Цифровой усредняющий измеритель фазы

 

363044

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Социалистическиз

Респуелин

Зависимое от авт. свидетельства №

М, Кл, G Olr 25/04

Заявлено 03.1Х.1970 (№ 1471647/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по лелем изооретений и открытий при Совете йлинистрае

СССР

УДК 621.31?.77(088.8) Опубликовано 20.Х!!.1972. Бюллетень № 3 за 1973

Дата опубликования описания 20.11.1973

Автор изобретения

Л. Д. Кислюк

Заявитель

8;СО С31P q

ЦИФРОВОЙ УСРЕДНЯЮЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ гь-;тп::;."- =,.1л ь л у

j= I

20 ср

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых измерителях фазы периодических сигналов.

Известен цифровой фазометр, содержащий преобразователь принимаемого синусоидального сигнала в прямоугольное колебание, формирователь импульсов фронтов прямоугольного колебания, формирователь измерительного импульса длительностью, равной задержке импульса фронта относительного опорного импульса, генератор импульсов заполнения, формирователь точки импульсов заполнения в количестве, пропорциональном длительности измерительного импульса, формирователь измерительного интервала из и периодов повторения опорных импульсов, счетчик импульсов заполнения и усреднитель за тт периодов.

Известный фазометр характеризуется большой погрешностью измерения из-за случайных смещений импульсов фронтов.

Цель изобретения — повышение точности измерения среднего значения фазы в условиях искажений типа случайного смещения импульсов фронтов.

Для этого предлагаемый фазометр снабжен коммутатором формирователя пачки импульсов заполнения и определителем разности чис2 ла опорных импульсов и импульсов фронтов, вход сложения которого соединен с выходом генератора эталонных импульсов через формирователь опорных импульсов, а выход вычита5 ния — с выходом формирователя импульсов фронтов, при этом управляющие входы коммутатора формирователя пачки импульсов заполнения подключены к выходам состояния определителя разности, а выходы — к входам

10 записи чисел блока усреднения, соответствующих величине разности.

Определитель разности числа опорных импульсов и импульсов фронтов измеряют время между каждым /-ым импульсом фронта при15 нимаемого сигнала и (-ым опорным импульсом S, причем S; может быть как положительным, так и отрицательным. Затем определяют среднее значение фазы где n=Tf — число опорных импульсов в измерительном интервале Т;

j — частота опорных импульсов; (х), . — значение х по модулю И;

30 N дискретность измерения фазы.

363044

20

fa(t) dt

25 и lV

Для упрощения вычисления cp,р вместо суми мы Х S. определяют равную ей величину

f=-1

Л (t) dt, где At=ml — nl, т, — число опоро ных импульсов, n< — число импульсов фронтов измеряемого сигнала, попавших в интервал времени 0 — t, a время t принимает ряд дискретных значений, отстоящих один от другого

1 на величину

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь 1 импульсов фронтов; определитель 2 разности числа опорных импульсов и импульсов фронтов, состоящий из трехразрядного реверсивного счетчика 8, сумматора 4 по модулю 2, ячейки «И» 5; генератор 6 опорных импульсов, содержащий задающий генератор 7, формирователь 8 опорного сигнала, делитель 9, триггер 10 и ячейки «И» 11; коммутатор 12, состоящий из ячеек 13, 14 и 15 совпадения; блок 16 усреднения с разрядами (триггерами) 17, 18 и 19, содержащий ячейки «ИЛИ»

20 и 21, ячейки «И» 22, 23 и 24, и инвертор 25.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал поступает на формирователь 1 импульсов фронтов. В моменты, соответствующие нулевой фазе сигнала, на выходе формирователя выдается импульс

1 фронта длительностью 6=, где f — чаФ/ стота измеряемого сигнала, который поступает на вход вычитания определителя разности. На вход сложения определителя разности с генератора 6 проходят опорные импульсы длительностью 6 и частотой f. Определитель разности в момент t вырабатывает на своем выходе сигнал Л, соответствующий разности числа поступивших на его входы опорных импульсов ml и импульсов фронтов п . Так как

1 -ный импульс фронта не может отставать или опережать опорный импульс более чем на два периода —, то величина Л может принимать

t значения только из ряда (— 2), (— 1), 01, 2.

На чертеже показан определитель разности, выполненный на основе трехразрядпого реверсивного счетчика 8, на вход знака которого подан импульс фронта. Опорный импульс и импульс фронта через сумматор 4 по модулю

2 поступают на потенциальный вход ячейки 5

«И», на импульсный вход которой с генератора эталонных импульсов подается короткий импульс заполнения с частотой Nf, совпадающий с серединой опорного импульса. Сумматор 4 обеспечивает нормальную работу счетчика 3 при совпадении моментов прихода импульса фронта и опорного импульса. Выход

З5

4 ячейки 5 «И» подключен к счетному входу счетчика 8. В момент начала интервала измерения фазы, который определяется импульсом установки, поступающим на вход устройства

8„, счетчик 8 устанавливается в состояние 010, что соответствует Л=О.

По мере прихода опорных импульсов и импульсов фронтов состояние счетчика 8 меняется, принимая значение 000 (Л= — 2), 100 (Л=

= — 1), 110 (Л= 1), 001 (Л=2). Выходной сигнал со счетчика снимается по трем цепям, соответствующим выходам единиц младшего, среднего и старшего разрядов. Для использования в блоке 16 усреднения суммирующего (нереверсивного) счетчика на его вход подается функция Л" (t) =Л(t)+2, которая принимает значения 0 — 4. Такая подстановка возможна, так как т Ь (t)dt о

Коммутатор 12 обеспечивает прохождение импульсов заполнения с генератора 6 на такой вход записи блока 16 усреднения, чтобы его показания увеличились на число Л"(t), находящееся в реверсивном счетчике 8. Если в реверсивном счетчике находится число 100, 010 или 001, что соответствует значениям

A(t), равным 1, 2 или 4, то по распределительным цепям поступает разрешающий потенциал па ячейки 13, 14 или 15 совпадения коммутатора 12 соответственно. На другие входы ячеек 18, 14 и 15 подаются импульсы заполнения. Выходы ячеек 18, 14 и 15 подсоединены соответственно к входу разряда 17, к входу разряда 18 через ячейки «ИЛИ» 20 и

«И» 22 и к входу разряда 19 через ячейку

«ИЛИ» 21 счетчика блока 16 усреднения, общий коэффициент деления которого равен Л и.

Если в реверсивном счетчике 8 находится число 000, то все ячейки коммутатора заблокированы, поэтому число в блоке 16 усреднения остается неизменным.

Если в реверсивном счетчике имеется число

3 (состояние 110), а разряд 17 находится в состоянии О, то при поступлении импульса на счетный вход разряда 17, на его выходе импульс отсутствует. Тогда для увеличения на 3 числа в блоке усреднения допустима подача импульсов сразу на счетный вход разрядов

17 и 18.

Если в реверсивном счетчике имеется число

3, а разряд 17 находится в состоянии 1, то для увеличения на 3 числа в блоке 16 переводят разряд 17 в состояние 0, а на счетный вход разряда 19 подается импульс. Для записи числа 3 служат ячейки «И» 28, 24 и инвертор 25.

К входам ячейки «И» 28 подсоединены выходы «1» и разряды 17 и 18 реверсивного

363044

Составитель А. Изюмов

Техред Т. Миронова

Редактор T. Иванова

Корректоры: Е. Миронова и Н. Стельмах

Заказ 304!Н Изд. № 62 Тираж 404 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва,,Ж-35, Раушская наб., д. 4i5

Типография, пр. Сапунова, 2 счетчика 3 и выход «1» разряда 17 блока lб усреднения. Если в реверсивном счетчике находится число, отличное от 3, то на выходе ячейки «И» 28 присутствует уровень О, который блокирует ячейку «И» 24 и через инвертор 25 держит открытой ячейку «И» 22, благодаря чему обеспечивается нормальная запись чисел 1, 2 и 4 в блок усреднения. Если в реверсивном счетчике находится число 3, а в разряде 17 записан О, то также обеспечивается нормальная запись счетных импульсов в разряды 17 и 18 блока усреднения. Если в разряде 17 находится 1, то на выходе ячейки «И»

28 присутствует уровень 1. Поэтому ячейка

«И» 22 блокируется, и импульс с выхода ячейки «ИЛИ» 20 проходит не на счетный вход разряда 18, а через ячейки «И» 24 и «ИЛИ»

21 на счетный вход разряда 19 блока усреднения.

По окончании интервала измерения со старших S разрядов счетчика блока усреднения (5= log>N) на выход устройства проходит результат измерения средней фазы принимаемого сигнала. Сброс счетчика блока усреднения производится импульсом установки.

Для формирования интервала измерения, опорных импульсов и импульсов заполнения служит генератор б, состоящий из задающего генератора 7 частоты fN, соединенного с формирователем 8 опорного сигнала (делитель на

N), выход которого подсоединен к делителю 9 (коэффициент деления и). Триггер 10 формирует потенциал, равный длительности интерваи ла измерения Т= —, для чего на него подаютУ ся импульс установки и импульс с выхода делителя 9. Выход триггера 10 подсоединен к потенциальному входу ячейки «И» 11, другой вход которой связан с выходом задающего генератора 7.

10 Предмет изобретения

Цифровой усредняющий измеритель фазы, содержащий формирователь импульсов фронтов, формирователь пачки импульсов заполне15 ния, блок усреднения и генератор эталонных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения среднего значения фазы в условиях искажений типа случайного смещения импульсов фронтов, он

20 снабжен коммутатором формирователя пачки импульсов заполнения и определителем разности числа опорных импульсов и импульсов фронтов, вход сложения которого соединен с выходом генератора эталонных импульсов че25 рез формирователь опорных импульсов, а выход вычитания — с выходом формирователя импульсов фронтов, при этом управляющие входы коммутатора формирователя пачки импульсов заполнения подключены к выходам

30 состояния определителя разности, а выходы— к входам записи чисел блока усреднения, соответствующих величине разности.