Цифровой интегрирующий фазометр

 

Союз Советских

Соцнапнстнческнх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280379 (21) 2742745/18-21 {St) HL

G 01 R 25/00 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Государственный комитет ссс р ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 280281 Бюллетень t49 8

{53) УДК 821 317.77(088,8) Дата опубликования описания 2 В028 1 (72) Авторы изобретения

В.В. Красников и R.М. Лернер (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОИ ИН1Е1 РИРУЮЩИЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к фаэоизме рительной технике и предназначено для измерения разности фаз гармони ческих сигналов и радиоимпульсных сигналов при наличии гармонического напряжения с частотой заполнения радиоимпульсов,фаза которого произволь-. на.

Известен интегрирующий цифровой фазометр,содержащий два усилителя-ограничителя,триггер сложения, генератор квантующих импульсов, триггер пуска, две схемы совпадения и счетчик 11 .

Известен также цифровой фазометр t5 с постоянным измерительным временем, содержащий входной коммутатор,усилителй-ограничители, триггер, схему совпадения, управляющее устройство и счетчик импульсов (2 . 20

В этих фазометрах за счет усреднения результатов измерения за достаточно большое число периодов исследуемого напряжения обеспечивается получение высокой точности. Однако они обеспечивают измерение сдвига фаз только непрерывных сигйалов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей цифрового интегрирующего фазометра за счет 30 обеспечения измерения сдвига фаэ радиоимпульсных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в известный фазометр,содержащий триггер сложения, выход которого соединен с первым входом первой схемы совпадения, выход"„.которой через счетчик импульсов соединен с первым входом триггера пуска, выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадения, второй вход которой соединен с генератором квантующих импульсов,а выход соединен со вторым входом первой схемы совпадения,два усилителя-ограничителя, введены два временных селектора,два формирующих устройства,два счетчика, элемент ИЛИ и последовательно соединенные линия задержки и триггер блокировки, выход которого соединен с первым входом триггера пуска, второй вход которого соединен со входом линии задержки и выходом элемента ИЛИ,входы которого через счетчики соединены с выходами формирующих устройств, входы которых соединены со вторыми выходами временных селекторов, первые выходы которых соединены со входами триггера сложения,а входы - с выходами усилителей-ограничителей,а также тем, 808966 что временные селекторы состоят из последовательно соединенных формирователей счетчйков задержки и триггеров стробирования,соединенных по второму входу через счетчики длительности со схемами совпадений, соединенных по первому входу с электронными ключами,а по второму - с Формирователями,входы которых подключены к выходам усилителей-ограничителей.

На Фиг.l изображена структурная схема фазометра;на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифровой фазометр содержит усилители-ограничители 1 и 2,временные селекторы 3 и 4,триггер 5 сложения, схемы 6 и 7 совпадения, генератор 8 квантующих импульсов, счетчик 9 квантующих импульсон„триггер 10 пуска, формирующие устройства ll и 12,счетчики 13 и 14,элемент ИЛИ 15,линию 16 задержки и триггер 17 блокировки, Временные солекторы состоят из формирователей 18 и 19,счетчиков 20 и 21 задержки, триггеров 22 и 23 стробиро- вания,схем 24 и 25 совпадений, счетчиков 26 и 27 длительностей и электронных ключей 28 и 29.

Фазометр работает следуюцим образом.

Сдвинутые по фазе последовательности радиоимпульсов с выходов усилителей-ограничителей 1 и 2 (фиг.2а и фиг.2б) поступают на входы временных селекторов 3 и 4,осуцествляюцих

Формирование на первых выходах импульсов стробирования (фиг.2в и фиг.2г),а на вторых выходах соответстнуюцих им во времени стробиронанных радиоимпульсов (фиг.2д и фиг.2е).

Стробированные радиоимпульсы опрокидывают триггер 5 сложения,на выходе которого образуется последовательность пачек прямоугольных импульсов с длительностью,равной временному сдвигу между исследуемыми напряжениями (фиг.2ж).

На вход формируюцих устройств 11 и 12 поступает последовательность импульсов стробирования с первых выходов временных селекторов 3 и 4. На выходах формирующих устройств ll u

12 образуется соответствующая передним и задним фронтам импульсов стробировакия последовательность пар импульсон (фиг.2л и фиг.2м) которая йодсчитынается счетчиками -13 и14 импульсов. Импульсы с выходов счетчиков 13 и 14 (Фиг.2н и фиг.2о) суммируются элементом ИЛИ 15 н прямоугольный импульс (фиг.2п),по заднему фронту которого триггер 10 запуска и, через линию 16 задержки,триггер 17 блокировки устанавливаются в исходное состояние.

При включении сигнала пуска фазометра () (фиг.2с) триггер 17 блокировки опрокидывается, подготавливая фазометр к процессу измерения, который

5О

Величина емкости счетчика 9 должна быть кратна 360о,тогда показание счетчика 9 будет пропорционально сдвигу фазы (например если Н=З;К=30, M=40, то Ч„.ча=3600}

Разрешающая способность фазометра зависит от коэффициента умножеФО ния частоты К и от числа радиоимпульсов И,подлежащих усреднению. Усреднение погрешности измерения происхо=дит при наличии модуляции фазы, квантующих импульсов низкочастотным нап65 ряжением, В этом случае погрешность

)0

f5

45 начинается по заднему фронту очередного импульса с выхода линии 16 задержки. Триггер 17 блокировки снова установлен в исходное состояние (фиг.2т) и перепад напряжения на выходе триггера 17 блокировки опрокидывает триггер 10 пуска и сбрасывает на нуль показание счетчика 9 квантуюцих импульсов. Триггер 10 пуска открывает схему 7 совпадения,через которую с выхода генератора 8 квантуюцих импульсов, поступают высокочастотные кнантующие импульсы с низкочастотной модуляцией фазы на схему 6 совпадения. Формирование этих импульсов осуществляется иЪ непрерывных колебаний,поступаюцих на вход генератора 8 квантующих импульсов, с частотой заполнения радиоимпульсон,на другой вход схемы б совпадения подаются с выхода триггера 5 последовательности пачек прямоугольных импульсон (фиг.2ж). На выходе схемы б совпадения образуется соответствующая ей последовательность пачек квантующих импульсов (фиг.2к), которая поступает на счетчик 9 квантуюцих импульсов. Заполнение счетчика 9 происходит до момента прихода заднего фронта импульса с .элемента ИЛИ 15 (фиг.2п),которым триггер 10 нознращается н исходное состояние, закрывая схему 7 совпадения (фиг.2и) и тем самым прекращается процесс формирования времени измерения фаэометра.

Частота повторения высокочастотных квантуюцих импульсов f< связана с частотой заполнения радиоимпуль» сов f линейной зависимостью

Х,-к у () где К вЂ” коэффициент умножения частоТыв

Емкость счетчика 9 (N >) кнантующих импульсов связана с коэффициентом умножения частоты следующей зависимостью

Ы,„, =ПК () где П вЂ” количество стробированных периодов частоты заполнения радиоимпульсов на выходе временных селекторов 3 и 4)

M — число радиоиипульсов,подлежащих усреднению в счетчйке 9.

808966 измерения сдвига Фазы G дЧ определяется следующей зависимостью дч= (М М 6Ж

Увеличение числа радиоимпульсов М, подлежащих усреднению, уменьшает погрешность измерения и при этом емкость счетчиков 13 и 14 (Ис,л,З(„,) ) будет пропорциональна числу усредненных импульсов и,с учетом подсчета импульсов усреднения М по переднему и эжнему Фронту, емкость счетчиков 13 и

l4 выражается следующей зависимостью

N счев(1+) =2M (4) при заданной величине усредненных радиоимпульсов М и периоде следования радиоимпульсов Т,время измерения Т„ н практически не зависит от частоты заполнения радиоимпульсов т,„= м ь /360.К из

Формирование:импульса. стробирования и стробированных радиоимпульсов осуществляется временными селекторами 3 и 4.

Работу временных селекторов 3 и 4 рассмотрим на примере временного селектора З,при этом работа временного .селектора 4 аналогична работе се-. лектора 3.

Входная последовательность радиоимпульсов поступает на Формирователь 18 и электронный ключ 28. А с выхода формирователя 18 короткие импульсы поступают на счетчик 20 задержки и на схему 24 совпадения. Задний фронт импульса с выхода счетчика 20 задержки-опрокидывает триггер 22. На выходе триггера 22 Формируется импульс стробирования,разрешающий прохождение стробированного радиоимпульса через схему 28 совпадения на выход временного селектора 3.

Кроме того, импульс стробирования с триггера 22 разрешает йрохождение коротких импульсов через схему 24 совпадения на счетчик 26 длительности. Задний фронт импульса с выхода счетчнка 26 длительности.возвращает триггер 22 в исходное состояние,тем самым заканчивая процесс Формирования импульса стробирования и стробированного радиоимпульса.

При измерении разности фаз гармоничесщлх сигналов на,.вход генератора 8 квантующих импульсов подается один из входных сигналаВ ;РабОта фазометра,с гармойическими сигналами аналогична работе в импульсном режиме,с той лишь разницей,что времен ные селекторы 3 и 4 будут формировать радиоимпульс иэ исходного гармонического сигнала с той же длительностью, что и в импульсном режиме,но с периодом следования, равным сумме длитель- ности импульса задержки и длительности стробированного радиоимпульса,кОторые определяются емкостью счетчиков 20 (21) и 26 (27) соответственно.

Время измерения в непрерывном режиме будет зависеть от частоты входного напряжения и определяется следующим выражением т Я ° ф+ ° p(g ц где N - емкость счетчика 20 (21) за! ( держкиу

N - емкость счетчика 26 (27) длительности.

Использование новых узлов:двух временных селекторов, двух Формирующих устройств, двух счетчиков элемента ИМИ,линии задержки и триггера блокировки - отличает предлагаемый фазометр от известных интегрирующих цифровых фаэометров тем,во-первых, что расширяет их Функциональные воэможности,позволяя измерить сдвиг Фаз радиоимпульсных сигналов,во-вторых, тем,что обеспечивает измерение сдвига фаэ радиоимпульсных сигналов с

35 высокой помехозащищенностью и точностью, свойственной цифровым интегрирующим фазометрам.

Формула изобретения

ЗО

-1. Цифровой интегрирующий Фаэометр, содержащий триггер сложения,выход которого соединен с первым вхо: дом первой схемы,совпадения выход которой через счетчик импульсов сое динен с первым входом триггера пуска, выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадения, второй вход которой соединен с генератором

1 квантирующих импульсов, а выход со40 единен со вторым входом первой схемы совпадения, два усилителя-ограничителя, отличающийся тем, что, с -целью расширения функциональных воэможностей sa счет обеспечения

45 измерения сдвига фаз Радиоимпульсных сигналов, в него введены два временных селектора, два формирующих устройства, два счетчика, элемент ИЛИ и последовательно соединенные линии

g0 задержки и триггер блокировки, выхо ( которого соединен с первым входом триггера пуска, второй вход которого соединен со входом линии задержки и выходом элемента .ИЛИ, входы которого через счетчики соединены с выходами формирующих устройств, входы которых соединены со вторыми выходами временных селекторов, первые выходы которых соединены со входами триггера сложения, а входы — с выходами

40 усилителей-ограничителей.

2 ° Фаэометр по п.l, о т л и ч аю шийся тем,что временные селекторы состоят из последовательно соединенных формирователей, счетчиков

6S задержки и триггеров стробирования, 808966 соединенных по второму входу через счетчики длительности со схемами совпадений, соединенных по первому входу с электронными ключами,а по второму - с формирователями, входы которых подключены к выходам усилителей-ограничителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 599233, кл G 01 R 25/00,28.02,76, . 2. Смирнов П.7 цифровые фазометры. Л. Энергия,1974, с.33(прототип).

Фиг. 1,и.

808966

Äèà. г

Составитель Н. Медведева

Техред А.Бабинец Корректор С. Щомак

Редактор С.Шевченко

Заказ 404/48 Тираж 743

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4