Цифровой измеритель отклоненийфазовых сдвигов между двумя колебанияли1от номинального значения

 

О п И C А H И Е t»14324IS

Сои!з Советскик

Соц!!алистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

I !

is ) !. 1х,» и 01ã э,00

l

I 5 -" х ДК 62 31i.373 (088.8) ! !

1 (61) Зависимос оТ авт. свилсгельства— (22) Заязлепо 01.06.71 (21) 1666086 18-10 с и p i! с о е л, ! н с h 1! E. м 3 и я г к 11 ¹

Государственный комитет

Совета Министров СССР (32) П1з!!с,;и.с !—

Ои, бликс1иа !О 15.06.74. Б!Оллстс:: ¹ 22 по делам изобретений и открытий

Дата опубликования Опцсацц;. iu.L (72) Авторы

Н3О0РСТВННН

А. А. Осьминин, А. С. Лушников, П. Л. Глузман, M. Я. Мактас и A. C. Евплов (71) Заявитель

Ульяновский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЙ

ФАЗОВЫХ СДВИГОВ МЕЖДУ ДВУМЯ КОЛЕБАНИЯМИ

0Т НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ

Изобретение относится к области фазоизв1ер!ительной техии!ки и предназначено лля цифрового измерения отклонения сдвига фаз гармонических колеоаний от номинального значения.

Известно устройство, !предназначенное лля решения аналогичной задачи, в котором для повышения точности измерения отклонения сдвига фаз изсвестный .искомый угол приводят к нулевому углу путем п кратного двухканального ум!Пожения частоты и фазы исследуемых oHI íàëo!â, которые подают па входы нуль-инд!Пкатора фаз со стрело иным прибором.

Для повышения точности нзмесрения величины отклонения фазовых сдвигов от номиналь лого значения, предлагаемый цифровой изме ритель снабжен ча!статно модулированным генераторам !квантующих им!пульсов, частота модуляции которого много меньше частоты исследуемых сипналов, схемой совпа!дения, подсКЛ1аЧЕННОй аДНИ!М СВХаЛОМ ЧЕРЕЗ ПЕРЕСЧЕтНОЕ у!Стройство к генератору квантующих ихопульсо!в, другим — к формирователю,коротких импульсо!в одного из исследуемых сигналов, принятого за,опорный, а выходом — к управляющему триггеру, пересчетным устройством, подключенным входам к вышеназ!ванному генератору, а одним из !выходов — к измерителю времен!ного,интервала, соответствующего измерясчзму отклоцсц1.ю, Il блоку jt:äèê;töèH знака отклонения через вентиль. открывающщсся в момент лостижения выоранцой кратности частот, измерительной двухканальной схемой, причем выходы обоих каналов подключены к арифмстцчсскаму у трои.тзу, включающему схему соорки, подсоединенную одним входом и выходу осцсзцого канала через схему вычитания единицы, а зторым,вхо:zn» — к вентилю, один из вколов которого сослинец с,ра;ширителем, а второй через схе,з!у «ИЛИ» и схемы «И» — с двумя триггерам:1, счетные вхолы .которых подсоединены: олин — к выходу основного канала, второй— к выходу счетчика вычисления попра!вки.

Кроме того, лля ооесспечения индикации знака отклонения выхал формирую!пего устрОйстза си! Пала с исслсл1 емОЙ фазой пОделючен к индикаторам знаков отклонения «плюс» и «смшсус» через соопветствующие вентили, эторыс входы которых подключены к разным выходам триггера, один из входов которого нолключен к выхалу формирующего устройст.ва сигнала,,принятого за апорный, а второй— через вентиль к выходу пересчетцого устрой стваа. ,Предложенное устройство, позволяет повысить точность измерения отклонения Олвига фаз за счет того, что отклонение сдвига фаз

От номинального преобразуют во временной

j 324 j 8 здесь и E

lB арифметическом устройстве на основанш1 результатов изм ер ен i I!! по первому и IBTopo;i; ка1нала,м; — целые числа импульсов

1к!вантующего ге,!оратора, уложившихся соот1вез)спвенпо в интервалах

15Ip H К!бЧ интервал, соответству1огций этому отклонению, стробируют этот интервал и мпульсами нваптующего Генератора, источники,кото рого сменяются с целью установления кратности частот Гспсрат:ра и исследуемых колебаний в

;.1зухкп нальпс ч счегном устройстве, в одном ка)!алсB:ioòopoão производят расширение интервала в К раз, суммируют получегнпые последовательности импульсов в арифметическом устройстве, по выело!ду которого определяется абсолютная величина опклогнения фазового сдвига от поминального. Знак отклонеГн1я при этом определяется с помощью специального индикатора.

На чертеже прп ведена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя.

Здось об)озпа:!ено: 1 и 2 — формирующие устройства, 3 — частотно!мод лираван!ный генератор ивантуюгцих им пуг1ьссв, 4 — модулятор, 5 и 6 — схемы совпадения, 7 — 15 — триггеры, 16 — 24 — вентили, 25 — пересчстное устройство, 26 и 27 — сгхемы соор1ки, 28 и 29 — инд.)каторы знака о клонен!!11, 80— схегча расшире.!ия, 31 — схеча вычптани. . един11цы, 32 — 35 — счетчики вычисления Ноправки (пересчетные декады), 36 и 37 — noTепциальные схемы «И», 88 — потенциальная схеча «ИГ!И», 39 — 42 — индикаторы, 43 блок автоматики.

Для обсс!поучения цифровой 11н1дикацчи из...еряемое отклонение сдвига фаз,двух сипусоидальных ко cl)ai!HII от но1минального значения преобразуется во временной интервал

1бср„,„, пр0порциональный этому откл0:1ению, который за по;!ляется их!!пульсами квантуюгцего ге:!ератора.

Для достижения большей точности измере-!

1ня фазовых отклонений cTfpioáèðî!âàíèå ухазапного инте!) вяла производится:по двухкаi, IB.Iûloé схеме. При этом .во втором канале и „) с из водится р асширон не временного интернала ЫГр„,„ iв К раз с по следующим загполвением его импульсгмп кганту!овце"0 генератора, как в первом ка;!але. В а рифметичеоком устрой "пве производится ссвоку1пный анализ данных первого и второго каналов, причем резул: тат изме;)ения !!ах01. тся B виде cv)1)!?>i: б)Г,: „„,,; =-С d, 3611

""",,å С= . --- незультат пз:e;)OHия !и)

I основному (первому) кана ту. — поправка, оп рьдег1яем ая

К вЂ” коэффициент расшпре иг! временного ГнтерiBaла во втором канале;

Л вЂ” и:,сло импульсов .кванту)оп1е пс "ледовательности, укладывающихся в !!втер вале времени, равгном периоду исследуемых синусоидальных

10 оигн,алов.

Для облегченгия измерения (целью упроще.!:Iÿ арпфметичс;. кото и индикаторного устройства) частота кванту1ощего генератора дол)кпа быть такой, чтобы в од4!ом периоде исследуечых га рмо:1ическнх колеба!шй укладывало=ь определенное число периодов квантуюшей последовательности Л, кратное 36Г1.

Г1ри этом ка>кд1.!!! имиульс, зафгиксированпый в арифчетическом успройстве, будет свиде20 )6,> тсльствсBBTB О ф l3сво 0)1"-пГс В ."рад.

l л 1 0 - еОГ!счев!ия эт"! :) 3 с;!опия В И1)едг!аГас.,104 i м Гр01,ств и с,.io ьз1 е . ся час) От;.о мсл1 лире вап1.:ый генератор,квгпту1ощих импуль25 . з, частота повторения импульсов которого изменяется в задаваемых пределах по синусоидальному закону с частотой, много мень-! не!! частоты исследуемых сигналов. В TGT момецт, когда достигается указанная крат:locTB частот ивантуюгцего генератора и исслс усмого сипнала, прогизводинся изменение.

Исследуемые coèócîèäàëüíûå cHBHàëB. подаются раздельно 1!а формирующие устройства 1 и 2, на выходе которых вырабатываются импульсы в момент изменения поляр:!ссти вхс дных напря)кений с отрицательной па положительную — импульсы нулевой фазli. Ип ульсы с форчируюгцего устройства 2 .о iop:!ого синусоидального сипнала пода:отся

Гна схемы совпадений 5, б,и на вентиль 18.

Кроме того, на схему сан падения 5 по,oloTся иванту!0!цие импульсы с частотно-модулированног0 генератора 3. При этс|м модулято4„ром 4,Нро !зводится плачевное изменение частоты следования импульсов генератора 8.

При совладел)и! им пульса смены поляр н о спи c i B а н т 1. 1о ш и м 41) m y I boo u с р а б а т ь1 в а е т схема совпадения 5, выходной сигнал .которой

50 поребргсь)пает триггер 7, .при этом послед41н!"! снимает з;1!п ираю!цее на пряжение с !Be:)тиля

16. Им!пус!ьсы квантующей последовательности подаются на пересчетное устройспво 25, в котором прои.-:вс1дч!вся делание ча:-.тоты .ива лующей последовательно сти в Ь раз.

С выхс1да лересчетного ус))ройспва 25 импульсы пода:от я на схему сов!падения 6, иа кото-!

)ую пода!отся также импульсы смены поляр;-.асти ClilopHQI сгииусаидального напряжения, 60 а также па триггер 7, который, перебрасываясь, за пи!рает вент!иль 16.

il1ipH достижении требуемой кратности частот гвнерато!ра ивантующих !им!пульсов и исследуе1мого GHIHócoHäàëüíoãо сигнала прои1схо65 дит срабатывание схемы совпадения 6 и вы6 рабатывается импульс начала измерения, который подается на управл11юш11й триггер 8 и блок автох!Ятикп 48. Срабатывая, управляющий триггер 8 открывает вентили 17 — 19.

Через вентили 17 и 19 и|мпульсы номинального значения с пересчетного устройства

25 и смены полярности с формируlol!jcl0 устройсВва 2 поступают на схему сборки 26, которая формирует временной интер!вал, прспорцислальный величи I отклонения сдвлга фаз

От номиналbriîãо значения.

Кроме того, эти импульсы подаются в блок и:!дикяци и з||ака отклонения. Триггер 9 формирует импульсы, падаваемые на B=нтили 20 л 21. Если фазовый сдвиг сигнала U, меньше номинального (отрицательное отклонение), то им пульс нулевой фазы сигнала U, придет раньше импульса номинального значения и пройдет через вентиль 21, переороонт триггер

11 в состояние «1» и на табло индицируется

"H3K отклонения (— ). Б проти1вном случае (положительное опклонение) импульс нулевой фазы Ug пройдет через,вентиль 20 п перебросит триггер 10, на табло и ндицируется знак (+)

Через вентиль 18 .проходит импульс нулевои фаз|.1 LI и ставит в исходное состоян<ие т.ридигер 9.

Вреченной интервал Я<р„.„,, сфармированлый схемой сборки 26, измеряется на двухканальной схожее. Импульсы с ее вь|ходя псcT)лают ня счетный, вход з1риггера 12 и ня схему расширения 80, причем во втором дополнительном кяпяле кязянныи интР1звял расшир,яетсяя в К раз, а Окончательный результат н я ха|!11тс я 3 р»1 ф м етичеокл! уст)) о и тв 031 на ослава||ии данных обоих каналов.

Импульсы триггеров 12 и 18, соответст вующие вел!!ч1!ням Я<р„,,;, и 1хЯ;р,, „открыза|от,вентили 22 и 28 соот|ветст1венно. В результате с выхода вентиля 23 ю.п,;Ibcll ос;:=BIIoãо канала 1,0cïynàþò |на счетный вход триг гера 14,и ня схему вы в!Тания единицы

31. С выхсдя схемы 81 им пульсы поступают на схечч с00рК;1 2/, вь|ч1итая из р0 ynüònò3 е !Нн:I!Iy. Иа таб;о»1НД1»катаре<в 89, 40 и 41 высчитывается результат (— 1,..

»!.!!пульс!1 расширенного ка;|ала по."тупают на счетчик вь|чпсления,паправки 88 (нялри1мер, при К=10 3 качестве устройст ва 83 служит Одна декада с индикатарах!). С выхода счет|икя пспрявк11.з 10 раз,меньшее чисчо ,им ну IbcG!B поступает Н3 счет!Ный вход триггера 15. С: емы «1!» 85 |и 87 и схема «ИЛИ»

88 служат для управления вентилем 24, кото.рый производит добавление одного импульса к результапу 1!Ячере||ия по основному каналу — в счетч. !ки вычислен|!Я,поправки 82, 84 и 85. Импульсом доба вления единицы служит и a!Iyльс .Конца расш1!реннсго интервала.

В Очетч ики iB BHI! Icл е н||я n onrp 2BrKH 8, 84 п 33

5 !

i5

Зо

З5 ,i 0

4о

60 он дооавляется в том случае, когда состояние триггеров 14 и 15 од|лаково, и не добавляется в,противном случае.

Результат 1|змерен:|я .выовечнвается на табло нндикатоясз 89 — 42.

Блок автоматики залает щ!клнчпость изморения и ин дикации результата.

Предмет изобрст:11:::s«

1. Цифровой измеритель откло||еннй фазовых сдви.-ав между двумя колсоан;!ями от Номинального значения, co: BpIK3ùnè формирователи коротких импульсов, генератор квя11тующнх им пульсов, формирователь интервал;;з врсм "нн, пропорцисналь:ш|х фязовс|му сдвигу, стробирующпе устройства. арифметическое и щ|дпкатор<ное успройспзя, От.|ачаюшийая тем, что, с целью повышения точности измерения величины отклонения фазовых ,сдвигов от Hoilnn2лы!Ого значения, он снабжен частотно-моiëyлпрованныч генератором

-. зянтующнх ичлульсoB частота модуляции которого много меньше частоты исследуемых с|!гналов, схемой совпадения..подключенной од|ним входом че рез пересчетное устройство

K генератору квантуюших импульсов, друГl|М вЂ” К фСРМ!IPОВЯТЕЛ|0 КОРОЗ1КИХ ПМПУЛbCОВ одного нз исследуемых сигналов, принятого за слорный, а выходом — |к управляющему триггеру. Иересчетным у=тройством, .подключенным ,BхО l0. 1i,к НЫшен язв Я|11!Ому ГPHCp2ТОрh, 3 ОДНИх|

i:ç выходов — к,измерителю временного интерв3.13, соответствующего измеряемому отклоIIoHIIIo, и ОЛО ку ил ди к3ц ии зн 3 ка ОTKлоненl! я через вентиль, QTкрызающийся B момент достнжен .|я выбранной кратности частот, измерительной двух!канальной схемой, причем,вы;;-.,1,1 обсох каналов подкл|очены к арифметическол!у устро!1ству, вкл|оча!ощему схему сборКИ, ПОДСОЕД ИНЕННУЮ ОДНИМ ВХОДОМ К ВЫХОД

0cHGBH0l канала через схему зы-1, !та ния еди.ницы, а вторым входи! — к вентилю, од11Н из входа в которого соединен с расширителем, а второй — через схс|му «11,1И» и схемы

«И» — — с двумя триггерами, счетные входы которых,пс дсоедине:1ы: Один — к выходу основ|но"0 канала, второй — к выходу счегч|икя

ЗЫЧНСЛРН.-IЯ rnOHP2BKII.

2. Цифровой измеритель по и. 1, от.1!1чаюцайся том, чт",, с целью оэе;лечения индикации знака OrK,IO .IOHия, Зы Од фзрмир1 ющего чстрэйствя сн.-.|ала с нccледуемой фазой подкл|очен к индикаторам знаков отклонен|ия <<плюс» 11 «минус» через соответствующие вентил .*, вторые вхсды которых падкл!очены к ряз|ным выходам Врнгnера, один из

iBxoi30iB которого подключен к выходу форми1ру!Ощего устройспвя сигнала, лринятсго за опорный, а второй — через вентиль ск выходу пересчетпого устройства.

Редактор И, Шубина

Составит .",ь Л. У:тинова

Техред T. Курилко

Корректор !4. Сил кина

Заказ 424/900 Изд. ¹ !72! Тира и 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35 Раушская наб., д. 4/5

Тпп. Харьк. фил. пред. «Патент»