Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах систем различного назначения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Цель достигается введением двух усилителей с переключаемым коэффициентом усиления и двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что позволяет проводить измерение разности фаз первых гармоник сигналов со сложным спектром путем исключения погрешности от ряда высших гармоник. На чертеже показаны фазовые детекторы 1,2, входы 3,4 фазометра, цифровые сумматоры 5,6, фильтры 7,8, преобразователи 9,10 напряжения в частоту, реверсивные счетчики 11, 12, делитель 13 частоты, генератор 14 импульсов, выход 15 фазометра, усилители 16,17 с переключаемым коэффициентом усиления, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18,19. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ВСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 01 R 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t (6l) 1323980 (21) 4447994/24-21 (22) 27.06.88 (46) 07.02.90. Бюль @ 5 (72) В.Д. Аксененко (53) 621.317.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1323980, кл. G 01 R 25/08, 1986, (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (») Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах систем различного назначения. Цель изобретения — повьппение точности измерения. Цель достигается введением двух усилителей с переключа„.S0„„1541531 А 2

2 емым коэффициентом усиления и двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что позволяет проводить измерение разности фаз первых гармоник сигналов со сложным спектром путем исключения погрешности от ряда высших гармоник. На чертеже показаны фазовые детекторы 1,2, входы 3,4 фазометра, цифровые сумматоры 5,6, фильтры 7,8, преобразователи 9,10 напряжения в частоту, реверсивные счетчики 11,12, делитель 13 частоты, генератор 14 импульсов, выход 15 фазометра, усилители 16,17 с переключаемым коэффициентом усиления, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18,19.

2 ил, 1541531

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использонано в радиотехнических устройствах в системах различного назначения,и является усовершенствованием изобретения по ант.св. N - 1323980.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.l представлена структурная схема фазометра; на фиг.2 — эпюры коэффициентов передачи, поясняющие работу фазометра.

Цифровой фазометр содержит фазовые детекторы 1 и 2, входы 3 и 4 фазометра, цифровые сумматоры 5 и 6, фильтры 7 и 8, преобразователи 9 и

10 напряжения в частоту, реверсивные счетчики 11 и 12, делитель 13 частоты, генератор 14 импульсов, выходы

15 фазометра, усилители 16 и 17 с переключаемым коэффициентом передачи и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 и 19, при этом первые входы фазовых детекторон 1 и 2 связаны с входами 3 и 4 фа- 25 зометра, а вторые соединены с выходами цифровых сумматоров 5 и 6, выходы детекторов 1 и 2 через последовательно соединенные фильтры 7 и 8, преобразователи 9 и 10 напряжения в частоту и реверсивные счетчики 11 и 12 подключены к первым входам цифровых сумматоров 5 и 6. К второму входу сумматора 5 через делитель 13 частоты подключен генератор 14 импульсон, а к второму входу сумматора 6 — выход сумматора 5. Выход счетчика 12 является выходом 15 фазометра. Связь входон 3 и 4 фазометра с фазовыми детекторами 1 и 2 осуществляется через 40 усилители 16 и 17 с переключаемым коэффициентом передачи, к управляющим входам которых через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 и 19 подключены выходы (n-1)-ro и (n-2)-ro разрядов суммато- 45 ров 5 и 6 соответственно.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Сигналы, разность фаз которых необходимо измерить, подаются на входы

3 и 4 фазометра. Сигнал U g(I, проходя через усилитель 16 и фазовый детектор

1, перемножается на их коэффициенты передачи К, К „ изменяющиеся н со((( ответствии с сигналами Uo„ И „ (зави "- мости коэффициентов от нремени придены на фиг.2 а, б). В результате перемножения на выходе детектора 1 формируется напряжение рассогласонания, постоянная составляющая которого пропорциональна разности фаз И „и

IJ „„.,Сигнал И „ формируется путем суммирования кодов делителя 13 и счетчика 11. Напряжение рассогласования через фильтр 7 управляет преобразователем 9 напряжения в частоту. Импульсы преобразователя 9 подсчитываются в счетчике 11 и в виде кода добавляются в сумматоре 5 к текущему коду делителя 13 частоты генератора 14. Час( тота и фаза сигнала И „равны алгебраической сумме частот и фаз выходных сигналов старших (n-x) разрядов счетчика 1 1 и делителя 13. Система фазовой антоподстройки частоты, образованная блоками 1,5,7,9,11,13,14,16 и

18, обеспечивает подстройку частоты ( и фазы сигнала И,„ до равенства с частотой и фазой первой (основной) гармоники сигнала И „, при этом код сумматора 5 соответствует мгновенной фазе первой гармоники сигнала И „, Сигнал

И"„ формируется элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 из выходных сигналов (n-1.)го и (n-2)-го разрядов сумматора 5, частота сигнала И",„ в дна раза больше частоты сигнала И,„, он сдвинут ( относительно IJ „íà 1/8 периода последнего.

Сигнал U проходит через усилитель

17 и фазовый детектор 2, перемножается на коэффициенты передачи К, К этих узлов, в результате чего на выходе фазового детектора 2 формируется напряжение рассогласования, постоянная составляющая которого пропорциональна разности фаз И „ и U„, Изменение К„, К но времени происходит в соответствии с сигналами U(I

И аналогично фиг. 2 а, б. Сигнал U формируется на выходе и-го разряда сумматора 6 путем сложения кодов сумн матора 5 и счетчика 12, сигнал И, формируется элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 19 из выходных сигнапов (n-1)-ro и (и-2)-го разрядов сумматора 6. В результате мгновенная фаза сигнала

U„oòëH÷àåòñÿ от мгновенной фазы

I сигнала И,„ на величину, пропорциональную коду счетчика 12, а сигнал (( ( с нинут относительно U íà 1/8 ч перно а последнего, Система фазовой автоподстройки частоты, образованная блоками 2,6,8,10,12,17 и 19, обеспечивает автоподстройку фазы сигнала U и до равенства с фазой первой гармониI. ки И„, при этом код счетчика 12 со1541531 ответствует разности фаэ сигналов

13„и П, а следовательно, разносоп ти фаэ первых гармоник сигналов U<

I и П „, т.е, является кодом разности фаэ входных сигналов и непрерывно выдается.на выход 15 фазометра. Техническая эффективность предлагаемого фазометра заключается я том, что в нем измерение разности фаэ входных сигналов обеспечивается с большей точностью, чем в известном за счет исключения погрешности от ряда высших гармоник входных сигналов.

Напряжение рассогласования на выходе фазовых детекторов в известном фазометре образуется в результате перемножения входных сигналов U и

U на коэффициент передачи соответи ствующих фазовых детекторов, изменя- 2р ющийся во времени аналогично фиг.2 б, Постоянная составляющая напряжений рассогласования образуется суммой произведений амплитуд гармонических составляющих сигналов и коэффициен ; 25 тов передачи фазовых детекторов с одинаковыми номерами на разность фаз между этими гармониками. Поскольку спектр временной зависимости коэффициента передачи фазового детектора gp (фиг.2 б) содержит все нечетные гармоники с коэффициентами 1/i где i

1,3,5... ° — номер гармоники, все нечетные гармоники входных сигналов вносят вклад в постоянную составляющую напряжения рассогласования, В предлагаемом фазометре напряжение рассогласования на выходе фазовых детекторов образуется в результате перемножения входных сигналов tJ „ и на произведение коэффициентов и передачи усилителей и фазовых детекторов, т.е. U,.(t) К., (C) К (t) и

11 (С) К „(1) К (4). Поскольку спектр произведений К, (t) К „() и К,()

«К (С) (фиг.2 в не содержит (при соблюдении укаэанных на фиг.2 а, б соотношений) гармоник с номерами,m =

= 4i+1 в том числе 3-й и 5-й, соответствующие гармоники входных сигналов не вносят вклад в напряжение рассогласования и, соответственно, не вызывают погрешности измерения разности фаз основных (первых) гармоник

U è П„.

Формула изобретения

Цифровой фаз ометр по авт. св.

В 1323980, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два усилителя с переключаемым коэффициентом передачи, выходы которых подключены к первым входам фазовых детекторов, и два элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, выходы которых подключены к управляющим входам усилителей, а входы соединены с выходами (n-1)-ro и (n-2)-ro разрядов цифровых сумматоров.

1541531

0 (64 gîÔ

Составитель А. Хайнацкий

Редактор И. Шулла Техред М,Дидык

Корректор С. Шекмар

Заказ 277 Тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент ", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101