Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к радиотехническим измерениям, в частности к фазоизмерительным устройствам светои радиодальномеров,а также радиогеодезических систем, которые позволяют измерять как абсолютные значения фазового сдвига между двумя фазосравниваемыми сигналами, так и отслеживать изменения этого сдвига, обусловленные перемещением движущихся объектов, на которых установлены мобильные станции радиогеодезических систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повыщение помехоустойчивости и надежности работы цифрового фазометра Устройство содержит фазовращатель 1, фазовый детектор 2, узел 3 управления, счетчик 24 импульсов, индикатор 25, i СЛ Од СЛ to

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3gОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "" .;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4156581/24-21 (22) 05.12.86

1 .(46) 30 ° 06.88. Бюл. 11 24 (71) Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросьемки и и картографии им. Ф.H ° Красовского (72) А.А.Геннке, Т.В.Овсепян и Г.Г.Побединский (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 617474, кл. G 01 R 25/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 155865, кл. G 01 R 25/04, !962. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к радиотехническим измерениям, в частности S

ÄÄSUÄÄ 1406512 А 1 к фазоизмерительным устройствам свето- и радиодальномеров,а также радиогеодеэических систем, которые позволяют измерять как абсолютные значения фазового сдвига между двумя фазосравниваемыми сигналами, так и отслеживать изменения этого сдвига, обусловленные перемещением движущихся объектов, на которых установлены мобильные станции радиогеодеэических систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение помехоустойчивости и надежности работы цифрового фаэометра. Устройство содержит фазовращатель 1, фазовый детектор 2, узел 3 управления, счетчик 24 импульсов, индикатор 25, 1406512 источник 5 оптического излучения и фотоприемник 8. В предлагаемом цифровом фазометре дополнительно предусмотрены источники 6 и 7 оптического излучения, поворачивающийся диск 4 с прорезями, фотоприемники

9,10 и соответствующая электронная схема, включающая элементы ИЛИ 11-15, элементы И 16-19, RS-триггеры 20««23 и элементы 26-29 задержки, Источники 5-7 оптического излучения и фотоприемники 8-10 размещены по окружности, центром которой является ось вращения диска 4, равномерно, 1 t !

Изобретение относится к радиотех« ническим измерениям, в частности к ! фазоизмерительным устройствам светои радиодальномеров, а также радиогеодезических систем, которые позволя- 5 ют измерять как абсолютные значения фазового сдвига между двумя фазосравниваемымн сигналами, так и отслеживать изменения этого сдвига, обусловленные перемещением движущихся объектов, на которых установлены мобильные станции радиогеодезических систем.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и надежности работы цифрового фазометра в различных ус15

1 ловиях эксплуатации. !

На чертеже изображена структурная схема цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит фазовращатель,l, фазовый детектор 2, узел 20

3 управления, диск 4 с прорезями, источники 5-7 оптического излучения, фотоприемники 8-10, логические элементы ИЛИ 11-15, логические элементы

И 16-19, RS-триггеры 20-23, ревер25 сивный счетчик 24 импульсов, индикатор 25 и элементы 26-29 задержки.

Выход фазовращателя 1 соединен с первым входом фазового детектора

2, второй вход которого и вход фазо- 30 вращателя 1 являются входами цифрового фаэометра, выход фазового детектора 2 соединен с входом узла 3 управления, ось двигателя которого механически соединена с осью фазовращателя т.е. расстояние, между ними по окружности равно дуге 120 . В процессе о работы фазометра диск 4 с прорезями вращается и прорези пересекают идущее от источников 5 - 7 оптическое излучение. В эти моменты на входе каждого фотоприемника 8«10 возникает импульсный сигнал. Прорези на диске 4 размещены равномерно по кругу, их количество определяется ценбй деления шкалы, а ширина и длина определяется конструктивно в зависимости от расположения источников 5 — 7 оптического излучения и фотоприемников. 1 ил.

2 и осью диска 4 с прорезями через которые три источника 5-7 оптического излучения оптически связаны с соответствующими тремя фотоприемниками

8-10, четыре цепи,- каждая иэ после довательно соединенных одного из четырех элементов ИЛИ 11-14, четырех элементов 26-29 задержки, четырех

RS-триггеров 20-23 и четырех элементов И 16-19 соответственно выходом элемента И 16 соединена с вторым входом RS-триггера 21 второй цепи, выход которого соединен с знаковым входом и реверсивного счетчика 24, выход которого соединен с индикатором 25, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ

15, первый вход которого соединен с выходом элемента И 18 четвертой цепи, второй вход - с выходом элемента

И. 19 второй цепи, выход элемента И 17 третьей цепи соединены с вторым входом КЯ-триггера 23 четвертой цепи, выход первого фотоприемника 8 соеди нен с вторым входом RS-триггера 20 первой цепи, с первыми входами элементов ИЛИ 12 - 14, второй, третьей и четвертой цепей, выход второго фотоприемника 9 соединен с первым входом элемента ИЛИ 11 первой цепи, вторым входом элемента И 16 первой цепи, вторым входом элемента ИЛИ 13 третьей цепи и вторым входом элемен та И 17 третьей цепи, выход третьего фотоприемника 10 соединен с вто1406512 рыми входами элементов ИЛИ 11-14 первой,- второй и четвертой цепей, с вторым входом RS-триггера 22 третьей цепи и вторым входом элемента И

19 второй цепи, источники 5 - 7 опти5 ческого излучения удалены от оси диска 4 с прорезями на равное расстояние и смещены по окружности друг относительно друга на угол o(, 10

В состав каждого источника оптического излучения входят миниатюрный источник света (например, светодиоды), а в состав каждого фотоприемника - миниатюрный фотодиод и усилитель.)5

Ось вращения электродвигателя узла

3 управления соединена с осью фазовращателя 1 и осью диска 4 с прорезями °

Диск 4 с прорезями может быть вы- 2п полнен из любого непрозрачного материала достаточной жесткости, диаметр диска ограничивается возможностями компоновки цифрового фазометра. Прорези на диске размещены равномерно 25 по диаметру диска, их количество определяется ценой деления отсчетной шкалы, а ширина и длина определяется конструктивно в зависимости от расположения источников оптического излу-30 чения и фотоприемников. Выше указанные три излучателя и три фотоприемника смещены при этом по окружности на некоторый угбл о и удалены от оси вращения диска 4 на равные расстояния, Реверсивный счетчик 24 импульсов может быть реализован, например, на микросхеме К561ИЕ14, а в качестве индикатора 26 может быть использован знакосинтезирующий полупроводниковый многоразрядный цифровой светодиод АЛС 318, Цифровой фазометр работает следующим образом.

При подаче на вход цифрового фазометра двух сдвинутых по фазе электрических, периодических сигналов, они поступают на соответствующие два входа фазового детектора 2, один непосредственно, а другой — через фазовращатель 1. На выходе фазового детектора образуется при этом электрический сигнал, величина которого пропорциональна фазовому сдвигу между сигналами, поступающими на входы фазового детектора 2 ° Сигнал с выхода фазового детектора 2 попадает на вход узла 3 управления, содержащего усилитель и электродвигатель, который так поворачивает ось фаэовращателя 1, что электрический сигнал на выходе фазового детектора 2 стремится к нулю. Угол поворота оси фазовращателя оказывается при этом однозначно связанным с измеряемой разностью фаз.

Поскольку в процессе работы фазометра диск 4 с прорезями поворачивается на угол Ы, то он пересекает идущее от источников 5-7 оптическое излучение, причем в момент, когда прорезь находится между излучателем и соответствующим фотоприемником

8 — 10, на выходе Фотоприемника возникает импульсный сигнал, а гак -как источники 5 — 7 и Фотоприемники 8 - 10 смещены по окружности на угол c(то при прохождении прорези между излучателями и фотоприемниками, на выходах последних электрические импульсы возникают последовательно.

При вращении диска в одном направлении (например„ по часовой стрелке) первым импульсом с выхода фотоприемника 8 RS-триггер 20 переводится в состояние, соответствующее появлению на его выходе логической единицы. Остальные К$-триггеры (21,22 и 23) устанавливаются в состояние, соответствующее появлению на их выходах логического нуля.

При возникновении второго импульса на выходе Фотоприемника 9 RS-триг."

rep 21 через элемент И 16 переводится в состояние логической единицы, а RS-триггер 20 - в состояние логического нуля. На выходах RS-триггеров 22 и 23 сохраняется при этом нулевое состояние. Для того, чтобы опрокидывание RS-триггера 20 происхо дило после опрокидывания RS-триггера 21 на выходе логического элемента ИЛИ 11 включен элемент задержки (задерживающая интегрирующая цепочка)

Аналогичные элементы задержки включены также и на выходе логических элементов ИЛИ 12 — 14. Электрический сигнал с .выхода RS- òðèããåðà 21 поступает на знаковый вход Й реверсив1 ного счетчика 24, определяя тем самым процесс алгебраического сложения (суммирование или вычитание).

При возникновении третьего импульса на выходе фотоприемника 10 RSтриггер 22 переводится в состояние логической единицы, а RS-триггер 21

)406512 в состояние логического нуля. Им( пульсный сигнал при этом через логический элемент И 19 и логический элемент ИЛИ 15 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 24, показания которого регистрируются с помощью индикатора 25. Просуммирован ное число счетных импульсов, соответствующих количеству пересечений про резями оптического канала, позволяет оперативно в автоматизированном ре)киме зарегистрировать угол o(повороIra диска 4, а следовательно и величи"

1ну измеряемой разности фаз, В случае изменения направления вращения диска при пересечении прорезью оптичесого канала последовательно в единич-. ое состояние приходят RS-триггеры

2,23 и 20. На знаковый вход посту- 2р ает при этом логический нуль,, что оответствует режиму вычитания, а четный импульс поступает в счетчик Ъ

4 через логический элемент И 18 и логический элемент ИЛИ 15 после воз- 25 икновения электрического импульса а выходе фотоприемника 8. с

Предлагаемый цифровой фазометр

Ino сравнению с известными) обладает высокой помехоустойчивостью не на- 3Q

Капливает ошибок, обусловленных влиянием различного рода случайных mr алов, и имеет простую электрическую схему, позволяющую реализовать фазойетр при разпичных условиях эксплуа-! т ации радиогеодезических систем, как за счет расширения условий, в которых может эксплуатироваться свето- и радиодальномерная техника, так и за счет повышения надежности работы,до обусловленной существенным упрощением, электрической схемы.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные фазовый детектор и узел управления, фазовраща тЕль, ось которого механически соединена с осью двигателя узла управления и осью диска с прорезями, через кбторые источник оптического излученйя оптически связан .с фотоприемникОм, а также последовательно соециненные счетчик импульсов и индикатор,отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности его работы в различных условиях эксплуатации, в него введены оптически связанные через прорези диска дополнительные два источника оптического излучения соответственно с двумя фотоприемниками, четыре цепи, каждая из последовательно соединенных элементов ИЛИ, элементов задержки, RS-триггеров и элементов И, также введен элемент пятый

ИЛИ, а счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем выход элемента И первой цепи соединен с вторым входом КБ-триггера второй цепи, выход которого соединен с знаковым входом реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ,. первый вход которого соецинен с выходом элемента

И четвертой цепи, а второй входс выходом элемента И,второй цепи, выхоп элемента И третьей цепи соединен с вторым входом RS-триггера четвертой цепи„ выход первого фотоприемника соединен с вторым входом

RS-триггера первой цепи, с первыми вхоцами элементов ИЛИ второй, третьей и четвертой цепей и вторым входом элемента И четвертой цепи, выход второго фотоприемника соединен с первым входом элемента ИЛИ первой цепи, вторым входом элемента И первой цепи, вторым входом элемента ИЛИ третьей цепи и вторым входом элемента И третьей цепи, вьгсод третьего фотоприемника соединен с вторыми входами элементов ИЛИ первой, второй и четвертой цепей, с вторым входом

RS-триггера третьей цепи и вторым входом элемента И второй цепи, источники оптического излучения удалены от оси диска с прорезями на равное расстояние и смещены по окружности друг относительно друга на угол с выход фаэовращателя соединен с входом фазового детектора, вход фазовращателя и второй вход фазового детектора являются входами цифрового фаэометра,