик 13, второй счетчик

14 и сдвиговый регистр 16 (соответствующие связи условно не показаны).

Через некоторое время, определяемое элементом задержки 18, в триггер 17 записывается "1", а индикация на индикаторе 24 и счетчике 13 на момент действия импульса гасится. Начинается автоматическая калибровка цифрового фазометра и измерение сдвига фаз Г

Автоматическая калибровка заключается в том, что устанавливается коэффициент счета делителя 10 таким, при котором в момент окончания. действия импульса на выходе блока 20 выбора временных интервалов второй счетчик 14 придет в исходное состояние.

Коэффициент деления К делителя t0 определяется числом, записанным в реверсивном счетчике 9. Если коэффициент деления К окажется меньше, чем необходимо для своевременного заполнения второго счетчика 14, то в момент времени, когда второй счетчик

14 придет в исходное состояние, на внходе дешифратора 15 возникнет короткий импульс, который сбросит триггер 17, что приведет к открытию элемента И 3. При этом импульсы от генератора 22 начнут поступать через элемент И 3 на вход суммирования ревер1234 782 сивного счетчика 9, что и приведет 13 уменьшается за счет того что ччспотом к увеличению коэффициента деле- тота f выше частоты заполнения перния до необходимого значения. Одновре- вого счетчика 13 в т раз. При суммименно с этим импульсы с выхода эле- ровании импульсов погрешность квантомента И 3 поступят через элемент ИЛИ вания составит 4/f,,что в m/4 раз

8 на вход сдвигового регистра 16, меньше единицы младшего разряда перимеющего, например, два разряда, ко- вого счетчика 13. Погрешность квантоторыи заполнится и подаст сигнал вания в первом счетчике 13 снижена запрета индикации на цифровой индика- до половины младшего разряда за счет тор 24.При этом, если дискретная точ- применения в качестве делителя 12 ность измерения сдвига фазы т состав- двоичного счетчика и за счет блока ляет один градус, то емкость второ- сброса 19, осуществляющего сброс го счетчика 14 должна быть равна делителя 12 импульсов в момент окон180ш, где m — коэффициент деления чания временного интервала действоt t делителя 12. С поступлением следую- 5 вавшего на выходе блока 20. При этом. щего импульса из мультивибратора 21 если делитель 12 заполнен ниже чем вновь происходит сброс делителей 10, наполовину, то íà его выходе присут12 счетчиков 13, 14 и регистра 16, а ствует "0" и сброс делителя 12 не триггер 17 взводится. Вместе с этим приведет к появлению перепада на под действием фронта импульса ре- 2Р его выходе (т.е. произойдет округлегистр 11 воспринимает новое значение ние в сторону уменьшения). Если же коэффициента деления К из реверсив- делитель 12 импульсов заполнен более ного счетчика 9. Очевидно, что теперь чем наполовину, то при сбросе на его момент заполнения второго счетчика выходе образуется перепад напряжения, 14 с дискретной точностью, равной 25 и в первом счетчике 13 запишется единице младшего разряда, совпадет дополнительно единица (округление в с моментом окончания импульса на сторону увеличения) . Таким образом, выходе блока 20 а с ча тота следова- максимальная дискретная погрешность ния импульсов f, на выходе делителя составит (0,5+4/m), т.е. при m > 8

10 составляет f 180 ш/2Т с

/ Т, в общем 30 общая погрешность не превзойдет едислучае ft = 180/2пТ. Одновременно с ницы младшего разряда. заполнением второго счетчика !4 про- . Использование пользование делителя изменяемым исходит, как и в предыдущем случае, коэффициентом деления регистров, заполнение первого счетчика 13. Оче реверсивног вного счетчика, делителя имвидно, что счетчик 13 воспримет И = З5 пульсов, второго счетчика и сдвиговоЕс „/m или в общем случае И

Е t/, го регистра уменьшает погрешность

2nf t„/m импульсов. Подставив в квантования и погрешность, вызванную

N = 360 Т т.е это выражение значение f, получаем с неточностью фиксаци к ации моментов nepet> /Т, т. е. число N выражает хода через нуль измеряемых напряжений. сдвиг + в град сах. При этом почти 4р одновременно с окончанием импульса Формул ормула изобретения на выходе блока 20 сбросится и триггер 17. Таким об аз м р о, элемент И 3 Цифровой фазометр, содержащий (или элемент И 4) откроется на корот- два формирователя, входы которых явкое время, успев нри этом пропустить 45 ляются входами ф азометра, генератор, только один импульс, поэтому регистр соединенный с первьми входами двух

16 не успеет заполниться, а сигнал элементов И, выходы которых соответзапрета на индикацию подаваться не ственно соединен оединены с входами элемента

9 будет. Несовершенство формирователей ИЛИ реверсивный с вны счетчик, делитель

1 и 2 может вызвать смещение момен- 5р частоты с изменяемым зменяемым коэффициентом тов перехода сигналов U u U через деления третий эл . И, 1 2

Э и элемент, соединеннуль, т.е. дополнительные погрешнос- ный выходом с дели делителем частоты, о тти. Эти погрешности устраняются за л и ч а ю щ и и с ю шийся тем, что, с счет того, что элемент И 5 при изме- целью повьппения т овьппения точности измерений,в твертьп1 и пятьп1 элеменрении открывается за период дважды., него введены четве

При этом погрешность квантования, ты И два счетчика

Э четчика,дешифратор,сдвикоторая может иметь место при сумми- говый регистр, RS-триггер, элемент ровании импульсов в первом счетчике задержки инвер инвертор, мультивибратор, 1234782

Составитель Шубин

Редактор Л. Авраменко Техред В.Кадар Корректор А. Ференц

Заказ 2981/49 Тирах 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 блок сброса, блок выбора времени измерения и регистр, при этом выход мультивпбратора через блок выбора времени измерения соединен одновременно с первым входом третьего элемента И, с блоком сброса, с первым входом пятого элемента И, с вторым входом первого элемента И» с входом элемента задерхки, регистра и через инвертор с вторым входом второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соответственно соединены с входами реверсивного счетчика, информационные выходы которого через регистр соединены с входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления, счетный вход котброго соединен с выходом генератора, а выход соединен одновременно с вторыми входами третьего и пятого элементов И, выход которого через последовательно соединенные первый счетчик и дешифратор присоединен к первому входу RSтриггера, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, инверсные и прямой выходы RS-триггера соответственно соединены с третьими входами первого и второго элементов

И, выход первого формирователя через

10 четвертый элемент И соединен с третьим входом третьего элемента И, а выход второго формирователя соединен с вторыми входами блока. выбора времени измерения и четвертого элемента И, 15 выход блока сброса соединен с входом

"Сброс" делителя частоты, выход которого соединен с вторым счетчиком,при этом выход элемента ИЛИ через сдвиговый регистр соединен с входом "Сброс" второго счетчика, информационные выходы которого являются выходами фазометра.