Цифровой двухполупериодный фазометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 691777 (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 16.08.77 (21) 2 51 7876/18-2 1 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.79. Бюллетень М 38 (51)М. KJI °

G 01 R 25/08

Гасударственный нфинтет

СССР на делам наабратаннй н атнрытнй (53) УДК621.317..77(088.8) Дата опубликования описания 18.10.79 (72) Авторы изобретения

Н. П. Сухоставцев и П. И. Рябухин (71) Заявитель (54) БИФРОВОЙ ДВУХПОПУПЕРИОДНЫЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при построении точных фаэометров.

Известен способ построения точных фазометров, основанный на коррекции амплитудно-фазовой погрешности (А ФП), заключающийся в снятии амплитудно-фазовых характеристик тт -го числа образцов одной модели фаэометра, статистической обработке их, установления граничных интервалов (дисперсии), за которые не выходят значения АФП исследуемых фазометров и составлении графиков поправок, прилагаемых . ко всем фазометраМ данной модели (1).

Этому способу коррекции АФП свойственна очень большая трудоемкость и низкая точность, так как с помощью графиков поправок корректируется лишь усредненное значение АФП, полученное в ограниченном числе испытаний и на ог.раниченном числе образцов фазометра, кроме того, значение АФП фаэометра зависит от частоты его входных сигналовэ

i учитываемой в данном способе. Указанный способ не применим в случае asтоматических и»змереййй.

Также известно устройство с автоматической коррекцией.фазочастотной составляющей систематической погрешности фазовых измерений, содержащее входные устройства, фаэовременной преобразователь, времязадающее устройство, связанное с квантую1цим генератором и узлом управления, элемент И, соединенный с фаэовременным преобразователем, времязадаюшим устройством, узлом управления и счетчиком импульсов (2J.

Недостатком известного устройства является сложность и низкая точность, так как в них невозможна коррекция амплитудно-фазовой погрешности - доминирующей погрешности электронных фаэометров.

Белью изобретения является повышение точности измерений при одновременном упрощении устройства.

69i777

Для этого фазометр, содержащий входной блок, фазовременной преобразователь, времязадаюший узел, соединенный одним входом с квантуюшим генератором, вто-. рым — с блоком управления, а выходом— с элементом И, который вторым своим входом подключен к фазовременному преобразователю, третьим входом — к блоку управления, а выходом — к счетчику импульсов, снабжен последовательно соеди о ненными узлом анализа амплитуд и частоты входных сигналов, подключенным к

BblxogBM входного блока, управляемым усилителем, узлом управляемых RC фазо35 сдвигаюших делителей, двухканальным коммутатором и узлом электронных переключателей, связанным также с входным блоком, блоком управления и фазовременным преобразователем, при этом входы управ2О ления управляемых RC фазосдвигаюших делителей и двухканального коммутатора соединены с узлом анализа амплитуд и частоты входных сигналов и блоком уп равления, один из выходов узла управляемых RC фазосдвигаюших делителей подключеН также к узлу анализа амплитуд и частоты входных сигналов, второй выход которого соединен с двухканальным коммутатором и блоком управления, кроме того, он снабжен связанным с фазо временным преобразователем, времязадающим устройством и узлом управления тактируемым распределителем импульсов и.

-"сумматором, выходьг которого подключены к входам счетчика импульсов и блоку управления, а входы к выходам тактируемого распределителя импульсов.

Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит входной блок 1, узел анализа 2 амплитуд и частоты вход-ных сигналов, управляемый усилитель 3, узел управляемых ЯС фазосдвигающих делителей, двухканальный коммутатор 5Ä 45 узел 6 электронных переключателей, фазовременной преобразователь 7, времязадаюший узел 8, квантуюший генератор 9,, блок управления 10, элемент И 11, тактируемый распределитель импульсов 12, счетчик импульсов 13 и сумматор 14.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы U и Ц, разность фаз кото4 рых измеряется, с выхода входного бло- 55 ка 1, поступают через узел 6 на входы фазовременного преобразователя 7, сос тояшего из формируюших устройств и управляемого триггера, выходные импульсы которого с длительностью 1Ч, пропорциональной измеряемой разности фаз, поступают на элемент И 11. Стартовый импульс блока управления 10 разрешает формирование измерительного интервала времязадающему узлу 8, состояшему, например, из элемента совпадений, делителя частоты и RS триггера, устанавливая RS триггер в единичное состояние, и частота f квантуюшего генератора 9 через кв элемент совпадений времязадаюшего узла 8 поступает на вход элемента И 11.

Выходные серии импульсов М,у элемента

И 11, пропорциональные измеряемой разности фаз „, просчитываются счетчиком импульсов 13.

При отклонении амплитуды или частоты входных сигналов от стационарного состояния в узле анализа 2 амплитуд и частоты входных сигналов вырабатывается команда на перевод фазометра в режим коррекции, поступаюшая на блок управления 10, и управляюшее напряжение, поступающее на управляемый усилитель

3 и узел 4. С выхода узла анализа 2 на вход управляемого усилителя 3 поступает .больший по амплитуде входной сигнал. С. помощью управляющего напряжения, вырабатываемого в узле анализа 2 амплитуд и частоты входных сигналов, коэффициент передачи управляемого усилителя 3 и величина электронноуправляемых сопротивлений резисторов узла 4 изменяются до момента равенства входных и смоделированных сигналов. Резисторы дифференцируюшей и интегрируюшей цепей имеют одинаковый закон регулирования . По сигналу узла управления 10 узел 6 подключает входы фазовременного преобразователя 7 к выходам двухканального коммутатора 5, исходное положение которого определяется узлом анализа 2 амплитуд и частоты входных сигналов в зависимости от того, к какому сигналу

Lj или U подключен вход управляемого усилителя 3.

Стартовый импульс блока управления

10 разрешает формирование измерител ного интервала времязадаюшему узлу 8, в течение которого серии импульсов М, 4, пропорциональные разности фаз выходных сигналов RC пассивных фазоврашаюших делителей узла 4, с выхода тактируемого распределителя импульсов 12 в первом такте режима коррекции поступают на первый вход сумматора 14. В конце из

691777 мерительного интервала, определяемого появлением импульса на выходе делителя частоты узла 8, в сумматоре 14 накоплен код

Ф4П А п

Фчп АФП

Дополнительные фаэовые сдвиги вследствие неравенства элементов Rl и Р2. Cl и С2 -дЧ +дЧ, а также АЧ „ + дЧ 3» Ч» попарно равны и противоположны по знао ку, так как Ч -%„ =90, -Чц+ьЧ . -дМ =9о;

% 4» Ъ pт™м дат-диац -9О, 55

10 где tn = 0,3,2...- коэффициент фазоимпульсного преобразования, определяющий заданную точность и разрешающую способность фазометра

Ч и 9„- фазовые сдвиги, вносимые идеальными пассивными дифференцирующей и интегрируюшей RC це пями, для которых справедливы соотношения

Rl=R2=R; С1=С2=С, д М и дЧ ц — дополнительные фазовые сдвиги вследствие отклонения реальных величин 25 элементов пассивных цепей от идеальных значений; дЧ „П вЂ” фазочастотная поГрешйость (уходонуля) фазометра; д 0 „ — амплитудно-фазовая погрешность фазометра.

Далее во втором такте режима коррекции по сигналу блока управления 10 коммутируются пассивные фаэосдвигающие RC делители узла 4 таким образом, что пер- 35 воначальные функции этих цепей и их подключение не изменяются, Но дифференцирующая цепь при этом состоит из элеМентов С2, R2, а интегрирующая — из элементов К1, Сl. По стартовому импульсу 40 блока 10 вновь производится преобразование разности фаз выходных сигналовпассивных ЯС фазосдвигающих делителей в код Nq>, поступающий на второй вход сумматора 14 и суммируемый с кодом gq. 45

N =go (9 - +д -hq и О» Тз. что следует из известного равенства

arctg uu С с г tg

4 Ф

Суммарный код в сумматоре 14 равен

N =1O (18О 1 2д ФЧ +2ьЧ

В третьем такте режима коррекции по очередному стартовому импульсу блока

l0 в фазометре происходит преобразование длительности периода входной частоты в код, квантование интервалов Тв> в течение измерительного интервала осуществляется уменьшенной вдвое квантующей частотой. Серии импульсов МО,5 Т „ пропорциональные полупериоду входной частоты, с выхода тактируемого распреде.лителя импульсов R поступают на третий вычитающий вход сумматора 14. К конпу измерительного интервала остаточный код сумматора 14 равен к =»О (2 д чф,,п 1 2 ь ЧАФП1

Далее по сигналу блока 10 фазометр переходит в режим измерений, на входы фазовременного преобразователя 7 подключаются выходы входного блока 1 и в каждом измерительном цикле код сумматора

14 вычитается иэ. результатов иэмере ний, представляющих собой сумму фазовых узлов 2,. щ+ 2Ч + 2Ч,„„, так как фчп фазометр двухполупериодный. В узле индикации индицируется половинное значение разностного кода. В итоге в результаты измерений не входят систематические погрешности фаэометра и точность измерений значительно повышае вся.

В предложенном устройстве исключены все основные недостатки известных способов и устройств коррекции систематической погрешности электронных фазометров.

В результате коррекции фазочастотной и амплитудно-фазовой погрешностей точность фазометра определяется в основном случайной составляющей, имеющей малую величину. По сравнению с известными устройствами точность предложен-. ного фазометра повышается в. 50-100 раз в полном амплитудном диапазоне входных сигналов.

Формула изобретения цифровой двухполупериодный фаэометр, содержащий входной блок, фазовременной преобразователь, времязадаюший узел, 691777

03 иг

Составитель A. Старостина

Редактор Л. Гельфман Техред Л. Алферова Корректор E. Лукач

Заказ 6207/35 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мосува, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4 оединенный одним входом с квантующим генератором, вторым — c блоком управления, а выходом — с элементом И, который вторым своим входом подключен к фазовременному преобразователю, третьим 5 входом — к блоку управления, а выходом— к счетчику импульсов, о т л и ч а ю— щ.и и с я тем, что, с пелью повышения точности измерений за счет снижения фазо-амплитудной погрешности.с одновременным упрощением устройства, он снабжен последовательно соединенными узлом

" = аналиэа амплитуд и частоты входных сиг палов, подключенным к выходам входного

l5 блока, управляемым усилителем, узлом управляемых РС фазосдвигающих делителей, двухканальным коммутатором и узлом электронных переключателей,„связан-, ным также с входным блоком, блоком управления и фазовременным преобразовате20 лем, при этом входы управления управляемых RC фазосдвигаюших делителей и

" двухканальными.о. коммутатора соединены с узлом анализа амплитуд и частоты входных сигналов и блоком управления, один из выходов узла управляемых RC фазосдвигаюших делителей подключен также к узлу анализа амплитуд и частоты входных сигналов, второй выход которого соединен с двухканальным коммутатором и блоком управления, кроме того, on снабжен связанным с фазовременным преобразователем, времязадающим устройством и узлом управления тактируемым распределителем импульсов и сумматором, выходы которого подключены к входам счетчика импульсов и блоку управления, а входы к выходам тактируемого распределителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Галахова О. П. и др. Основы фазометрии. Л., "Энергия, 1976, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 518737, кл. G 01 R 25/00, 2 1 .06 .74.