Способ измерения сдвига фаз
иоте
Союз Советских
Социалистических
Респуелик
ОПИСА Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зав .!Симов от 3ВТ. свидетельства
Заявлено 15.11.1971 (¹ 1631162i18-10) с присоединением заявки ¹ ——
Приоритет—
Опубликовано 12.ill.1973. Ьюл Icl OIII М 14
Дата опубликования описания 8Л И1. (973
М,Кл. 6 01r 25 04
Комитет оо делам изабретеиий и открытий ори Совете Министров
СССР
УДК 621.317.77 (088.8) Автор изобретения
В M Мусонов
Институт физики им. Л, В. Киренского
Заявитель
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ
Изобретение относится и области фазоизмерительной техники и может быть использовано при создании прецизионных цифровых фазометров с усреднением.
Известные способы измерения сдвига фаз между двумя колебаниями при помотци Uèôровых фазометров, основанные на подсчете числя квантующнх импульсов, сгруппированных и пачки, длительность которых npolTopll иональна измеряемому фазовому сдвигу и обратно пропорциональна ьястоте колебаний, xBðÿêTåðèçóþòñÿ большой погрешностью дискретного преобразования временных интервалов в цифровой код и нестабильностью пуска н окончания времени измерения.
Целью изобретения является повышение точности измерения фазовых сдвигов и сокр",— щение времени измерения ня низких частотах.
:>то достигается тем, что передний фронт llep,oro квантующего импульса синхронизуют отI:oñIITåëüèî момента начала времени измерения, частоту генератора квянтуюгцих импульсов ударного возбуждения автоматически подстраивают так, чтобы за время измерения на формирование пачек поступало Л импульсов, передний фронт (%+1) -го импульса путем плавной автоматической подстройки частоты генератора квантующих импульсов синхронизуют относительно момента окончания времени измерения, а формирование нзмерительного времени производят путем деления частоты входного сигнала в целое число раз (К), причем К выбирают не имеющим общего кратного с М, кроме единицы. Это позволяет полу5 чать многократное квантование временных интервалов, близкое к оптимальному, при котором погрешность дискретного преобразования временных интервалов в цифровой код обратно пропорциональна количеству усредняемых периодов входного снпшля (К). Формирование же измерительного времени, равного
Т = К1». (где 1»..- — период колебаний входного сигнала), практически устраняет погрешность, связанную с произвольностгно пуска н окончания времени измерения.
На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации опнсывяемогo спосооя.
Схема состоит пз преобразователя сдвиг
2я фазинтервал времени I, делителя частоты 2, генератора ударного возбуждения 3, схемы цифровой автоподстройкн частоты 4, схемы плавной подстройки частоты 5, каскадов совпадения б, 7 и 8, счетчика 9 и олока явтом:25 TIIKII 10.
Устройство работает следующим образом.
Фазовый сдвиг между двумя колебаниями подается на входы а и б и преобразуется во временной интервал, который поступает на каскад
30 совпадения 6. Одновременно короткие импуль373645 сы, соответствующие переходам через нуль одного из входных колебаний (например, в начале положительного полупериода) поступают
»а вход делителя частоты 2 с коэффициентом деления К. Прямоугольные импульсы, длительностью Kt, поступают на вход генератора 3, выполненного по схеме ударного возбуждения, что обеспечивает синхронизацию пе )едl
»его фронта первого квантующего импульса относительно переднего фронта выходного импульса делителя частоты, определяющего время измерения. Задним фронтом прямоугольного импульса делителя 2 с задержкой, обеспечивающей прохождение следующего квантующего импульса, после окончания времени измерения, производится срыв колебаний генератора 3, охваченного схемой цифровой автоподстройки частоты 4, которая устанавливает частоту генератора так, чтобы на его выходе за время Т* появилось ровно N квантующих импульсов. После этого включается схема плавной подстройки частоты 5, обеспечивающая положение переднего фронта (У+1) -ro импульса примерно на таком же расстоянии относительно заднего фронта прямоугольного импульса делителя 2, на каком находится от него передний фронт первого квантующего импульса. Квантующие импульсы с генератора 8 через каскад совпадения 7 подают на вход каскада совпадения 6, с выхода которого через каскад совпадения 8 — на счетчик 9. В то время, когда схемы 4 и 5 подстраивают частоту генератора 8, каскад совпадения 8 открыт, и
»а счетчике 9 производится запись поступающих импульсов и сброс непосредственно после измерения. По окончании подстройки частоты схемой 5 на выходе этой схемы, после очередного измерения, появляется выходной импульс как результат совпадения (Л +1)-го импульса и импульса, задержанного на время 1 относительно заднего фронта измерительного строба (где t выбирается равным времени задержки первого квантующего импульса относительно переднего фронта измерительного строба). Выходной импульс совпадения поступает на запуск реле времени блока автоматики 10„которое закрывает каскад совпадения 8 и запрещает сброс счетчика 9, обеспечивая съем результата измерения.
При выборе N =360 10" можно получить отсчет фазового сдвига в градусах и долях градуса. Коэффициент К делителя частоты 2 определяется частотой квантующего генерато5 ра, частотой входного сигнала и выбранной величиной N. При V=360 10" величина К не должна быть кратной 2, 3 и 5. Выбирая К=-7, 11, 13, 17, 19 и т. д., можно получать равномерное распределение фазы квантующих импуль)0 сов относительно начала квантуемых временых интервалов в течение времени измерения, что обеспечивает минимальную погрешность г преооразования временных периодических интервалов в цифровой код. !
5 Описываемый способ позволяет также производить измерение фазовых сдвигов за один период, что приводит к существенному уменьшению времени измерения при низкой частоте входного сигнала, а также к упрощению уст20 ройства, реализующему этот способ ввиду исключения делителя частоты и схемы плавной регулировки частоты.
Предмет изобретения
25 Спосоо измерения сдвига фаз между двумя колебаниями, основанный на подсчете числа квантующих импульсов, сгруппированных в пачки, длительность которых пропорциональна измеряемому фазовому сдвигу и обратно про30 порциональна частоте колебаний, которые подают на вход счетчика за определенное измерительное время, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов, первый квантующий импульс
35 синхронизуют относительно момента начала времени измерения, частоту генератора квантующих импульсов, выполненного по схеме ударного возбуждения, автоматически подстраивают так, чтобы за время измерения на
40 формирование пачек поступало У импульсов, (N+1) -ый импульс квантующей последовательности путем плавной автоматической подстройки частоты генератора синхронизуют относительно момента окончания времени изме45 рения, а формирование измерительного времени производят путем деления частоты входного оигнала в целое число раз (К), причем К выбирают не имеющим общего кратного с N, кроме единицы.
373645
Составитель А. Изюмов Редактор С. Хейфиц
Техред Л. Богданова
Корректор Е. Талалаева.Обл. тип, Костромского .управления издательств, полиграфии н книжной торговли
Заказ 2519 .Изд. 7№ 1280 Тираж 755 Подписное .ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, К-З5, Раушская наб., д. 4/5
