Фазометр

 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике. Может быть ис;пользовано для измерения фазочастотных характеристик радиоустройств и их злементов. Цель изобретения - повышение точности измерений. В устрой9 1 т-- ство, содержащее развязывающие четырехполюсники 4, 8, 13, 14, смесители 7, 11, времяимпульсный преобразователь 9, элемент И 16, счетчик 21 импульсов , для достижения цели введены коммутаторы 1, 12, 15, развязывающие четьфехполюсники 5, 6, синтезатор 10 частот, формирователи 17, 20 коротких импульсов, регистр 18, микроконтроллер 19, пульт 22 управления, блок 23 отображения информации,Кроме того,на чертеже представлены информационные . входные клеммы 2, 3,входная клемма 24 . синхронизации устройства.В описании изобретения раскрыт блок 10устройства. i Благодаря применению микроконтроллеО ) ра 19 для управления блоками 1, 12, 15, 23 достигается автоматизация процесса калибровки, измерений, коррекции погрешностей и смены режима работы . 5 ил. 1C со 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК цр 4 r, 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3924526/24-21 (22) 08.07.85 (46) 30.11.86. Бюл. М 44 (71). Винницкий политехнический институт (72) В.Л.Кофанов и В.Я.Николаев (53) 621.317 (088.8) (Ьб) Скрипник Ю.А. Коммутационные цифровые измерительные приборы. М.:

Энергия, 1973, с. 107, рис. 41.

Методика поверки электронных фазометров МИ 17-74. ВНИИМ, М:: Иэд во стандартов, 1975, с. 22-23. (54) ФАЗОМЕТР . (57) Изобретение относится к фазоизмерительной технике. Может быть ис.,пользовано для измерения фазочастотных характеристик .радиоустройств и их элементов. Цель изобретения — повышение точности измерений. В устрой„„SU„„127383 д1 ство, содержащее развязывающие четырехполюсники 4, 8, 13, 14, смесители

7, 11, времяимпульсный преобразователь 9, элемент И 16, счетчик 21 импульсов, для достижения цели введены коммутаторы 1, 12, 15, развязывающие четырехполюсники 5, б, синтезатор 10 частот, формирователи 17, 20 коротких импульсов, регистр 18, микроконтроллер 19, пульт 22 управления, блок 23 отображения информации, Кроме того, на чертеже представлены информационные входные клеммы 2, З,входная клемма 24 синхронизации устройства.В описании изобретения раскрыт блок 10 устройства, Благодаря применению микроконтроллера 19 для управления блоками 1, 12, 15, 23 достигается автоматизация процесса калибровки, измерений, коррекции погрешностей и смены режима работы. 5 ил.

1 12

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов и фазочастотных характеристик радиоустройств и их элементов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — структурная схема синтезатора частот с указанием внутренних точек, используемых в качестве его входов и выходов; на фиг.3,4 и 5 — блок-схема алгоритма работы микроконтроллера.

Фазометр содержит первый коммутатор 1, информационные входные клеммы

2 и 3, первый пятый и шестой раэвяэывающие четырехполюсники 4,5,6, первый смеситель 7, второй развязывающий четырехполюсник 8, времяимпульсный преобразователь 9, синтезатор 10 частот, второй смеситель 11, второй коммутатор 12, третий и четвертый развязывающие четырехполюсники 13 и 14 третий коммутатор 15, элемент И 16, первый формирователь 17 коротких импульсов, регистр 18, микроконтроллер

19, второй формирователь 20 коротких импульсов, счетчик 21 импульсов, пульт

22 управления, блок 23 отображения информации и входную клемму 24 синхронизации устройства.

Синтезатор 10 частот содержит фазовый детектор 25, фильтр 26 нижних частот, генератор 27, управляемый напряжением, делители 28 и 29 частоты, опорный генератор 30, делитель

31 частоты, фазовый детектор 32, фильтр 33 низкой частоты, генератор

34, управляемый напряжением, делители

35 и 36 частоты, фазовый детектор 37, фильтр 38 низкой частоты, генератор

39, управляемый напряжением,- смеситель 40, фильтр 41 высокой частоты и е делитель 42 частоты.

Микроконтроллер 19, например

"Электроника KI-20 (МС2702)", содержит первое и второе устройства 43 и

44 ввода-вывода (УВВ), центральный процессор (ЦП) 45, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 46, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

47 и элемент ИЛИ 48.

Информационные входы первого коммутатора подключены к информационным входным клеммам 2,3 устройства, а выход соединен с входами развязывающих четырехполюсников 4 и 5. Выход раэФ

73837 2 вязывающего четырехполюсника 4 соединен с входом развязывающего четырехполюсника 6 и с первым входом первого смесителя 7, второй вход которого соединен с выходом раэвязывающего четырехполюсника 8, а выход — с первым входом времяимпульсного преобразователя 9, второй вход которого соединен с первым входом синтезатора 10 частот

1р и с выходом второго смесителя 11, первый вход которого соединен с выходом второго коммутатора 12, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами развязывающих четырехполюсников 13, 5 и 6.

Вход развязывающего четырехполюсника

13 соединен с информационной входной клеммой 3 устройства. Второй вход синтезатора 10 частот соединен с вы2р ходом третьего коммутатора 15, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами синтезатора 10 частот, третий выход которого соединен с входами

25 развязывающих четырехполюсников 8 и

14, а четвертый — с вторым входом элемента И 16. Выход времяимпульсного преобразователя 9 соединен с первым входом элемента И 16 и через первый

ЗО формирователь 17 коротких импульсов— с входом записи регистра 18,. управляющий выход которого соединен с од. ной из линий первой информационной шины микроконтроллера 19 и через второй формирователь 20 коротких импуль35 сов — с установленным входом счетчика 21 импульсов, информационный вход которого соединен с выходом элемента

И 16, а разрядные выходы — с информационными входами регистра 18, информационные выходы которого соединены с первой информационной шиной микроконтроллера 19, вторая информационная шина которого соединена с информаци45 онными выходами пульта 22 управления, третья — с управляющими входами первого 1, второго 12 и третьего 15 коммутаторов, выход подтверждения ввода данных — с установочным входом регистра 18, внутренние шины данных, адреса и управления — с шинами данных адреса и управления блока 23 отображения информации. Кроме того, управляющий выход пульта 22 управления подключен к одной из линий второй информационной шины и к первому управляющему входу микроконтроллера 19, второй управляющий вход которого соединен с одной из линий его второй

127 з информационной шины и с входной клеммой 24 синхронизации устройства.

Синтезатор 10 частот содержит три системы фазовой автоподстройки частоты, синхронизируемые напряжением 5 опорного генератора.

Первая система фазовой автоподстройки частоты формирует сигнал частоты, например Я +Я, а также сигнал

1 квантующей частоты M < и включает 10 последовательно соединенные фазовый детектор (ФД) 25, фильтр 26 нижних частот (ФНЧ), генератор 27, управляемый напряжением (ГУН), делитель 28 частоты (ДЧ). Второй вход фазового 15 детектора 25 черед ДЧ 29 соединен с опорным генератором 30 (ОГ). Второй выход генератора 27 подключен к входу делителя 31, выход которого и второй выход генератора 27 являются соответ- 20 ственно первым и четвертым выходами синтезатора 10 частот.

Вторая система, формирующая сигнал частоты Я -Я построена аналогично ю

«25 первой и содержит последовательно соединенные фазовый детектор 32, ФНЧ

33, ГУН 34, ДЧ 35 и 36. Второй выход генератора 34 является вторым выходом синтезатора 10 частот.

Третья система включает последовательно соединенные фазовый детектор

37, ФНЧ 38, ГУН 39, смеситель 40 и фильтр 4 1 верхних частот (ФВЧ). Второй вход фазового детектора 37 через делитель 42 подключен к опорному.ге- 35 нератору 30. Первый вход ФД 37 и второй вход смесителя 40 являются соответственно первым и вторым входами синтезатора 10 частот. Выход фильтра

41 являешься третьим выходом синтеза- 40 тора 10 частот, на котором в зависимости от положения коммутатора 15 появляется сигнал частоты Д +g или *Э-g .

При формировании сигнала частоты 3-й на первый вход смесителя 40 с выхода 45 генератора 39 поступает сигнал частоты 0- . На второй вход синтезатора

10, т.е. на второй вход смесителя 40, через коммутатор 15, который нахсдится в положении "а", подается сигнал 50 частоты Я,+ Яс первого выхода синтезатора 10, т ° е. с выхода ДЧ 31, одновременно на первый вход синтезатора

10 частот, т.е. на первый вход ФД

37, поступает сигнал промежуточной 55 частоты Я с выхода смесителя 11. В результате преобразования частот на выходе смесителя 40. с помощью фильт3837 4 ра 41 выделяется сигнал разностной частоты1-Я.

В положении "б" коммутатора 15 на второй вход синтезатора 10 подается сигнал частоты Я -Я с его второго вы"

1 хода, т.е. с второго выхода генератора 34. При этом на третьем входе синтезатора 10 выделяется сигнал частоты u3+g.

Синтезатор 10 частот осуществляет формирование сигналов с частотами

Я,-Я, Q.,+, >-Я илим)+Я, и сигнала квантующей частотым)„ . Микроконтроллер 19 включает первое устройство 43 ввода-вывода, входы которого являются первой информационной шиной микроконтроллера 19 второе устройство 44 ввода — вывода, входы которого являются второй информационной шиной, а выходы -третьей информационной шиной микроконтроллера 19, связанные между собой центральный процессор 45, ОЗУ

46, ПЗУ 47 и элемент ИЛИ 48, первый вход которого является первым управляющим входом микроконтроллера 19, второй вход — вторым управляющим входом, а выход подключен к входу сброса "

ЦП 45.

Устройство работает следующим образом.

С помощью пульта 22 управления, содержащего, например, блок клавиатуры, шифратор клавиатуры и схему устранения дребезга контактов, устанавливаются следующие режимы работы фазометра: измерения фазовых сдвигов и измерения приращений фазовых сдвигов.

Одновременно для каждого режима задается количество циклов измерений

ИФ и число усреднений в цикле п>1.

По команде ПУСК на управляющем выходе пульта 22 управления производится начальная установка микроконтроллера и формируется импульс, который передается по одной из линий, например, старшего разряда второй информационной шины r УВВ 44 микроконтроллера 19. Одновременно этот импульс поступает на первый управляющий вход микроконтроллера 19 и далее через элемент ИЛИ 48 — на вход сброса ЦП

45. В результате этого микроконтроллер 19 начинает выполнение подпрограммы установки режима, записанной в ПЗУ 47. По этой подпрограмме (бло,ки А — Ж алгоритма, фиг.3) микроконтроллер 19 определяет источник началь5 t 2738 ной установки, анализируя состояние линии старшего разряда второй информационной шины, считывает и запоминает состояние органов пульта 22 управ" ления, устанавливает выбранный режим работы и задает число циклов измерения путем начальной установки счетчика циклов, записывая выбранное число

М в ОЗУ 46 микроконтроллера 19.

Рассмотрим первый режим работы 1б устройства — режим измерения фазовых сдвигов, в котором цикл измерения состоит из восьми тактов.

В первом такте (блоки 3, 1И, 1К алгоритма, фиг.3) цикла измерения 15 микроконтроллер 19 выводит слово состояния коммутаторов КАЛИБРОВКА-1 через УВВ 44 на третью информационную шину и коммутатор 1 устанавливается в положение б, в котором клем- 2п ма 3 устройства соединяется с входом развязывающего четырехполюсника 4, коммутатор 12 — в положение "а", в котором выход развязывающего четырехполюсника 13 подключается к первому 25 входу смесителя 11, коммутатор 15— в положение "а", в котором соединяются первый выход и второй вход синтезатора 10 частот. В качестве коммутаторов 1, 12 и 15 используются, напри- 30 мер, интегральные коммутаторы

K590KHi. Развязывающие четырехполюсники 4,5,6,8, 13,14 выполнены, например, на основе истоковыхповторителей.

После переключения коммутаторов . И

1, 12 на первые входы смесителей 7, 11 поступает сигнал

U =U, sin& (1) .с информационной клеммы 3 устройства.

В положении "а" коммутатора 15 на 4 третьем выходе синтезатора 10 частот, формируется сигнал с частотой, смещенной относительно частоты id сигнала (1) на входной клемме 3 устройства на промежуточную частоту Sl например вниз,и) -Я. Этот сигнал поступает соответственно через развязывающие четырехполюсники 8, 14 на вторые входы смесителей 7, 11. В результате преобразования частот на выходе смесителей

7, 11 образуются сигналы с промежу" точной частотой 5, которые поступают на входы времяимпульсного преобразователя 9. На выходе времяимпульсного преобразователя 9, который содержит, M например, два усилителя-формирователя и измерительный триггер, формируются импульсы с длительностью, пропорциоt нальной фаэовому сдвигу

Полученные импульсы поступают на первый вход элемента И 16, на второй вход которого поступают импульсы квантующей частоты с четвертого выхода синтезатора 10 частот. Таким образом, на выходе элемента И 16 образуются пачки имнульсов квантующей частоты, причем число в пачке пропорционально фазовому сдвигу . Пачки импульсов с выхода элемента Й 16 подаются на информационный вход счетчика 21 импульсов, в результате на его разрядных выходах образуется код, пропорциональный фазовому сдвигу

К1

Полученный код записывается в регистр

18, например, типа К589ИР12 по фронту импульса, поступающего на вход записи с выхода формирователя 17 коротких импульсов. Этот импульс, формируемый по срезу импульса на выходе времяимпульсного преобразователя 9, одновременно устанавливает на управляющем выходе регистра 18 сигнал готовности данных, например, высокого уровня. По фронту сигнала готовности данных на выходе формирователя 20 коротких импульсов образуется импульс, который поступает на установочный вход счетчика 21 импульсов и сбрасывает его в нуль. На этом завершается процесс подготовки данных для обработки, и микроконтроллер 19 переходит к выполнению подпрограммы УСРЕДНЕНИЕ (блок 1К алгоритма, фиг.3) °

Блок-схема алгоритма выполнения подпрограммы УСРЕДНЕНИЕ приведена на фиг.5, Переключение коммутаторов 1,12, 15 из одного положения в другое происходит за время „ „, в течение которого сигналы на йх выходах достигают установившихся значений. Поэтому на время Т Ед микроконтроллер 19 производит задержку выполнения следующей команды подпрограммы УСРЕДНЕНИЕ.

Затем микроконтроллер 19 осуществляет проверку состояния регистра 18, анализируя сигнал готовности данных на

его управляющем выходе, передаваемый по одной из линий, например, старшего разряда первой информационной шины, и при наличии сигнала готовности данных низкого уровня периодически ее повторяет (блоки К1 — КЗ алгоритма, фиг.5). При появлении сигнала

12738 7 готовности данных высокого уровня в

ЦП 45 микроконтроллера 19 записывается нулевой код независимо от кода, находящегося в регистре 18, т.е, производится пропуск первого результата измерения, который может быть искажен при выполнении временной задержки.

После этого микроконтроллер 19 переходит к выполнению следующей команды подпрограммы УСРЕДНЕНИЕ, а именно; IO на выходе подтверждения ввода данных формирует импульс, который поступает на установочный вход регистра 18 и устанавливает на его управляющем выходе сигнал готовности данных низкого15 уровня (блоки К4, К5 алгоритма, фиг.5).

Таким образом, с помощью укаэанных операций достигается устранение погрешности, обусловленной переходными 20 процессами в коммутируемых цепях устройства, и одновременно обеспечивается синхронизация работы устройства. При синхронной работе микроконтроллер 19 обрабатывает всегда целое 25 число результатов измерений, чем устраняется низкочастотная погре иность дискретного преобразования.

Для задания режима обработки результатов измерений — с усреднением или без усреднения — производится начальная установка счетчика усреднений путем записи числа и например, в

ЦП 45 микроконтроллера 19 и осуществляется анализ заданного числа усред- З нений (блоки К6, К7 алгоритма, фиг.5) .

В результате этого анализа, например при и >1, микроконтроллер 19 переходит к циклической процедуре ввода данных, состоящей из операций провер-4О ки состояния и ожидания сигнала готовности данных регистра 18, ввода данных от регистра 18 и последующего сброса его управляющего выхода, суммирования полученных результатов, 4 изменения и проверки содержимого счетчика усреднения. Причем операции ввода данных, сброса управляющего выхода регистра 18, суммирования результатов, изменения и проверки содержимого счетчика усреднения выполняются и раз (блоки К8 — K 14 алгоритма, фиг.5). Указанная процедура завершается формированием в ЦП 45 микроконтроллера 19 кода, пропорцио- и нального сумме с, Ч . а делением к

j=1 полученной суммы на число и — подпрограмма УСРЕДНЕНИЕ

К1 / l

Kl u

При n=1 микроконтроллер 19 осуществляет аналогичную процедуру ввода данных только один раз и на этом завершает выполнение подпрограммы УСРЕДНЕНИЕ (блоки K16 — К19, фиг.5)..

Первый такт заканчивается записью кода, полученного после выполнения подпрограммы УСРЕДНЕНИЕ, в ОЗУ 46 микроконтроллера 19.

Второй такт (блоки 2И, 2К, 1Л алгоритма, фиг.3) микроконтроллер 19 начинает с вывода слова состояния коммутаторов ИЗМЕРЕНИЕ 1 на третью информационную шину. В результате этого коммутатор 1 устанавливается в положение "а", в котором клемма 2 устройства соединяется с входом развязывающего четырехполюсника 4, а коммутаторы 12, 15 остаются в положении "а".

В этих положениях коммутаторов 1, 12 на первый вход смесителя 7 постукает сигнал

U =U з1п(> +Ч„) (2) с информационной клеммы 2 устройства, а на первый вход смесителя 11 — сигнал (1) с клеммы 3.

В результате преобразования частоты, времяимпульсного преобразования, кодирования и выполнения подпрограммы

УСРЕДНЕНИЕ, которые осуществляются так же, как и в первом такте, в ЦП 45 микроконтроллера 19 образуется код, соответствующий фазовому сдвигу р ф +g +Q +M,, (3) где Ч„ — исследуемый фазовый сдвиг;

«А,а — фаэовые сдвигы (фазоамплитудные погрешности), возникающие соответственно на входе и выходе смесителя 7 при отличии амплитуды сигнала (2) на клемме 2 устройства от амплитуды сигнала (1) на клемме 3, при которой производилась калибровка в первом такте, причем сдвиг учитывает также погреш 2 ность, вносимую низкочастотными каналамн устройства после смесителя 7;

Ч„, — фазовый сдвиг, учитывающий неидентичность каналов устройства с клеммы 3 и из-, меренный в первом такте.

Микроконтроллер 19 заканчивает второй такт вычислением разности фазовых сдвигов, измеренных в первом и втором тактах, ц = Р - . = Р +д +ь, (1) к1 к 1 2

Код, пропорциональный фазовому сдвигу

Ч, помещается в ОЗУ 46 микроконтрол-10 лера 19 °

В третьем такте (блоки ЗИ ЗК ал« горитма, фиг.3) микроконтроллер 19

1 выводит слово состояния коммутаторов

КАЛИБРОВКА-2 на третью информационную15 шину и коммутатор 1 устанавливается в положение "а", коммутатор 15 — в положение "б", в котором соединяются второй выход и второй вход синтезатора 10 частот, а коммутатор 12 остает-20 ся в положении "а".

В положении "б" коммутатора 15 на третьем выходе синтезатора 10 час тот формируется сигнал частоты, смещенной относительно частоты ud сигналов (1) и (2) на клеммах 2, 3 устройства на промежуточную частоту Я вверх,ь) +й.

Далее устройство работает аналогично первому такту, в результате в

ОЗУ 46 микроконтроллера 19 записывается код, пропорциональный фазовому сдвигу — р„, который учитывает неидентичность каналов устройства с входной клеммы 2. 35

Четвертый такт (блоки 4И ° 4К, 2Л, ЗЛ алгоритма, фиг.З) микроконтроллер

19 начинает с вывода слова состояния коммутаторов ИЗМЕРЕНИЕ-2 на третью; информационную шину. В результате 40 этого коммутатор 1 устанавливается в положение "б", коммутатор 12 остается в положении "а", а коммутатор 15— в положении "б". После этого устройство работает так !ке, как и во втором45 такте, и в ЦП 45 микроконтроллера 19 формируется код, соответствующий фазовому сдвигу 2 К2

Знаки фазовых сдвигов „,й,, Ч „2 50 изменяются на противоположные в сравнении с вторым тактом, так как частота)+Я сигнала на вторых входах смесителей 7, 11 выше частоты и) сигналов (1), (2) на их первых входах. Величи"55 ны фазовых сдвигов d,, л остаются такими же, как и во втором такте, поскольку амплитуды сигналов (1), Ф

1273837 (2) на клеммах 2, 3 устройства не изменяются.

Затем микроконтроллер 19 производит обработку результатов, полученных в третьем и четвертом тактах, (к21 „-,— Ь2 (6)

При этом в ЦП 45 образуется код, пропорциональный фаэовому сдвигу у

Завершается четвертый такт вычислением полураэности фазовых сдвигов (4), (Ь) (Ч вЂ” V,) / g = ((Ч„+ Ь, + о,)+ Ч„-,+а,Л/2 =

=Ч,+ь (7)

1 и записью кода, соответствующего полученному результату, в ОЗУ 46 микроконтроллера 19.

В пятом такте (блоки 5И, 5К алгоритма, фиг,3) микроконтроллер 19 выводит слово состояния коммутаторов

КАЛИБРОВКА- 3 на третью информационную шину и, устанавливает коммутаторы 1, 15 в положение "а", коммутатор 12— в положение "б", в котором выход раэвязывающего четырехполюсника 5 соединяется с первым входом смесителя 11.

В указанных положениях коммутаторов 1, 12 на первый вход смесителя 7 сигнал (1) подается так же, как и в предшествующих тактах, а на первый входсмесителя 11 — свыхода коммутато" ра 1. Далее устройство работает аналогично первому такту, поэтому в ОЗУ

46 микроконтроллера 19 записываетсякод, пропорциональный фаэовому сдвигу р, который учитывает неидентичкэ ность каналов устройства с выхода коммутатора

Шестой такт (блоки 6И, 6К, 4Л алгоритма, фиг.3) микроконтроллер 19 начинает с вывода слова состояния коммутаторов ИЗМЕРЕНИЕ-3 на третью информационную шину. В результате этого коммун атор 1 устанавливается в положение "б", коммутатор 12 остается в положении "б", а коммутатор

15 — в положении "а" °

Сигнал (2) с клеммы 2 устройства поступает на первые входы смесителей

7, 11 через те же узлы, что и сигнал (1) в пятом такте. Затем устройство работает так же, как и в первом такте. Вследствие этого в ЦП 45 микро.контроллера 19 формируется код, пропорциональный разности фазовых сдвигов, возникающих в каналах устройстна при подаче сигнала (2), Ч =((9 а,ь )-(Ч„+а„ + )+4 ,= а.+а -а -, ь кЬ

1273

11 где д, 4 — фазовые сдвиги (фаэо1 амплитудные погрешности), возникающие соответственно на входе и выходе смесителя 11.

Завершается шестой такт обработкой результатов измерений, полученных в пятом и шестом тактах, (Ч) и записью кода, соответствеющего фа- 10 зовому сдвигу у, в ОЗУ 46 микроконтроллера 19.

В седьмом такте (блоки 7И, 7К алгоритма, фиг.4) микроконтроллер 19 выводит слово состояния коммутаторов 15

КАЛИБРОВКА-4 и коммутатор 1 устанавливается в положение "а", коммутатор

12 — в положение "в", в котором выход развяэывающего четырехполюсника

6 соединяется с первым входом смеси- 20 теля 11, а коммутатор 15 остается в положении "a

В этих положениях 1, 12 на первый вход смесителя 7 сигнал (1) подается аналогично предыдущим тактам, а на первый вход смесителя 11 — с выхода развязывающего четырехполюсника 4, т.е. с первого входа смесителя 7. Далее устройство работает аналогично первому такту. По окончании седьмого З0 такта в ОЗУ 46 микроконтроллера 19 записывается код, пропорциональный фазовому <, который учитывает неК1 идентичность каналов устройства непосредственно с входа смесителя 7. д5

Восьмой такт (блоки 8И, 8К, 5Л—

7Л алгоритма, фиг,4,о) микроконтроллер 19 начинает с вывода слова состояния коммутаторов ИЗМЕРЕНИЕ-4 на третью информационную шину. В резуль-4р тате этого коммутатор 1 устанавливается в положение "б", коммутатор 12 остается в положении "в, а коммутатор 15 — в положении "а", Сигнал (2) с клеммы 2 устройства 45 поступает на первые входы смесителей

7, 11 через те же узлы, что и сигнал (1) в седьмом такте. Далее устройство работает тяк же, как и в первом такте. Вследствие этого в ЦП 45 микро- 50 контроллера 19 формируется код, пропорциональный фаэовому сдвигу

- (((< a ) (4 <, <, + 62)3+. к +М (1о)

2 1 2 К4

Зятем микроконтроллер 19 производит вычисление разности фазовых сдвигов, иэмереннь1х в седьмом и восьмом тактах, 837 12

Ч =ч — = а — Л вЂ” а (11) к 2 1 2

<пределяет разность фазовых сдвигов (9), (»)

Ч вЂ” + (Ь+ 2,-Ь, т1-(2-а1 б2)=, (12) и вычисляет значение исследуемого

<Ьаэовго сдвига (Ф -Ф II2-(V,-Ч )=Я . (1»

Заканчивается восьмой такт записью в ОЗУ 46 микроконтроллера 19 кода, соответствующего фазовому сдвигу у к

Одновременно начинается выполнение подпрограммы ИНДИКАЦИЯ (блок M алгоритма, фиг.4,а). Микроконтроллер 19 посылает по внутренним шинам адреса и управления сигналы, подготавливающие блок 23 отображения информации, который состоит из генератора импульсов, двоичного счетчика импульсов дешифратора анодов, дешифратора катодов, ОЗУ, мультиплексора адреса и индикаторной панели, к приему кода, пропорционального фазовому сдвигу <

Указанный код передается по шине данных микроконтроллера 19 и записывается в ОЗУ блока 23 отображения информации. С помощью генератора импульсов и двоичного счетчика импульсов в блоке 23 отображения. информации производится циклическое преобразование и дешифрация поступающего кода, гашение и свечение соответствующих разрядов индикаторной панели.

Завершается цикл измерения изменением и проверкой содержимого счетчика циклов, причем микроконтроллер 19 переходит к выполнению следующего цикла измерения при содержимом счетчика циклов N-1>0 и заканчивает выполнение основной программы при N-1=0 (блоки

Н, 0 алгоритма, фиг.4,с ) °

Второй режим работы устройства— режим измерения приращений фазовых сдвигов — устанавливается с помощью пульта 22 управления аналогично первому режиму. В этом режиме микроконтроллер 19 выполняет подпрограмму ПРИРАЩЕНИЕ (блок С алгоритма, фиг.3), блок-схема алгоритма выполнения которой приведена на фиг.4,8 . Цикл измерения во втором режиме состоит из четырех тактов, аналогичных второму, четвертому, шестому и восьмому тактам цикла измерения первого режима, т.е. тактам, в которых не производится калибровка устройства (блоки С1 — С12 алгоритма, фиг.4,5). В этом случае за четыре такта, например, первого

1273837

13

14 цикла измеряются фазовые сдвиги, включающие неидентичность каналов устройства (3), (5), (8), (10), и определяется фазовый сдвиг. „,=(ч,-ч,)! «-Й,-ч,). («)

Код, соответствующий фазовому сдвигу помещается в ОЗУ 46 микроконтроллера 19. Во время последующих циклов измерения отсчитываются приращения фазовых сдвигов относительного 10 исходного значения

4 к= хо

В остальном работа устройства аналогична первому режиму.

Устройство позволяет также изме- 15 рять в автоматическом режиме фазочастотные характеристики исследуемых объектов, приращения характеристик и проводить сравнение фазочастотных характеристик различных объектов. 20

Для этого предусмотрена работа устройства совместно с генератором качающейся частоты. Сигнал с линейно изменяющейся (качающейся) частотой с информационного выхода генератора качающейся частоты поступает на клемму 2 устройства через исследуемый объект, а на клемму 3 — непосредственно. При поступлении на клемму 24 синхронизация устройства сигнала об- 30

- ратного хода развертки с управляющего выхода генератора качающейся частоты производится начальная установка микроконтроллера 19. Причем одновременно по одной из линий, например, младшегод разряда второй информационной шины этот сигнал передается в УВВ 44. Иикроконтроллер 19 определяет источник начальной установки, т.е. генератор качающейся частоты, и ожидает окон- 40 чания сигнала обратного хода (блоки

А — В и П, Р алгоритма, фиг.З). Далее функционирование устройства при измерении фаэочастотных характеристик аналогично первому режиму, а при из- 45 мерении приращений характеристиквторому режиму. Таким образом, во время прямого хода устройство индицируеч соответствующую характеристику с помощью блока 23 отображения инфор-50 мации, который в этом случае может также содержать графопостроитель или дисплей на основе электроннолучевой трубки.

Сравнение фазочастотных харктерис-55 тик объектов производится в два этапа. Сначала измеряется и запоминается характеристика эталонного объекта, затем измеряется характеристика исследуемого объекта и определяются ее отклонения относительно эталонной.

В предлагаемом устройстве в сравнении с известным благодаря введению развязывающих четырехполюсников 5, 6 синтезатора 10 частот, коммутаторов

1, 12, 15 и обработке в микроконтроллере 19 результатов измерений восьми тактов, во время которых переключаются сигналы и их частоты на входах смесителей 7, 11 автоматически устраняются фазоампль тудная погрешность и погрешность, обусловленная неидентичностью каналов устройства.

Введение формирователей 17, 20, регистра 18 и микроконтроллера 19 обеспечивает синхронную работу узлов устройства. Это позволяет устранить низкочастотную погрешность дискретного преобразования при регулировании в широких пределах числа усреднений и и погрешность, обусловленную переходными процессами в коммутируемых цепях устройства, т.е. дополнительно повысить точность измерений.

Благодаря применению микроконтроллера 19 для управления коммутаторами

1, 12, 15 и блоком 23 отображения информации, запоминания и обработки результатов измерений достигается автоматизация процесса калибровки, измерений, коррекции погрешностей и смены режима работы. Кроме того, введение микроконтроллера 19 и пульта

22 управления расширяет функциональные возможности устройства, а именно позволяет измерять фазовые сдвиги и фаэочастотиые характеристики исследуемых объектов, их приращения и проводить сравнение характеристик различf ных объектов.

Формула изобретения

Фазометр, содержащийпоследовательно соединенные первый развязывающий четырехполюсник и первый смеситель, второй развязывающий четырехполюсник, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя, третий развязывающий четырехполюсник, вход которого соединен с одной из входных клемм устройства, втоРой смеснтель, четвертый развяэывающий четырехполюсник, выход которого соединен с одним из входов второго смесителя, а также соединенные последовательно времяимпульсный преобразователь, элемент И

1273 и счетчик импульсов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены три коммутатора, пятый и шестой развязывающие четырехполюсники, синтезатор частот, два формирователя коротких импульсов, регистр, микроконтроллер, пульт управления и блок отображения информации, причем информационные входы первого коммутатора 1О соединены с входными клеммами устройства, а выход соединен с входами первого и пятого развязывающих четырехполюсников, выход первого развязывающего четырехполюсника соединен с 15 входом шестого развязывающего четырехполюсника, выход первого смесителя соединен с первым входом времяимпульсного преобразователя, второй вход которого соединен с первым входом 20 синтезатора частот и выходом второго смесителя, другой вход соединен с выходом второго коммутатора, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами треть- 5 его, пятого и шестого развязывающих . четырехполюсников, при этом второй вход синтезатора частот соединен с выходом третьего коммутатора, первый и второй входы которого соединены щ соответственно с первым и вторым выходами синтезатора частот, третий выход которого соединен с входами второго и четвертого развязывающих

837 16 четырехполюсников, а четвертый — с вторым входом элемента И, выход времяимпульсного преобразователя соединен через первый формирователь коротких импульсов с входом записи регистра, управляющий выход которого соединен с одной из линий первой информационной шины микроконтроллера и через второй формирователь коротких импульсов - c установочным входом счетчика импульсов, разрядные выходы которого соединены с информационными входами регистра, информационные входы которого соединены с первой информацион ной шиной микроконтроллера, вторая информационная шина коТорого соединена с информационными выходами пульта управления, третья — с управляющими входами первого, второго и третьего коммутаторов, выход подтверждения ввода данных — с установочным входом регистра, внутренние шины данных, адреса и управления — с шинами данных, адреса и управления блока отображения информации, кроме того, управляющий выход пульта управления соединен с одной из линий второй ин-формационной шины и с первым управляющим входом мйкроконтроллера, второй управляющий вход которого соединен с одной из линий его второй информационной шины и с входной клеммой синхронизации устройст ва.

12>razz жив. J

1273837

Составитель М.Катанова

ТехредМ.Ходаиич Корректор И.Муска

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 6471./42 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