Цифровой фазометр
Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в частности, для измерения сдвига фаз в условиях мощных импульсных воздействий Цель - повышение точности измерения Цифровой фазометр содержит генератор 1 импульсов, преобразователь 2 фазовый сдвиг-код, преобразователь период-код, делитель 4 частоты , анализатор 5 распределения, блок 6 деления на константу, формирователь 7 управляющих сигналов, логический блок 8, трехканальный мультиплексор 9, вычитатели 10, 11 и 12, умножители 13 и 18, блок 14 деления, сумматоры 15 и 17 и блок 16 генерации Цель достигается за счет дополнительного статического анализа результатов единичных измерений в течение времени измерения по спиральному апюритму 2 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ социллистических
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 25/00
ГОСУДЛРСТОЕННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (::
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4697739/21 (22) 29.05.89 (46) 15.10.91. Бюл. N. 38 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.В,Петров и A.Â.Ñûñîëÿòèí (53) 621.317,77 (088.8) (56) Галахова О.П. и др. Основы фаэометрии.
Л.: Энергия, 1976, с. 255.
Авторское свидетельство СССР
М 1553921, кл, G 01 R 25/00, 06.07 88. (54) ЦИФРОВОИ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в частности, для измерения сдвига фаэ в условиях мощных
Изобретение относится к измерительной технике, в частности для измерения разности фаз между двумя сигналами одинаковой частоты.
Цель изобретения — повышение точности измерения при больших импульсных помехах.
На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового фаэометра на фиг, 2 — диаграммы, иллюстрирующие принцип работы фаэометра в сравнении с известными.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения: P — содержимое кванта с максимальной вероятностью на выходе анализатора распределения; Ра-1, Ра+1 — вероятности в квантах анализатора распределения смежных с максимальным квантом; Ра+9 - содержимое кванта, вызванного импульсной помехой; д = 1 — размер интервала (кванта) в анализаторе распределения; C< — ко„, SU „„1684713 А1 импульсных воздействий. Цель — повышение точности измерения. Цифровой фазометр содержит генератор 1 импульсов, преобразователь 2 фазовый сдвиг-код, преоб разо вател ь период-код, дел итель 4 частоты, анализатор 5 распределения, блок 6 деления на константу, формирователь 7 управляющих сигналов, логический блок 8, трехканальный мультиплексор 9, вычитатели 10, 11 и 12, умножители 13 и 18, блок 14 деления, сумматоры 15 и 17 и блок 16 генерации, Цель достигается эа счет дополнительного статического анализа результатов единичных измерений в течение времени измерения по спиральному алгоритму. 2 ил, синусная составляющая ДПФ преобразования в известном фазометре; C)s — синусная составляющая ДПФ преобразования известного фаэометра: p,Р— сдвиг фаэ, измеренный фаэомегром среднего значения (с постоянным измерительным временем);
mod — парабола, интерполирующая три смежных кванта анализатора распределения, максимум которой соответствует результату измерения в цифровом фаэометре.
Устройство содержит генератор 1 импульсов, выход которого соединен со входами преобразователя 2 фазовый сдвиг — код, преобразователя 3 период-код (ППК) и делителя 4 частоты, анализатор 5 распределения, входы которого соединены соответственно с выходами блока 6 деления на константу, преобразователя 2 фазовый сдвиг-код и формирователя 7 управляющих сигналов, а выходы — соответственно со вхо1684713 дами логического блока 8 и трехклнлльного мультиплексора 9, другим входом соади<<енного с выходом логи 10 соединен со входом умножигег<я 13, Вгорой вход которо-о соеди<<а 1i и 12. Входы блока 16 индикации соединены с выходами формирователя 7 сумматора 17. первый и второй входы которо о coog<3нены соогоетсг<<е<и<о с выходами блока 14 деления и логи«еckoro блока 8. Вход умt<0жителя 18 соединен с выходом сул.млтор,3 15, а выход — с другим входом блока !4 делания, Б <орой
Устройс<но рлботает следующим обрл эом, Импульсы высокой члстоты от <ен .раторл 1 имиульс0н через дел»гель 4 «лстоты поступают 3<а вход форм<<рон<<таля 7 упрлвляющих си«<ллон, который нырлбатынаег уиранляющ»е импульсы, эа LBIQLI »; <д11 ка ци и, За время измара«LI 3 н каждом пар<<оде НХОДНОГО ф<33OMofggiIL Форм<<рова<ель 7 управляющих c Импульсы, иоступлющиа нл вход анализатора 5 распределения с выхода форл<ироваталя 7 управляющих сигнало,,<мают длительность т< -оремя накопления гис101 pBммы в анализаторе 5 распределвния; И<.<пульсы, иос<уиающие 1<а упраоля<ощий вход логического блока 8 с выхода фор5 мирователя 7 упранляющиx сигналов, формирую< ся ио спаду импульса длителы<ос < ью г< и име<о l д<<ителы<ость lg, о течение которой логический блок 8 выделяет адрес к<3<3«тл н анализатора 5 рас<<ределеtU ния, Трехканальный мультиплексор подключает выбранные три кванта к соответствующим Bbl÷èñëèòåëüíûì блокам комбинационного типа (длительность т выбирается достаточной для выполне1 ния указанных ны«ислигельных операций "оответстну<ощими блоками предложенного устройства); lI Длигельности ил113ульсов t! т2 <з выбира<отся в злнисимости от требуемого вре25 мани измерения, врел<ени индикации и быс<родейс3гвия блоков, выполняющих указанные преобразования. Выходные коды Bi t1л выход<<к II<3cnefyt<его устанавливается сод
Бы <итлтель l0 формирует разность 40 между двумя крайними квантами(Р <3- Ра-1), BtI«итатели 11 и 12 формируют разности между централы<ым квантом и крайними(Ра - Р1 3) И (Р - Pail) СООтВЕтСтВЕННО. ПОСЛЕДНИЕ сумл<ируются н первом сумматоре-15, после чего сумма удна<<нлется умножителем 18 и поступает н кл«астве делителя на вход блока 14 деления. Разность с выхода оычитателя 10 умножлется о умножителе 13 «а размер кванта д, поступающий с выхода блока 6 деления на константу и передается в качестве делимого на вход блока 14 деления, Выходной код последнего суммируется но втором сумматоре 17 с номером кванта (адреса), посту <ающего с логического блока 8, и передается «В и<<формлц»онный вход блока 16 индигации. Таким образом, на выходе сумматора 17 формируется более точное значение иэме1684 13 ряемого сдвига фаэ в соответствии с алгоритмом, описываемое следующим выражением В этом случае результат измерения серийно выпускаемого фазометра Ф2-28, измеряющего среднее значение составляет Рср = 2, 1 ! 1=0 =0 1200 0 + 1100 1 + 1100 359 + 200 90 «13 40 1200 + 1100 + 1100 + 200 () Погрешность известного устройства определим через квадратурные составляющие согласно алгоритму его работы: 45 (4) 1" — 1 (т Сь= — g Р; sin (1) =3,3с К 0 1 К Погрешность предлагаемого устройства можно определить. исходя иэ условия, что выражение(2) на выходе трехканального мультиплексора будет иметь вид: Ра = 1200 Р +1 = 1100 при а=0 (5) P — 1 =1100 Тогда согласно (1, учитывая. что гт = 1 о 55 (Р,+1 — Р.— 1) mod =а +— 41 I a — 1) 5 mod =а+ — 1 l )+ Ра "а+1 ) (1) где а — адрес (номер) кванта анализатора распределения, соответствующий максимальному значению вероятности попада- 10 ния Ра; Ра-1, Pa+1 — СОСЕДНИЕ адрЕСа КВаНтОВ анализатора распределения смежные с модельным P, д = 360 /К вЂ” размер кванта анализато- 15 ра распределения; К вЂ” число квантов анализатора распределения, на которое делится диапазон измерения сдвига фаз, Пусть при нулевом сдвиге фаз сигналов 20 в результате наложения на полезный сигнал флуктуационных и импульсных помех содержимое на выходах анализатора распределения после 3600 преобразований фазовый сдвиг-код за время измерения при- 25 няли следующие значения (фиг. 2) 1200 при I 0 1100 при I = 1 P! = 100 при = 350 200 при = 90 (2) 30 0 при остальных I, 1 /1100 — 1100, =0+— — 0 2 ((1эх! — 1100 $ -> (1? 00 — 11 ) ) (6) Сравнивая результаты P). (4) «(6) можно сделать вывод о суьцественно л пре«муществе предложенного цифрового фаэометра в указанных условиях. Цифровой фазометр имеет повышенную точность при больших флуктуациях фаэ сигналов и импульсных помехах, Реализация этого устройства расширяет сферу возможного применения цифрового фазометра, особенно в ycr овиях мощных импульсных помех, что обеспечивает его экономическую эффективность. Предложеннь1й ц«фровой фаэометр реализован в фазоиэмерительной с«стеме на основе микроЭВМ, используемой для «змерения сдвигов фаэ сейсмических сигналов. Эта фазоиз лерительная система сохраняет работоспособность- в условиях резких флуктуаций фазы си нала, при которых наиболее распространенный современный цифровой фазометр, реал«эованныи с постоянным измерительным временем Ф2-28, уже не работоспособен, а известное устройство имеет существенную погрешность. Формула vçoáðåòå««ÿ Цифровой фазометр, содержагций преобразователь фазовый сдвиг-код. первый информационный вход которого подключен к источнику фазомодулированного сигнала, второй информационный вход подключен к источнику опорного с«гнала, тактовый удод его подключен к выходу генератора «мпульсов. последний через делитель частоты подключен к входу формирователя управляющ«х СИГНаЛОВ, ВЫХОД ПрЕОбраэОВатЕЛ11 фаЭОВЫй сдвиг- код подключен к первому входу анализатора рапределе1 «я. второй вход последнего подключен к первому выходу формирователя управляющих с«гналов, третий вход анализатора распределения через блок деления на константу и преобразователь период-код подключен к источнику опорного сигнала, второй вход преобразователя период-код подключен к выходу генератора импульсов, второй выход формирователя управляющих сигналов подключен к управляющему входу блока индикации, отличающийся тем, чго. с целью повышения точности измерения при больших импульсных помехах, в него введены логический блок, трехканальный мультиплексор, три вычитателя, два сумматора, два умножителя и блок деления, причем к выходам анализатора распределения подключены информационные входы трехканального мультиплексора и логи1еско о блока, управляющий вход последнего подibH1713 ключен к третьему выходу формирователя управляющих сигналов, выход логического блока подключен к адресному входу трехканального мультиплексора, первый выход последнего подключен к отрицательным входам перво о и второго вычитателей. второй выход — к положительным входам второго и третьего вычитателей, третий выход трехканального мультиплексора подключен к положительному входу первого и отрицательному входу третьего вычитателей, выходы второго и третьего вычита1елей через rl рвый сумматор и второй умножигель подключены к первому входу блока деления, второй вход которого через первый умножиГЕПЬ ПОдкПЮЧЕ.1 К ВЫХОду НЕрВО Э Bbl×ËÃàiL5 ля, а другой вход первого умножигепя подключен к выходу блока деления на константу, выход блока деления через второй сумматор подключен к информационному входу блока индикгл1ии, э дру ой вход вто10 рого сумматора подключен Y выходу логического блока.
