Цифровой фазометр
Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для измерения мгновенных значений разности фаз между сигналами переменного тока низкой частоты. Целью изобретения является повышение точности измерения сдвига фаз в широком диапазоне изменения амплитуд входных сигналов . Цифровой фазометр содержит два усилителя-ограничителя, два формирователя, два преобразователя напряжения в частоту, блок выделения временного интервала, ключи, два счетчика, вычитающее устройство, индикаторное устройство и формирователь управляющих импульсов. Введение новых элементов и связей приводит к значительному уменьшению составляющей погрешности, обусловленной изменением амплитуд входных сигналов. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
15)) 4 G 01 R 25/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЬД ИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 3845058/24-63 (22) 29,)1,84 (46) 15.09.89. Бюл. Р 34 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.В.Петров (53) 621,3)7.77 (088.8) (56) Галахова О.П, и др. Основы ,фазометрии, Л.: Энергия, )976, с. 158-159. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР (57) Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для измерения мгновенных значений разности фаз между сигналами переменного тока низкой частоты, Изобретение относится к цифровой .измерительной технике и предназначено для измерения .мгновенных значений разности фаз между сигналами переменного тока низкой частоты.
Цель изобретения — повьппение точности измерения сдвига фаз в широком диапазоне изменения амплитуд входных сигналов, На фиг.) представлена структурная схема цифрового фаэометра; на фиг.2— временные диаграммы, поясняющие его работу.
Цифровой фазометр содержит первые усилитель-ограничитель 1 и формирователь 2, вторые усилитель-ограничитель 3 и формирователь 4, первый и второй преобразователи 5 и 6 напряжения в частоту, блок 7 выделения временного .интервала, первый и второй ключи 8, 9, первый и второй
„лп„„йщи75, а<
Целью изобретения является повьппение точности измерения сдвига фаэ в широком диапазоне изменения амплитуд входных сигналов, Цифровой фазометр содержит два усилителя-ограничителя, два формирователя, два преобразователя напряжения в частоту, блок выделения временного интервала, ключи, два счетчика, вычитающее устройство, индикаторное устройство и формирователь управляющих импульсов
Введение новых элементов и связей приводит к значительному уменьшению составляющей погрешности, с бусловленной изменением ампли гуд входных сигналов, 2 ил. счетчики 10 1 1 вычитающее устройство 12, индикаторное устройство
13, формирователь 14 управляющих им-пуль сов, Входы усилителей-ограничи-. телей 1 и 3 подключены к входным шинам 15 и 16, выходы — к входам соот— ветственно формирователей .2 и 4.и преобразователей 5 и 6 напряжения в частоту, входы блока 7 выделения временного интервала подключены к выходам. формирователей 2 и 4, в выход— к управляющим входам ключей 8 и 9, через которые выходы преобразователей
5 и 6 напряжения в частоту подключены к счетным входам счетчиков 10 и 11 соответственно. Выходы счетчиков
10 и 11 подключены к соответствующим входам вычитающего устройства 12, выход которого соединен синформационным входом индикаторного устройства
13, стробирующий вход индикаторного
1508175 устройства 13 подключен к первому выходу формирователя 14 управляющих импульсов, второй его выход подключен к входам начальной установки счетчиков 10 и ll вход формирова- теля 14 управляющих импульсов подключен к выходу блока 7 выделения временного интервала, Сигналы одинаковой частоты поступают на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые, имея определенный порог ограничения, преобразуют их в импульсы различной формы в зависимости от амплитуды входных сиг- 15 налов. Если амплитуда сигналов значительно больше порога усилителяограничителя, то импульсы на его выходе имеют форму, близкую к прямоугольной, Если амплитуда входного 20 сигнала соизмерима с уровнем порога ограничения усилителей-ограничителей
1 и 3, то форма выходных импульсов, имеющих наклонные фронты, отличается от прямоугольной. Эти импульсы управляют работой преобразователей
5 и 6 напряжения в частоту, которые вырабатывают импульсные последовательности с частотами, изменяющимися в соответствии с формой этих импульсов. 30
Блок 7 выделения временного интервала, управляемый формирователями 2 и 4 импульсов, вырабатывает сигнал, длительность которого равна интервалу времени между моментами перехода 35 входными сигналами уровней нижнего и верхнего порогов ограничения, включая непосредственно длительности этих переходов. Ключи 8 и 9 открываются на время, равное длительности управ- 40 ляющего сигнала, вырабатываемого. блоком 7 выделения временного интервала, и йропускают на входы счетчиков 10 и 11 импульсы с выходов соответствующих преобразователей 5 и 6 45 напряжения в частоту.,Разность между числами импульсов, подсчитанных счетчиками 10 и 11, пропорциональная сдвигу фаз между сигналами, вычисляется вычитающим устройством 12 и по сигна-5 лу, поступающему с первого выхода формирователя 14 управляющих импульсов, передается на индикаторное устройство 13. В начале цикла измерения счетчики 10 и 11 устанавливаются в нуль сигналом, поступающим на входы начальной установки счетчиков 10, 11 с второго выхода формирователя 14 управляющих импульсов.
Работа цифрового фазометра иллост" рируется временными диаграммами на фиг.2, где: на эпюрах с1, о представлены импульсы на выходах усилителейограничителей 1 и 3, у которых различные по амплитуде входные сигналы, на эпюрах б, — сигналы соответственно на выходах преобразователей
5, б напряжения в частоту, изменения частоты которых пропорциональны изменениям напряжения на выходах усилителей-ограничителей 1, 3 на эпюре — управляющий сигнал на выходе блока 7 выделения временного интервала; на эпюрах 8, М вЂ” зависимость частоты импульсов, поступающих на входы счетчиков 10, 11, от времени, при этом площадь заштрихованных фигур соответствует числу импульсов, подсчитанных каждым из счетчиков 10; 11;на эпюрах. р, 0 фигуры прямоугольной формы, площади которых равны площадям соответствующих фигур, представленных на эпюрах
8 и )к ; на эпюре К вЂ” фигура, площадь которой равна разности площадей фигур, представленных на эпюрах и 11, и пропорциональна интервалу времени между моментами перехода входных сигналов через нулевое значение, т.е. сдвигу фаз между сигналами; на эпюре A — сигнал на втором выходе. формирователя 14 управляющих импульсов, по которому осуществляется сброс счетчиков 10, 11 в нуль; на эпюре 2 pA — сигнал на первом выходе формирователя 14.управляющих импульсов, по .которому производится передача результата измерения на инднкаторное устройство 13, Введение новых элементов и связей приводит к значительному. уменьшению составляющей погрешности, обусловленной изменением амплитуд входных, . сигналов. Например, если на одном из входов известного цифрового фазометра с порогом ограничения усилителей-ограничителей 0,001 В амплитуда сигнала уменьшится до величины
0,002 В, то погрешность измерения ь разности фаэ составит примерно 30 т.е. прибор становится практически неработоспособным. В этих же условиях пр едложенный цифровой фаз ометр сохраняет установленную точность измерения.
Кроме того, данный цифровой фазометр обеспечивает снижение трудоемкости процесса измерения, так как.
15081 отпадает необходимость постоянно уравнивать амплитуды входных сигналов для обеспечения точности измерения сдвига фаз между сигналами, амплитуда которых изменяется в широком диапазоне. Предлагаемый фазометр позволяет автоматизировать процесс измерения, т.е. получать точное значениесдвига фаз сигналов, амплитуда кото- 1ð рых изменяется в широком диапазоне, без его предварительной настройки, Формула изобретения
Цифровой фазометр, содержащий блок выделения временного интервала, один вход которого через первый формирователь подключен к выходу первого усилителя-ограничителя, другой вход через второй формирователь подклю- gp чен к выходу второго усилителя-ограничителя, входы усилителей-ограничителей подключены к входным шинам, выход блока выделения временного интервала подключен к управляющему вхо- 5 ду первого ключа, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз в широком диа- gp
75 6 пазоне изме1 .ения амплитуд входных сигналов, в него введены два преобра— зователя напряжения в частоту.„ второй ключ, второй счетчик, вычита ещее устройство, индикатор»ое устройство и формирователь управляющих импульсов, первый выход которого подключен к стрсбирующему входу индикаторного устройства, а второй выход — к входам начальной установки первого и второго счетчиков, выходы усилителей-ограничителей соединены соответственно с входами первого и второго преобразователей напряжения в частоту, выходы которых соединены с информационными входами первого и второго ключей,, выход второго ключа соединен со счетным входом второго счетчика, выход блока выделения временного интервала подключен к управляющему входу второго ключа и к входу формирователя управляющих импульсов, второй выход которого соединен с входами начальноЙ установки первого и второго счетчйков, выходы которых подключены к соответствующим входам вычитающего устройства, выхоу вычитающеra устройства соединен с и»1форма»ц.он»1ым входом индикаторного устройс пза.
Составитель И.Семина
Редактор M.Kåëåìåí Техред M.Яоргентал Корректор Л.Бескид
Заказ 5537/48 Тираж 714 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
