Цифровой низкочастотный фазометр
Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями в области низких частот. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что в устройстве происходит преобразование интервалов времени, соответствующих значениям Δφ и T, в постоянные напряжения с последующим нахождением отношения этих напряжений при помощи аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования. Устройство содержит формирователи 1 и 2, RS-триггер 3, источник 4 опорного напряжения, электронные ключи 5-8, интегратор 9, инвертирующий усилитель 10, компаратор 11, блоки 12 и 13 выборки - хранения, блок 14 управления, генератор 15 счетных импульсов, селектор 16, счетчик импульсов 17. 1 ил.
А1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (Ц) 5 G 01 R 25/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4451197/24-21 (22) 28,06 ° 88 (46) 30.09.90.Бюл, М 36 (72) В.М,Аванесов и В.А,Мезинов (53) 621,317,77 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 432419, кп. G 01 R 25/00, 1972, (54) ЦИФРОВОЙ НИЗЮЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями в области низких частот, Цепь изобретения — повышение точности из2 мерений. Цель достигается тем, что в устройстве происходит преобразование интервалов времени, соответствующих значениями и Т, в постоянные напряжения с поспедукщим нахождением отношения этих напряжений при помощи аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования. Устройство содержит формирователи 1 и 2, RS-триггер 3, источник 4 опорного напряжения, электронные ключи 5-8, интегратор 9, инвертирующий усилитель !О, компаратор 11, блоки 12 и 13 выборки-хранения, блок 14 управления, генератор 15 счетных импульсов, селектор 16, счетчик 17 импульсов. 1 ил, 1596 269
Изобретение относится к фазоизме= рительной технике и может быть использовано для измерения угла сдвига фаз между двумя гармоническими колебания5 ми в области низких частот, Цель изобретения - повышение точности измерения, На чертеже приведена структурная сх ема фаэ о ме тр а, 10
Устройство содержит формирователи 1 и 2, RS-триггер 3, источник 4 опорного напряжения, электронные ключи 5-8, интегратор 9, инвертирующий усилитель 10, компаратор 11, блоки выборки-хранения 12 и 13, блок управления 14, генератор 15 счетных импульсов, временной селектор 16, счетчик 17 импульсов, Первый вход устройства через форми-20 рователь 1 соединен со входом S RS-триггера 3 . и первым входом блока управления 14, Второй вход устройства через формирователь 2 соединен со входом R RS-триггера 3, выход которо-. 25 го соединен с четвертым входом блока управления 14, Источник 4 соединен со входом ключа 5, выход которого соединен с выходамн ключей 6 и 7, со входом ключа 8 и входом интегратора 9, 30
Выход интегратора 9 подключен к выхо- пу ключа 8, входу компаратора 11, входам блоков выборки-хранения 12 и 13. Выход блока выборки-хранения
12 соединен со входом ключа 7, Выход блока выборки-хранения 13 соединен со входом усилителя 10, выход которо-. го соединен со входом ключа 6, Первый, второй, третий, шестой выходы блока управления 14 соединены соответ" 40 ственно с управляющими входами ключей 5 - Я, четвертый и пятый выходы блока управления 14 соединены соответственно с управляющими входами блоков выборки-хранения 12 и 13, Выход компаратора !1 соединен со вторым входом блока управления 14, Генератор 15 соединен со входом селектора 16, чей управляниций вход соединен с седьмым выходом б.юка управления 14, а вы 50 ход - со входом счетчика 17, выход которого соединен с третьим входом блока управления 14 °
Устройство работает следунщим образом, 55
Формирователи 1 и 2 вырабатывают короткие импульсы, соответствующие переходу сигналов U u U через ноль..
На выходе KS-триггера 3 вырабатывается импульс, длительность которого
gt соответствует фазовому интервалу д <р (сдвигу фаз).
Устройство имеет четыре рабочих такта, В течение первого такта, который начинается с приходом импульса с выхода RS-триггера 3 на четвертый вход блока управления 14, последний на первом выходе вырабатывает импульс, открывакщий кпюч 5, На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение Uz с источника 4, По заднему фронту импульса RS-триггера 3 блок управления 14 закрывает ключ 5 °
Интегратор 9 заряжается до напряжения 4
U - — —. I U ° dt инт л 4 0 о
- — — ° U gt
o ° где U — напряжение интегратора 9 ннг после первого такта;
- постоянная времени интегратора 9;
- длительность импульса на выходе RS-триггера 3, По окончании первого такта блок управления 14 формирует на пятом выходе импульс, разрешаниций запись напряжения U„„» в блок выборки-хранения 13, По окончании записи блок управления 14 формирует на шестом выходе импульс, замыкающий ключ 8, производя тем самым сброс интегратора 9, В течение второго такта, который начинается с приходом импульса с выхода формирователя 1 на первый вход блока управления 14, последний на пер" вом выходе формирует импульс, открывающий повторно ключ 5 ° На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение U с выхода источника 4, При повторном поступлении импульса с выхода формирователя 1 (через время Т) ключ 5 закрывается, Интегратор 9 заряжается до напряжений
1 т
U -- — -- Па инт т
1 е
- — - U.T, 1 (2) где Uцнт - напряжение интегратора 9 после второго такта;
Т - период колебаний исследуемого сигнала, По. окончании второго такта блок управления 14 формирует на шестом вы з
U -ц ° К dt иняз „д ннт1 ь
К
Икт 3 У (3) гд U ин 3 напряжение интегратора 9 после третьего такта;
К - коэффициент передачи усилителя 10; — длительность третьего .3 такта. . Знак "-" под знаком интеграла равенства (3) показывает, что усилитель 10 инвертирует сигнал, !
С началом четвертого такта блок управления 14 формирует на третьем выходе импульс, по которому замыкается ключ 7, и на вход интегратора 9 поступает напряжение U „„с выхода блока выборки-хранения 12, Интегратор 9 разряжается и в момент, ког". да его выходное напряжение станет равно ОРцнт + Пинт = 0), на выходе компаратора 11 вырабатывается импульс, поступающий на второй вход блока управления 14. Последний ка седьмом выходе вырабатывает импульс, запрещающий прохождение счетных импульсов с генератора 15 через селектор 16 на вход счетчика 17 °
5 159 ходе импульс, разрешающий запись напряжения U в блок выборки-хранения
12. По окончании записи блок управления 14 формирует на выходе им- пульс, замыкающий электронный ключ
8, производя тем самым сброс интегратора 9, В начале третьего такта блок управления 14 формирует на втором выходе импульс, который открывает ключ
6, и на вход интегратора 9 поступает напряжение с выхода усилителя 10, В этот же момент блок управления 14 формирует на седьмом выходе импульс, по которому открывается селектор 16, и на вход счетчика 17 поступают счетные,импульсы с генератора 15, Когда счетчик 17 переполнится, на третий вход блока управления 14 поступает импульс переполнения со счетчика 17, по которому блок управления 14 снимет импульс с второго выхода, ключ 6 закрывается, интегратор 9 в этот момент заряжен до напряжения Uинтъи третий такт заканчивается, 6269
Таким образом ь ц dt л HHT2 ьэ
U и -Ц зв
5 Унт 6 ннтв.2
"инт 2 (4) 10
Так как временные интервалы t > и t
Э заполняются счетными импульсами генератора 15 с частотой Х, то
No
З
О (5) Их
t и
4 f0 (6) где И,N „- число импульсов соответ20 ственно в третьем и четвертом тактах интегрирования, Решая уравнение (4) относительно
П ннт
К.t
Ф ъ 11 нн1 g (7) с учетом выражений C 1), (2), CS ) (6 ):
ДС
N =-KN — -=N =-KN ( х ь T ь к (8) где — измеряемый фазовый сдвиг.
Выбирая значения К N ь кратными °
36, можно получить отсчет непосредственно в градусах.
40Фор мул а из обр
Цифровой низкочастотный фазометр, содержащий счетчик импульсов, два формирователя, два электронных ключа, 45 блок управления и генератор импульсов, причем входы формирователей являются входами фазометра, а выход первого формирователя подключен к первому входу блока управления, о тли.чающий ся тем, что, с целью повышения точности измерения фазового сдвига, в него дополнительно введены RS-триггер, источник опорного напряжения, интегратор, компаратор, два блока выборки-хранения, инвертирующий усилитель, два электронных ключа, временной селектор, при этом выход второго формирователя подключен к R-входу RS-триг1596269
Корректор О. Кравцова
ЮВ ВЮ ° ° ЮВМЭ ЮВ Ю ° Ф ЮЧ
Заказ 2907 Тираж 549 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 гера, S-вход которого подключен к выходу первого формирователя, выход источника опорного напряжения подключен к входу первого электронного ключа, выход которого подключен к входам интегратора и третьего электронного ключа, к выходам второго и четвертого электронных клю" чей, выход интегратора соединен с входами компаратора и блоков выборки-хранения, а также с выходом треть» его электронного ключа, выход первого блока выборки-хранения через инвертируниций усилитель подключен к входу второго электронного ключа, выход второго блока выборки-хранения
Составитель А.Орлов
Редактор Н,Горват Техред Л.Олийнык подкпючен к входу четвертого электронного ключа, первый, второй, третий- четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы блока управления подключены соответственно к управлякщим входам первого, второго, четвертого электронных ключей, второго и первого блоков выборки-хранения, третьего электронного ключа и временного селектора, второй, третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно к выходам компаратора, счетчика импульсов, RS-триггера, а генератор импульсов через временной селектор подключен к входу счетчика импульсов,
