Устройство для измерения фазы

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - р&сширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит в обоих каналах формирователи 3 и 4, блоки 5 и 6 цифровой фильтрации/ложных нулей. Кроме того устройство содержит общие для обоих каналов преобразователь 7 фаза-интервал времени, блок В квантования, счетчик 9 кода фазы, микропроцессорный вычислительный блок 10, индикатор 11., генератор 12, элемент И 13, счетчик 14 кода периода, блок 15 управления и блок 16 синхронизации. Введение в каждый канал ключей 17 и 18, нормализаторов 19 и 20 амплитуду импульсов , аттенюаторов 21 и 22 и аналоговых сумматоров 1 и 2 обеспечивает одновременное измерение амплитуды сигналов фазы без существенного усложнения структуры устройства. того, значение амплитуды сигналов т на входах фазометра позволяет производить ручную или автома.тическую коррекцию его амплитудозависимых погрешностей и повысить тем самым точность измерения фазы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 С 01 Е 25 00 (13

13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3678574/24-21 (22) 03. 11. 83 (46) 23. 10; 86. Бюл. Р 39 (71) Красноярский политехнический институт (72) А.С. Глинченко, З.В. Маграчев, С.В. Чепурных и M.Ê. Чж х (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1020781, кл. G 01 R 25/00, 28.01.82.

Измерительная техника, 1982, У 7, с. 51. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит в обоих каналах формирователи

3 и 4, блоки 5 и 6 цифровой фильтрации.ложных нулей. Кроме того устрой„.Я0„„126564О А 1 ство содержит общие для обоих каналов преобразователь 7 фаза-интервал времени, блок 8 квантования, счетчик

9 кода фазы, микропроцессорный вычислительный блок 10, индикатор 11 генератор 12, элемент И 13, счетчик

14 кода периода, блок 15 управления и блок 16 синхронизации. Введение в каждый канал ключей 17 и 18, нормализаторов 19 и 20 амплитуды импульсов, аттенюаторов 21 и 22 и аналоговых сумматоров 1 и 2 обеспечивает одновременное измерение амплитуды сигналов фазы без существенного усложнения структуры устройства. Кроме того, значение амплитуды сигналов на входах фазометра позволяет производить ручную или автоматическую коррекцию его амплитудозависимых погрешностей и повысить тем самым точность измерения фазы. 2 ил.

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуд и фаэ гармонических сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения

Ф амплитуды сигналов фаэовым методом.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — вре- 10 менные диаграммы.

Устройство содержит в обоих каналах последовательно соединенные аналоговые сумматоры 1 и 2, формирователи 3 и 4 и блоки 5 и 6 цифро- 15 вой фильтрации ложных нулей, с выходами и входами которых соединен преобразователь 7 фаза-интервалы времени, с которым последовательно соединены блок 8 квантования, счетчик 20

9 кода фазы, микропроцессорный вычислительный блок 10 и индикатор 11, последовательно соединенные генератор 12, элемент И 13 и счетчик 14 кода периода, соединенный с микро- 25 процессорным вычислительным блоком

10, блок 15 управления, блок 16 синхронизации, соединенный входами с одним иэ выходов счетчика 14 кода периода, блока 15 управления и вы- З0 ходом блока б цифровой фильтрации ложных нулей, а выходом — с преобразователем 7 фаза-интервал времени, блоком 15 управления и элементом

И 13, соединенным выходом с блоком

8 квантования, последовательно сое. диненные в каждом канале ключи 17 и

18, нормализаторы 19 и 20 амплитуды импульсов H аттенюаторы 21 и 22, сое" диненные выходами с вторыми входами соответствующих аналоговых сумматоров 1 и 2, а управляющими входами— с выходом микропроцессорного вычислительного блока 10, вторые входы блоков 5 и б цифровой фильтрации ложных нулей соединены с генератором 12, а их выходы — с информационными входами соответствующих ключей 17 и 18, соединенных управляющими входами с выходами блока 15 управления, который соединен также со счетчиками 9 и

14 кода .фазы и периода и микропроцессорным вычислительным блоком 10.

Устройство работает следующим образом. ° 55

В режиме измерения фазы ключи

17 и 18 закрыты и входные сигналы проходят без изменений через аналого640 а вые сумматоры 1 и 2 на формирователи

3 и 4, где преобразуются в прямоугольные импульсы. В блоках 5 и 6 цифровой фильтрации ложных нулей обеспечивается исключение ложных нулей, вызванных широкополосными шумами. Затем сформированные сигналы поступают на преобразователь 7 фаза-интервалы времени и далее происходит квантование фазовых интервалов в .блоке 8 квантования и подсчет пропорционального сдвигу фаэ числа импульсов N счетчиком 9 кода фазы за время йзмерения.

Одновременно в счетчике 14 кода периода регистрируется число,импульсов от генератора 12 через открытый на время измерения элемент И 13, пропорциональное суммарному коду периода N . Коды N < и И по окончании времени измерения сигналом с блока

15 управления вводятся в микропроцессорный вычислительный блок 10, где в соответствии с алгоритмом

Q= 360 N /И вычисляется искомый сдвиг фаз и результат выводится на индикатор 11. С помощью блока 16 синхронизации обеспечивается кратность времени измерения и периода сигнала.

В режиме измерения амплитуды в ,одном из каналов (например, пер4ом) сигналом с блока 15 управления открывается ключ 17 и прямоугольные импульсы с выхода блока 5 цифровой филЬтрации ложных нулей проходят через нормалиэатор 19 амплитуды импульсов и аттенюатор 21 на второй вход аналогового сумматора t.

Наибольшую помехоустойчивость к широкополостным шумам обеспечивают блоки 5 и б цифровой фильтрации лож" ных нулей, основанные на привязке к экстремальным значениям гармонического сигнала. Сигнал на выходе таких блоков сдвинут по фазе относительно входного примерно на 90 . Этот сиг9 нал определенной амплитуды U, задаваемой нормализатором 19 амплитуды импульсов и аттенюатором 21 (фиг.2а), суммируясь в аналоговом сумматоре 1 с входным сигналом U,«„(t), приводит к смещению его нуль-переходов (фиг.2 б и в) на величину, соответств тощую приращению фазы hp =arcsin(Uo o/U ), ! где V< — амплитуда сигнала. ри

Uz cc U д U /U . В соответствии с ."-:тим алгоритмом по измеренному приращению фазы и известному значению Б в микропроцессорном вычислительном блоке 10 вычисляется значение амплитуды входного сигнала.

Аналогично может быть измерена амплитуда сигнала и во втором канале.

Необходимые значения калиброванного напряжения Uo задаются с мик ропроцессорного вычислительного блока 10, управляющего коэффициентом деления аттенюаторов 21 и 22, из услбвия обеспечения максимальной точности измерения. Относительная погрешность измерения амплитуды сигнала при U < U определяется как 6„=

=б„/U = Г 0 / a(g где б„, б — среднеквадратические погрешности измерения амплитуды и фазы сигнала.. Так, при

5y = 0,01 и ач = (5-10), 8 „= (О,14-0,28)7.. С учетом инструментальных погрешностей можно считать, что реально достижимая точность измерения амплитуды фазовым методом в широком диапазоне частот составляет 0,5-1,0Х. Эта точность вполне достаточна для большинства практи" ческих применений.

1265640 4 ные в обоих каналах формирователи и блоки цифровой фильтрации ложных нулей, подключенные выходами к преобразователю фаза-интервалы времени, к выходам которого подключены последовательно соединенные блок квантования, счетчик кода фазы, микропроцессорный вычислительный блок и индикатор, последовательно соединенные генератор, элемент И и счетчик кода периода, выходы которого соединены с

1О микропроцессорным вычислительным блоком, а также блок управления и блок синхронизации, выход которого соединен с" блоком управления, преобразователем фаза-интервалы времени и вторым входом элемента И, соединенного выс ходом с блоком квантования, 6лок управления также соединен с микропроного из блоков цифровой фильтрации ложных нулей, вторые входы которых объединены и соединены с генератором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воз30

20 цессорным вычислительным блоком, входами "Сброс" счетчиков кода фазы и периода и первым входом блока синхронизации, второй вход которого соединен с одним из выходов счетчика ко25 да периода, а третий — с выходом одТаким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается одновременное измерение фазы и амплитуды сигнала без существенного усложнения структуры измерителя, что расширяет его функциональные возможности и область применения. Кроме того, значение амплитуды сигналов на входах фаэометра позволяет производить. ручную или автоматическую коррекцию его амплитудозависимых погрешностей и повысить тем самым точность измерения фазы.

40

Формула изобретения

Устройство для измерения фазы, содержащее преобразователь фаза-интервашы времени, последовательно соединенможностей за счет обеспечения измерения амплитуды сигналов фазовым методом, в него введены в каждом канале последовательно соединенные ключ, нормалиэатор амплитуды импульсов, аттенюатор и аналоговый сумматор, при этом информационные входы ключей подключены к выходам соответствующих блоков цифровой фильтрации ложных нулей, а управляющие входы — к дополнительным выходам блока управления, управляющие входы атгенюато ров подключены к выходу микропроцессорного вычислительного блока, выходы аналоговых сумматоров подключены к входам соответствующих формиро,вателей, а их вторые входы соедине-, Hbl с входами устройства.

1265640

Составитель Н. Агеева

Техред М.Ходаиич Корректор М. Самборская, Редактор Н. Яцола

Заказ 5657/40

Тираж 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