Цифровой фазометр

 

Изобретение может быть использовано в измерительной технике при измерении мгновенного сдвига фаз электрических сигналов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит усилители-формирователи 1 и 2, результирующий 3 и вспомогательный 4 счетчики импульсов, делитель 5 частоты, управляемый делитель 6 частоты, электронные ключи 7 и 8, генератор 9 импульсов, элемент ИЛИ 10 и формирователь 11. Поставленная цель достигается введением синхронизации фронта сигнала делителя-формирователя 1 и сигналов генератора 9 импульсов, а также уменьшением ошибки от несовпадения спада импульса усилителя-формирователя 1 и импульса с выхода делителя 5 за счет начальной дозаписи в делитель 5 информации 1/2 K<SB POS="POST">д</SB> центрирующей погрешность измерения периода, а также введением начальной дозаписи в управляемый делитель 6 частоты, позволяющей центрировать погрешность измерения фазового интервала. 2 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„I 55931 (51)5 С 01 R 25/08

Г IlЬ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4360869/24-21 (22) 07. 01.88 (46) 23.04.90. Бюл. H 15 (72) Ю.В.Смирнов и В.А.Стручин (53) 621.3 17.77 (088 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1257563, кл; С 01 R 25/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР и 1278733, кл. С 01 R 25/08) 1985. (5") ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР (57) Изобретение может быть использовано в измерительной технике при измерении мгновенного сдвига фаз электрических сигналов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит усилители-формирователи 1 и 2, результирующий 3 и вспомогательный 4 счет2 чики импульсов, делитель 5 частоты, управляемый делитель 6 частоты, элек» тронные ключи 7 и 8, генератор 9 импульсов, элемент ИЛИ 10 и формирователь 11. Поставленная цель достигается введением синхронизации фронта сигнала усилителя-формирователя 1 и сигналов генератора 9 импульсов, а также уменьшением ошибки от несовпадения спада импульса усилителяформирователя 1 и импульса с выхода делителя 5 за счет начальной дозапи" си в делитель 5 информации 1/2 К центрирующей погрешность измеренйя периода, а также введением начальной дозаписи в управляемый делитель 6 частоты, позволяющей центрировать погрешность измерения фазового интервала. 2 ил.

1559310

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мгновенного значения угла сдвига фаз двух электрических сигналов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.! представлена блок-схема фазометра; на фиг.2 - временные ди аграммы работы устройства. газометр содержит усилители-формирователи 1 и 2, результирующий счетчик 3 импульсов, вспомогательный счетчик 4 импульсов, делитель 5 час" тоты, управляемый делитель 6 частоты, электронные ключи 7 и 8, генератор 9 импульсов, элемент ИЛИ 10 и

Формирователь 11.

Выходы усилителей-формирователей

1 и 2 через последовательно соединенные ключ 8, элемент ИЛИ 10 и управляемый делитель 6 соединены с входом счетчика 3 импульсов. Выход генератора 9 импульсов соединен с входом ключа 8 и через последовательно соединенные ключ 7, делитель 5 частоты, счетчик 4 и Формирователь 11 с вторым входом элемента ИЛИ 10, а выход счетчика 4 соединен с управляющим входом делителя 6. при этом второй вход ключа 7 соединен с выходом усилителя-формирователя 1.

Фазометр работает следующим образом.

Усилители-формирователи 1 и 2 предназначены для выделения временных интервалов, соответствующих моментам перехода исследуемого U ц и опорного Uz сигналов через нулевые значения. Результирующий счетчик 3 импульсов служит для формирования результата измерения угла сдвига фаз в цифровой форме. Вспомогательный счетчик 4 импульсов используется для задания в соответствии с измеренным периодом исследуемого сигнала величины коэффициента деления

Куд управляемого делителя 6. Делитель 5 частоты предназначен для формирования последовательности импульсов, частота которых f в К раз

Г меньше частоты f генератора 9 импульсов, Управляемый делитель 6 частоты обеспечивает формирование последовательности импульсов, частота которых f > в К > раз меньше частоты

f генератора 9 импульсов. Электронные ключи 7 и 8 управляют подачей

l5

55 счетных импульсов соответственно на вход вспомогательного счетчика 4 импульсов и на вход управляемого делителя 6 частоты. С помощью элемента

ИЛИ 10 на вход счетчика управляемого делителя 6 частоты могут поступать импульсы как с выхода электронного ключа 8, так и с выхода Формирователя 11. Последний предназначен для

Формирования импульса при поступлении на его вход единичного сигнала с выхода младшего разряда счетчика 4.

Делитель 6, управляемый двоичным кодом, содержит счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с входной шиной, блок сравнения кодов, первая группа входов которого соединена с разрядными выходами счетчика импульсов, вторая — с шиной кода управления, а выход - с входом с6роса счетчика импульсов и с выходной шиной.

В исходном состоянии перед проведением измерения ключи 7 и 8 закрыты, счетчики 3 и 4 и счетчик управляемого делителя 6 частоты установлены в нулевое состояние, счетчик делителя частоты 5 установлен B состояние, соответствующее числу 1/2 К . (цепи установки в исходное состояние не показаны).

Рассмотрим работу фазометра для случая, когда U (фиг.2б) отстает от

U„ (фиг.2а) на угол ч .

Измерение угла сдвига фаз выполняется в два такта. В первом такте происходит измерение периода Т исследуемого сигнала путем заполнения сетчика 4 импульсами с выхода делителя 5 частоты, имеющего постоянный коэффициент деления К . При этом усилитель-формирователь 1 вырабатывает положительный прямоугольный импульс (фиг.2е), длительность которого соответствует длительности положительной полуволны исследуемого сигнала. Этим импульсом открывается ключ 7, и имс fг пульсы с частотой f =-- начинают посг к тупать на счетный вход счетчика 4.

С выхода младшего разряда счетчика 4

1 I импульсы с частотой - f „поступают на вход Формирователя 11. Выходные импульсы формирователя 11 через weмент ИЛИ 10 подсчитываются в счет" чике управляемого делителя 6 частоты. За полупериод исследуемого сигна5 15 ла в счетчике 4 записывается число

N, равное

59310 периода в положительную сторону, при этом погрешность измерения периода

1 дт = + — к --.

l0

l5 л

dc=+-N т г

55 и =- —.с- т=к т

7 2 К

1 а в счетчике управляемого делителя

1 частоты - число - Ит. Код числа N с разрядных выходов счетчика 4 поступает на входы управления коэффициентом деления управляемого делителя 6 частоты. В результате этого в первом такте происходит подготовка управляемого делителя 6 частоты к измерению угла сдвига фаз.

Во втором такте прямоугольные импульсы с выходов усилителей-формирователей 1 и 2 (фиг.2с, d) поступают на управляющие входы электронного ключа 8 и открывают этот ключ на время, соответствующее фазовому сдвигу между исследуемым U и опорн w U сигналами. При этом на выходе управляемого делителя 6 частоты формируются импульсы, частота которых прямо. пропорциональна частоте входных импульсов f и обратно проГ порциональна коэффициенту деления управляемого делителя 6 частоты К

JA . =К„Т. В результате этого за время в результирующем счетчике 3 импульсов записывается число N< равное л 1 г r2K»Ф л я . ---- =--- i =- — — — ь =K =K

ЧК„„KT и Т Т

Количество импульсов N< прямо пропорционально углу сдвига фаз.

Включение второго электронного ключа между выходом генератора 9 импульсов и счетным входом делителя 5 частоты позволяет уменьшить погрешность измерения полупериода исследуемого сигнала за счет синхронизации фронта сигнала формирователя и сигналов генератора 9 импульсов.

С целью уменьшения ошибки от несовпадения спада сигнала формирователя 1 и импульса с делителя 5 частоты, которая составляет -1 период сигнала с делителя 5, в счетчик делителя 5 частоты перед началом измерения фазового сдвига записывает1 ся число - К . В этом случае максимальная абсолютная ошибка измерения, составляющая -1 период сигнала с делителя 5, смещается на половину

Введение в устройство формирователя 11 и элемента ИЛИ 10 позволяет аналогично выполнять смещение погрешности измерения в положительную сторону путем. дозаписи от деления числа 1/2 И в управляемый делитель

6, при этом максимальная абсолютная ошибка измерения интервала С равна

Смещение погрешностей Л Т„и d приводит к их симметричному расположению относительно нуля, что позволяет уменьшить погрешности измерения периода фазового сдвига до + 1/2 дискретности.

Таким образом, в предлагаемом фазометре достигается увеличение точности измерений за счет смещения погрешностей измерения периода входного сигнала и фазового сдвига, а также за счет исключения несовпадения фронта сигнала формирователя 1 и импульсов генератора 9.

Технико-экономический эффект при применении предлагаемого устройства в цифровых измерительных системах заключается в возможности увеличения точности измерений мгновенного значения угла сдвига фаз двух электрических сигналов, формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий делитель частоты, первый усилительформирователь, вход которого подключен к шине опорного сигнала, а выход — к первому входу первого электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй усилитель-формирователь, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход .- с третьим входом первого электронного ключа и первым входом второго электронного ключа, вспомогательный счетчик импульсов, разрядные выходы коТорого подключены к входам управления коэффициентом деления управляемого делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом результирующего счетчика импульсов, 1Á9310

6оставитель И.Катанова

Техред Л.Сердюкова

Корректор Н. Ревская, Редактор Н.Лазаренко

Тираж 544

Заказ 836

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 б о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены формирователь и элемент ИЛИ, выход которого соединен со сЧетным входом управляемого делителя частоты, первый вход - с выходом первого электронного ключа, второй вход - с выходом формирователя, вход которого подключен к выходу младшего разряда вспомогательного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, подключенного счетным входом к выходу второго электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов.