Цифровой инфранизкочастотный широкополосный фазометр мгновенных значений

 

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования снимаемой с фазовых датчиков информации в цифровую форму как наиболее удобную для ввода ее в ЭВМ. Фазометр содержит преобразователь 1 мгновенных значений сдвига фаз между входными напряжениями и периода входных напряжений в интервалы времени, блок 2 управления, вентили 4,3, переключатель 5, источник 6 опорного напряжения , преобразователь 7 код-напряжение , генератор 8 опорной частоты, счетчики 9, 10, регистры 11, 12, преобразователь 13 код - сопротивление , интегратор 14, нуль-орган 15 и имеет повышенную достоверность получаемой информации. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 R 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 847223 (21) 4089314/24-21 (22) 17.07.86 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) В.Б.Ибрагимов (53) 621.317.77(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) . 847223, кл. С 01 R 25/08, 1979. (54) ЦИФРОВОЙ ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ФАЗОМЕТР МГНОВЕННЫХ

ЗНАЧЕНИЙ (57) Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования снимаемой с фазовых датчиков информации в цифровую форму как наиболее удобную для ввода ее в 3ВМ. Фазометр содержит преобразователь 1 мгновенных значений сдвига фаз между входными напряжениями и периода входных напряжений в интервалы времени, блок 2 управления, вентили 4,3, переключатель 5, источник 6 опорного напряжения, преобразователь 7 код-напряжение, генератор 8 опорной частоты, счетчики 9, 10, регистры 11, 12, преобразователь 13 код — сопротивление, интегратор 14, нуль-орган 15 и имеет повьппенную достоверность получаемой информации. 1 з.п. ф-лы.

2 ил.

13688

Изобретение относится к цифровой измерительной технике, может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования

5 снимаемой с фазовых датчиков информации в цифровую форму как наиболее удобную с точки зрения ввода ее в ЦВИ и является усовершенствованием устройства по авт.св. Р 847223.

Целью изобретения является повышение достоверности получаемой информации.

На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого фаэомет а; на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Цифровой инфраниэкочастотный широкополосный фазометр мгновенных значений содержит (фиг.1) преобразова- 20 тель 1 мгновенных значений сдвига фаз между входными напряжениями и лев риода входных напряжений в интервалы времени, блок 2 управления, первый 3 и второй 4 вентили, переклю- 25 чатель 5, источник 6 опорного напряжения, преобразователь 7 код-напряжение, генератор 8 опорной частоты, первый 9 и второй 10 счетчики, первый 11 и второй 12 регистры, преобразователь 13 код-сопротивление, интегратор 14 и нуль-орган 15. Блок 2 управления содержит первый триггер 16, первый элемент ИЛИ 17, первый инвертор 18, первый 19 и второй 20 эле35 менты И, второй инвертор 21, второй триггер 22, второй элемент ИЛИ 23 и элемент 24 задержки. Кроме того, для фиксации и хранения результата текущего измерения может быть ис- 40 пользован третий регистр 25.

Преобразователь 1 мгновенных значений сдвига фаз между входными напряжениями и периода входных напряжений в интервалы времени подсоединен 45 к первым двум входам блока 2 управления, первый выход которого соединен с первым входом первого вентиля 3, второй выход — с первым входом второго вентиля 4, третий и чет- 5р вертый выход — с управляющими входами переключателя 5, выходы источника 6 опорного напряжения непосредственно и через преобразователь 7 код-напряжение сочинены с входами переклю- 55 чателя, выход генератора 8 опорной частоты подключен к вторым входам вентилей, третьи входы которых подключены к пятому выходу блока управле06

2 ния, а выходы вентилей — соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков 9 и 1О, установочные входы (Уст. 0") которых соединены с шестым выходом блока управления, а выходы счетчиков — соответственно с информационными входами первого и второго регистров 11 и 12, управляющие входы которых соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока управления, а выходы — с цифровыми входами преобразователя 7 код-напряжение и преобразователя 13 код-сопротивление, сигнальный вход которого подключен к выходу переключателя, а выход через последовательно соединенные интегратор 14 и нуль-орган 15 к третьему входу блока управления.

Вентили 3 и 4 выполнены в виде трехвходовых элементов И. Кроме того, в блоке управления входы второго элемента И 20 соединены с первыми двумя входами блока, а выход подключен к четвертому выходу блока 2 непосредственно и к восьмому выходу блока 2 через второй инвертор 21, входы второго триггера 22 соединены с установочным входом 26 "Пуск" и с первым входом блока 2, а Q -выход триггера 22 — с пятым выходом блока 2 и первым входом первого элемента И 19, второй вход которого подключен к второму входу блока 2, третий вход — к выходу первого инвертора 18 и седьмому выходу блока 2, а выход — к второму выходу блока 2 и первому входу первого триггера 16, второй вход которого соединен с входом элемента 24 задержки и с третьим входом блока 2, а 0 -выход триггера 16 — с четвертым выходом блока 2 и первым входом первого элемента

ИЛИ 17, второй вход которого подключен к первому входу блока 2 и входу первого инвертора 18, а выход — к первому выходу блока 2, входы второго элемента ИЛИ 23 соединены с установочным входом 27 "Исходное лов ложение" и выходами элемента 24 задержки и первого элемента И 19, а выход — с шестым вьгходом блока 2.

Фаэометр работает следующим образом.

Напряжение U, и U сдвиг фаз( между которыми должен быть измерен, поступают на преобразователь 1, формирующий из них (по моментам пе1368806 рехода через нулевое значение) два сигнала, длительность Т„одного из которых пропорциональна периоду входных напряжений (фиг.2б), а длительность другого — сдвигу фаз Р (фиг.2а). В исходное состояние устройство приводится при подаче на вход 27 блока 2 импульса, который обнуляет счетчики 9 и 10, пройдя на их входы "Уст.0" (R) через элемент

ИЛИ 23, и устанавливает в положение

"О" триггер 16. D-триггер 22 блока 2, на D-входе которого присутствует потенциал "0", находится в положении 15

"0", и каждый передний фронт сигнала длительностью Т„, соответствующий перепаду потенциала "0" — "1", подтверждает это положение. Вентили

3 и 4 и элемент И19 закрыты, ключи переключателя 5 разомкнуты.

Запуск устройства осуществляется путем подачи потенциала "1" на вход

26 "Пуск" блока 2 и с него на

D-вход триггера 22 (фиг.2г), при этом 25 ближайшим передним фронтом сигнала длительностью Т„ укаэанный триггер устанавливается в положение "1", и разрешающий потенциал 1" с его единичного О -выхода (фиг.2д) подает- 3п ся на первые управляющие входы элементов И 3, 4 и 19 — начинается первый такт первого цикла работы устройства, в котором осуществляется кодирование широтно-импульсных сигналов длительностью T„ n c

Через элемент ИЛИ 17 блока 2 сигнал длительностью Т (фиг.2б) поступает на второй управляющий вход элемента И 3 (фиг.2к) и, открывая его, разрешает поступление счетных импульсов генератора 8 опорной частоты на счетный вход счетчика 9 в течение интервала времени, пропорционального

Т„ (фиг.2ж). Кроме того, этот сигнал 45 инвертируется инвертором 18 (фиг.2и) и в момент времени, соответствующий переднему фронту сигнала с выхода указанного элемента, код N счетчика 9, пропорциональный Т„, переносится в регистр 11 и далее. поступает на преобразователь 7, который формиI рует его аналоговый эквивалент Uo в виде напряжения, пропорционального И. х

КнПо » (1) 55 где К„ — коэффициент преобразования; опорное напряжение источника 6, подаваемое на аналоговый вход преобразователя 7 .

Одновременно с сигналом, имеющим длительность T в первом такте рассматриваемого первого цикла кодируется сигнал той же формы длительностью, пропорциональной с . Он формируется элементом И 20, с выхода которого поступает на второй управляющий вход элемента И 4 (фиг.2в) и, открывая его, разрешает поступление счетных импульсов генератора 8 на счетный вход счетчика 10 в течение интервала времени, пропорционального (фиг.2е). После инвертирования инвертором 21 (фиг.2з) этот же сигнал поступает на управляющий вход регистра 12 и своим передним фронтом разрешает занесение в регистр кода

N сформированного в счетчике 10 эа время и пропорционального с

Далее этот код с выхода регистра 12 поступает на цифровой вход преобразователя 13, который формирует его аналоговый эквивалент R в виде сопротивления, пропорционального N-, R K 1и1 (2) где К„- коэффициент преобразования;

R — номинальное значение сопротивления резистора на входе интегратора 14.

Во втором такте первого цикла работы устройства определяется сдвиг фаз (p по методу двойного интегрирования. В начале этого такта срабатывает элемент И 19, формируя сигнал длительностью Г (фиг.2л), который сбрасывает счетчики 9 и 10, пройдя с задержкой в элементах И 19 и ИЛИ 23 на их установочные входы "Уст.О" (фиг.2м), и устанавливает в замкнутое положение один из ключей переключателя 5 (в цепи источник 6 — преобразователь 13 — интегратор 14).Опорное напряжение U, источника 6 через замкнутый ключ переключателя 5 подается на интегратор 14 с входным резистором, сопротивление которого определяется из (2), и интегрируется в течение времени, пропорционального (фиг.2н). В момент времени, соответствующий заднему фронту сигнала с выхода элемента И 19 (фиг.2л), снимается блокировка (принудительная установка в "0") счетчиков 9 и 10, и размыкается ключ переключателя 5, а также с учетом (1) (4) о" К о11т

5 13 связывающий источник 6 с интегратором 14. Одновременно триггер 16 устанавливается в положение "1", и потенциал "1" с его единичного Я -выхода (фиг.2о), во-первых,устанавливает в замкнутое положение другой ключ переключателя 5, при этом напряжение U с выхода преобразователя 7 подключается к интегратору 14 и интегрируется с противоположным знаком до момента достижения нулевого значения (фиг.2н), во-вторых, пройдя через элемент ИЛИ 17 (фиг.2к) на соответствующий управляющий вход элемента И 3 и открывая его, разрешает поступление счетных импульсов генератора 8 на счетный вход счетчика 9 (фиг.2ж) . В момент времени, соответствующий нулевому значению выходного напряжения интегратора 14, срабатывает нуль-орган 15, и импульс с его выхода (фиг.2п) возвращает триггер 16 в исходное положение (фиг ° 2о)

При этом ключ переключателя 5 в цепи, связывающей преобразователь 7 с интегратором 14, размыкается, а элемент И 3 закрывается, прекращая поступление счетных импульсов в счетчик 9 (фиг.2ж). Импульс с выхода нуль-органа 15, кроме того, разрешает перенос содержимого счетчика 9, отображающего искомый результат измерения ц, в регистр 25, а после задержки элементов 24 блока 2 (фиг.2р), пройдя через элемент ИЛИ 23 (фиг.2м), сбрасывает счетчики 9 и 10 в исходное нулевое положение.

Из уравнения баланса зарядов сле. дует где gt — интервал времени, в течение которого триггер 16 находился в положении "1" (фиг.2о).

Иэ (4) получают

С (Дt (5)

KU Nт„1 u Tx o

68806 6

Цифровой эквивалент интервала времени gt фиксируемый в регистре 25, равен с учетом (5) N =де f = — — — — Cq (6)

Ы о К н х

10 где С вЂ” коэффициент пропорциональности

Следующий цикл работы устройства начинается в момент времени, соответствующий переднему фронту очередного сигнала длительностью T (фиг.2б), и протекает аналогично рассмотренному.

Формула и з обретения

1. Цифровой инфранизкочастотный широкополосный фазометр мгновенных значений по авт.св. Р У 847223, 25 отличающийсятем,что, с целью повышения достоверности получаемой информации, в нем пятый выход блока управления подключен к третьим входам обоих вентилей, шестой выход — к установочным входам обоих счетчиков, а седьмой и восьмой выходы — к управляющим входам первого и второго регистров соответственно.

2. Фазометр по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в его блок управления введены второй триггер, второй элемент ИЛИ, второй инвертор и элемент задержки, причем выход второго элемента И соединен через второй

40 инвертор с восьмым выходом блока, входы второго триггера соединены с установочным входом "Пуск" и с первым входом блока, а выход — с пятым выходом блока и с третьим входом пер45 вого элемента И, второй вход которого подключен к седьмому выходу блока, а выход — к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента задерж50 ки, вход которого соединен с третьим входом блока, третий вход второго элемента ИЛИ соединен с установочным входом Исходное положение", а выход — с шестым выходом блока.

1368806

Составитель Ю.Макаревич

Техред А.Кравчук Корректор .А.Тяско

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 287/47

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул.Проектная, 4

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

t

t

/ (t