Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных измерительных системах. Цель изобретения - повышение быстродействия цифрового фазометра. Из входных сигналов, проw/tj: Чг() : шедших формирователи 2 и 3 импульсов и формирователь 4, формируется временной интервал, пропорциональный сдвигу фаз. С выхода селектора 8 пачки счетных импульсов поступают на суммирующий вход счетчика 9, причем узел 11 цифровой обработки осредняет необходимое для заданной точности число таких пачек. В фазометр введены элемент 5 задержки, управляемый делитель 7 частоты и блок 10 задания максимального значения кода в делителе 6, который выполнен управляемым. Счетчик 9 выполнен реверсивным, и на его вычитающий вход поданы, счетные импульсы с выхода делителя 7, козф. деления которого устанавливается в соответствии с кодом на выходе счетчика 9. Благодаря такой обратной связи процесс установления значения сдвига фаз будет экспоненциальным, и это позволит ускорить процесс осреднения фазового сдвига. 2 ил. Sfi сл СО со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ lpga (51)4 С 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

uz(t) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 i ) 4235044/24-21 (22) 23.04.87 (46) 07.12.88. Бюл. К 45 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) О.Л.Рыжиков, В.Ю.Карпов, А.В.Никитин и В.И.Шарабыров (53) 621.317.77 (088.8) (56) Швецкий Б.И. Электронные цифровые приборы. — Киев: Техника, 1981 с. 192, 193.

Котур В.И. и др. Электрические измерения и электроизмерительные приборы. — M.: Энергоатомиздат, 1986, с.375-377. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОЬПТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных измерительных системах. Цель изобретения— повьппение быстродействия цифрового фазометра. Из входных сигналов, прошедших формирователи 2 и 3 импульсов и формирователь 4, формируется временной интервал, пропорциональный сдвигу фаз. С выхода селектора 8 пачки счетных импульсов поступают на суммирующий вход счетчика 9, причем узел 11 цифровой обработки осредняет необходимое для заданной точности число таких пачек. В фазометр введены элемент 5 задержки, управляемый делитель 7 частоты и блок l0 задания максимального значения кода в делителе 6, который выполнен управляемым.

Счетчик 9 выполнен реверсивным, и на его вычитающий вход поданы счетные импульсы с выхода делителя 7, коэф. g деления которого устанавливается в соответствии с кодом на выходе счетчика 9. Благодаря такой обратной свя- ф зи процесс установления значения сдвига фаз будет экспоненциальным, и это позволит ускорить процесс осреднения фазового сдвига. 2 ил.

Ье б

1442930

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в автоматизированных системах сбора информации о состоянии пара5 метров электротехнических объектов,, Цель изобретения — повышение быстродействия цифрового фаэометра.

На фиг. 1 представлена структурная схема фаэометра; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Цифровой фаэометр содержит генератор 1 образцовой частоты, формирователи 2 и 3 импульсов, формирователь

4 временных интервалов, элемент 5 эа-!5 держки, управляемые делители 6 и 7 частоты, временной селектор 8, реверсивный счетчик 9, блок 10 задания максимального значения кода и узел 11 цифровой обработки. 20

Генератор 1 образцовой частоты выходом соединен через элемент 5 задержки и управляемый делитель 7 частоты с вычитающим входом реверсивного счетчика 9 и подключен также че- 25 рез управляемый делитель 6 частоты к первому входу временного селектора

8, выход которого подсоединен к суммирующему входу счетчика 9. Второй вход временного селектора 8 соединен 30 с выходом формирователя 4 временнь.х интервалов, входы которого соединены с выходами формирователей 2 и 3 импульсов, входы которых являются клеммами для подсоединения исследуемых напряжений. Выходные шины реверсивного счетчика 9 соединены с шинами узла 11 цифровой обработки (ЭВМ) автоматизированнои информационной системы -и шинами управления второго де- щ0 лителя 7 частоты. На шину управления первого делителя 6 частоты подается код для установки коэффициента деления, соответствующего максимальному значению кода фазового сдвига, от блока 10 (например, 3600).

Цифровой фаэометр работает следующим образом.

Исследуемые напряжения U „(t), Н (г.) (фиг.2a) подаются на входы формирователей 2 и 3, преобразующих их в последовательность прямоугольных импульсов одного знака (фиг.2о,э) .

Обе последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутые по фазе на угол поступают на входы формирователя

4, который на своем выходе формирует прямоугольные импульсы (фиг.2 ъ) с периодом Т и длительностью i.,Эти

1 ) @9 где fo — частота генератора образцовой частоты;

К„=3600/2 — коэффициент деления управляемого делителя 6 частоты;

n — - разрядность реверсивного счетчика 9 и шин управления делителей 6 и 7.

На вычитающий вход реверсивного счетчика 9 от генератора 1. образцовой частоты через элемент 5 задержки (величина задержки определяется разрешающей способностью реверсивного счетчика) и делитель 7 частоты поступают импульсы (фиг.2 е) с частотой где K. =- d (t) /2 — коэффициент деления делителя 7 частоты, который зависит от

° состояния d(t) реверсивного счетчика 9.

Изменение состояния счетчика 9 определяется разностью чисел импульсов в единицу времени, поступающих на его суммирующий и вычитающий входы. Пользуясь непрерывной моделью работы счетчика 9, верной при fo »

1 7--т

dM(t) имеют

dt й(й) f. fо

dt — — — + — - Ы (t) - 3600, 2

Обозначив у= fо /2, подучают

h уравнение

« + «() = у 3600„ (3)

d0((t) решение которого имеет следующий вид:

a((t) = (Ы, — 3600) е Т + 3600, (4) импульсы открывают временной селектор 8 и через него от генератора 1 образцовой частоты через делитель 6 частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 поступают импульсы (фиг.2 ) с частотой

1442930

1 р= — — = 10Т

)" у (т- Г) с(— — 4, е (6) о(,= ((с(, — 3600) е т- )

+ 3600) е е — 1 ао = 3600 еУ -1 (7) nL

3600 — — (8) Т учитывались только два первые члена.

Таким образом, состояние реверсивного счетчика (t) пропорционально отношению величины фазового сдвига к периоду следования исследуемых сигналов.

Установившееся значение кода фазового сдвига подается на шины ЭВМ ав40 томатизированной информационной системы, которая фиксирует фазовый сдвиг непосредственно в десятых долях градуса согласно уравнению (7).

Погрешность с1, измерений цифрового фаэометра, если не учитывать вели45 чины дискретности, определяется числом неучтенных членов в разложении экспоненциальной функции.

Пусть

50 (Т) c d (Т) (— —, откуда

100

10Т (10) где (— состояние счетчика в момент времени t = 0 (фиг.2х).

Тогда состояние счетчика в момент времени t = следующее: о(„= (, — 3600) е + 3600. (5) Состояние счетчика в момент времениt=T поскольку в период времени Т вЂ” Г импульсы, изменяющие, состояние счетчика, отсутствуют.

Учитывая, что в установившемся режиме выполняется условие, с(, =

При этом следует отметить, что в разложении в ряд Тейлора функции тт 1Т (уТ) (yT) е =1+---+ — — -+ ... + ——

1I 2! и! тогда для достижения заданной погрешности, например d = 1,0%, необходимо выполнить условие

Исходя из условия (10) и учитывая, с то 1 =- Г /2, необходимо выбрать частоту f, генератора 1 образцовой частоты и разрядность кода управления делителями 6 и 7.

Таким образом, для требуемой точности в 1% постоянная времени цифрового фаэометра составляет

Установление процесса измерения происходит по экспоненциальной зависимости и можно принять, что заканчивается в течение (4-5) р, т.е. в течение 40 или 50 периодов измеряемого сигнала.

В известном фазометре для получения этой же точности измерений требу- ется 100 периодов, поскольку установление процесса измерения осуществляется по гиперболической зависимости (из ста пачек счетных импульсов одна может быть потеряна частично или полностью).

Применением цифрового фазометра примерно в два раза повышается быстродействие по сравнению с известным при заданной точности измерений.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий генератор образцовой частоты, два формирователя импульсов, счетчик, выходами соединенный с узлом цифровой обработки, формирователь временных интервалов, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, и временной селектор, первый вход которого соединен с выходом формирователя временных интервалов, а второй вход через делитель частоты — с выходом генератора образцовой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем первый делитель частоты выполнен управляемым, а счетчик — реверсивным, в цифровой фазометр введены также блок задания максимального значения . кода, второй управляемый делитель частоты и элемент задержки, через который выход генератора образцовой частоты соединен с входом второго управляемого делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, а управляющие входы — с выходами ревер1442930 ты соединены с выходами блока задания максимального значения кода. сивного счетчика, управляющие входы первого управляемого делителя частоСоставитель Ю.Макаревич

Редактор В.Папп Техред Л.Сердюкова Корректор„М.Максимишинец

Заказ 6380/42 Тираж 772 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