Цифровой фазометр с оптимальным квантованием

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения цифровых фазометров с высокой разрешающей способностью. Целью изобретения является упрощение фазометра. Цифровой фазометр с оптимальным квантованием содержит усилители 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), компараторы 3 и 4, дифференцирующие цепи 5 и 6, триггер 7, элементы 8 и 9 совпадения, счетчик 10, умножитель 11 частоты, формирователь 12 импульсов, делитель 13 частоты следования импульсов, триггер 14 и генератор 15 напряжения управления. Введение усилителей с АРУ, компараторов, дифференцирующих цепей, генератора напряжения управления с предложенными функциональными связями упрощает фазометр путем получения оптимального квантования в результате непрерывного изменения уровня формирования входных сигналов по определенному закону в течение измерительного времени. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4471575/24-21 (22) 01.08.88 (46) 07.06.90. Бюл. N - 21 (72) В.В.Ольхович, И.Ф.Брага, В,Г1.Воина, M.È.Çàðóáà и Г.К.Пасека (53) 621.317.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 231664, кл. С 01 К 25/00, 1968.

Глинченко А,С., Кузнецкий С.С., Фиштейн А.М. Чмых М.К. Цифровые методы измерения сдвига фаз. — Новосибирск, Наука, 1979, с. 58,59,202-209.

Авторское свидетельство СССР

N9 1234779, кл. G 01 R 25/00, 1986. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР С ОПТИМАЛЬНЫМ

КВАНТОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения цифровых фазометров с высокой разрешающей способностью. Целью изобретения является

„„SU„„1569741 A 1 (51) 5 G 01 R 25/00

2 упрощение фазометра. Цифровой фазометр с оптимальным квантованием содержит усилители 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), компараторы 3 и 4, дифференцирующие цепи 5 и 6, триггер 7, элементы 8 и 9 совпадения, счетчик 10, умножитель 11 частоты, формирователь 12 импульсов, делитель 13 частоты следования импульсов, триггер 14 и генератор 15 напряжения управления. Введение усилителей с АРУ, компараторов, дифференцирующих цепей, генератора напряжения управления с предложенными функциональными связями упрощает фазометр путем получения оптимального квантования в результате непрерывного изменения уровня формирования входных сигналов по определенному закону в течение измерительного времени.

2 ил.

)569741

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения цифровых фазометров с высокой разрешающей способностью, Целью изобретения является упрощение фазометра.

Сущность изобретения заключается в обеспечении линейной задержки импульсов фазовых интервалов на величину о ю з

"язм (обеспечении условий оптимального квантования) путем непрерывного из- >5 менения уровня формирования входных сигналов по определенному закону в течение измерительного времени, которое приводит к упрощению фазометра за счет исключения из его состава 20 сложной управляемой линии задержки и, существенного упрощения генератора напряжения управления.

На фиг,1 приведена структурная схема фазометра; на фиг.2 — структур- 5 ная схема генератора напряжения управления °

Фазометр содержит усилители 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления, компараторы 3 и 4, дифференци- 30 рующие цепи 5 и 6, триггер 7, элементы 8 и 9 совпадения, счетчик 10, умножитель 11 частоты, формирователь 12 импульсов, делитель 13 частоты следования импульсов, триггер )4 и генератор 15,напряжения управления.

Входы усилителей 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления подключены к входам фазометра, а выходы соединены с первыми входами компара- 40 торов 3 и 4, вторые входы которых подключены к выходу генератора 15 напряжения управления, а выходы соединены с входами дифференцирующих цепей 5 и 6, выходы которых подключены 45 к входам триггера 7, выход которого соединен с вторым входом элемента 8 совпадения, первый вход которого подключен -к первому выходу формирователя 12 импульсов, а выход соединен с вторым входом элемента 9 совпадения, выход которого подключен к входу счетчика 1О, а первый вход соединен с вторым входом генератора 15 напряжения управления и выходом тригге55 ра 14, вход которого подключен к выходу делителя 13 частоты следования импульсов, вход которого соединен с первым входом генератора 15 напряжения управления и вторым выходом фор" мирователя 12 импульсов, вхоц которс го подключен к выходу умножителя 1) частоты, вход которого соединен с первым входом компаратора 3.

Генератор 15 напряжения управления содержит последовательно соединенный счетчик 16, постоянно запоминающее устройство 17, цифроаналоговый преобразователь 18, фильтр 19 нижних частот °

Фильтр работает следующим образом.

Измеряемые колебания поступают на входы усилителей 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления, которые поддерживают сигнал постоянной амплитуды на своем выходе. Равные по амплитуде сигналы поступают HH первые входы компараторов 3 и 4, где преобразуются в напряжение прямоугольной формы, фронты которых соответствуют моментам перехода измеряемых колебаний через уровень напряжений, поступающих на вторые входы компараторов

3 и 4 ° Напряжения прямоугольной формы после прохождения дифференцирующих цепей 5 и 6 превращаются в две последовательности остроконечных импульсов. Сдвиг по времени между каждой парой соответствующих импульсов обеих последовательностей пропорционален фазовому сдвигу между измеряемыми колебаниями и обратно пропорци С онален их частоте ь = — —. Зти им4) пульсы управляют триггером 7, на выходе которого формируется напряжение

П-образной формы, положительные полуволны которого имеют длительность

Ь () °

Одно измеряемое колебание с выхода усилителя 1 с автоматической регулировкой усиления подается на умножитель 11 частоты. Сигнал с умноженной частотой через формирователь 12 импульсов подается на первый вход элемента 8 совпадения и первый (счетный) вход генератора 15 напряжения управления. К выходу формирователя 12 импульсов также подключен через делитель 13 частоты следования импульсов триггер 14, на выходе которого формируется напряжение П-образной формы.

Положительные полуволны этого напряжения, имеющие длительность tи, пo— даются на первый вход элемента 9 чество периодов входного сигнала,укладывающихся в измерительное время, т.е. приводит к выполнению условий оптимального квантования.

Генератор 15 напряжения управления (фиг.2) работает следующим образом.

Импульсы с выхода триггера 14 поступают на второй вход генератора 15 напряжения управления и устанавливают счетчик 16 в нулевое состояние.

Импульсы с выхода формирователя 12 импульсов поступают на первый вход

5 15697 совпадения. На второй вход элемента 9 совпадения поступают пачки импульсов длительностью 7 = - -, прошедшие через элемент 9 совпадения.

Прошедшие через элемент 9 совпадения за измерительное время С пачки ими зм пульсов с длительностью Р = — — по(/

10 даются на вход счетчика 10.

С выхода триггера 14 импульсы поступают также на второй (установочный) вход генератора 15 напряжения управления, напряжение управления которого подается на вторые входы компараторов 3 и 4 ° Закон изменения управляющего напряжения должен быть таким, чтобы фронты прямоугольного напряжения на выходе компараторов были 20

Сц смещены на величину t = ----.t по з иам сравнению с фронтами прямоугольного напряжения, которые формируются при поступлении на вторые входы компара- 25 торов 3 и 4 нулевого уровня, т.е. обычного формирования прямоугольных импульсов по переходам синусоидального напряжения через нулевой уровень.

Например, при поступлении на пер- 30 вые входы компараторов сигналов

U< = А sin

Ot

= А sin --.t где К вЂ” коэффициент де- 35 ления делителя 13 частоты следования импульсов.

Такое изменение уровня формирования входных сигналов обеспечивает 40 сдвиг начала интервала времени соответствующего сдвигу фаэ с, относительно ближайшего квантующего импульса, в каждом последующем интервал о ле на величину — — где п — коли- 45 п

41 6 генератора (счетный вход счетчика 16), Код с выхода счетчика 16 поступает на постоянное запоминающее устройство 17, которое преобразует линейно изменяющееся значение кода на входе в значение кода, изменяющееся по синусоидальному закону на выходе. Код преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 18 в аналоговую величину — ступенчатое напряжение, амплитуда ступенек которого изменяется по

W закону А sin-- t. А и К вЂ” постоянК ные для конкретного фазометра и учитываются при записи информации в постоянное запоминающее устройство.

Изменение частоты входного сигнала у учитывается автоматически, поскольку при изменении входной частоты изменяется и частота следования импульсов на выходе формирователя 12, а импульсы с выхода формирователя 12 поступают на счетный вход генератора 15 напряжения управления.

Ступенчатый сигнал, амплитуда ступенек которого изменяется по закону

Ю

А з1п- — t, фильтруется фильтром 19 нижних частот. На выходе фильтра поМ) лучаем напряжение U = А.sin-- t.

К

Ступенчатый сигнал, амплитуда ступенек которого изменяется по синусоидальному закону, содержит первую, №1, 2№1, ЗИ+1и т.д. гармоники,где

N — число ступенек, из которых формируется синусоидальный сигнал. Поэтому требования, предъявляемые к фильтру, очень низкие, он обеспечивает фильтрацию в широком диапазоне частот.

Таким образом, введение усилителей с автоматической регулировкой усиления, компараторов, дифференцирующих цепей, генератора напряжения управления с указанными связями в фазометр упрощает его за счет получения оптимального квантования путем непрерывного изменения уровня формирования входных сигналов по опреде.ленному закону в течение измерительного времени.

Формул а изобретения

Цифровой фаэометр с оптимальным квантованием, содержащий первый триггер, умножитель частоты, выход кото1569741

f-й Йод (счетная

2-й & (perp no8ov9ew) 4Ьг.2

Составитель С.Чернякова

Техред M.Äèäûê Корректор М. Максимишинец

Редак то р И. Шулл а

Заказ 1445 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 рого соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента совпадения, а второй выход соединен с входом делителя частоты следования импульсов, выход которого подключен к входу второго триггера, соединенного с первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу первого элемента совпадения, а выход — к входу счетчика отличающийся тем, что, с целью упрощения фазометра, в него дополнительно введены генератор напряжения управления, две дифференцирующие цепи, два компаратора, два усилителя с автоматической регулировкой усиления, B>".oäû которых подключены к входам фазаметра, а выходы соединены с первыми входами компараторов, вторые входы которых подключены к выходу генератора напряжения управления, а выходы — к входам дифференцирующих цепей, выходы которых подключены к входам первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента совпадения, причем первый вход первого компаратора подключен к входу умножителя частоты, а второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом генератора напряжения управления, второй вход которого подключен к выходу второго триггера.