Цифровой фазометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

«ii 817605

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 26. 06. 78 (21) 2639878/18-21 с присоединением заявки Нов (23} Приоритет—

Опубликовано 300381. Бюллетень Йо 12

Р1 М 3

G 01 и 25/08

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Ю) И@621. 317. 78 (088.8) Дата опубликования описания 300381 (72) Авторы изобретения — — —.

В.А.Селиванов, E.H Гончаров, В.П.Веселый Й !О.ДМтоис ико лизис&н

1

1ду6Я

И г

° ."." Ji È " т"-:.;., (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФЛЗОИЕТР где и — круговая частота; частота счетных импульсов.

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для определения фазовых характеристик четырехполюсников в системах автоматического управления и регулирования, в том числе на инфранизких частотах.

В настоящее время для измерения угла сдвига фаз широкое применение получили цифровые фазометры.

Принцип построения цифровых фазометров в диапазоне инфранизких частот основан на изме, ении интервалов времени между одноименными точками перехода исследуемых сигналов через нулевой уровень. При этом время измерения фазового сдвига изменяет ся в зависимости от периода исследуемых сигналов.

Если за время между двумя одноименными переходами через нуль мгновенных значений исследуемых сигналов подсчитано N, то измеряемый сдвиг фаз составляет

N и—

При исследовании реальных систем автоматического управления на инфранизких частотах возможно появление постоянной составляющей в выходных сигнала, что обусловлено особенностью построения схем и спецификой их работы. Постоянная составляющая вносит погрешность в измерение сдвига фаз, которая зависит от величины постоянной составляющей по отношению к амплитуде измеряемого сигнала. Для повышения точности замера сдвига фаз необходимо измерять и учитывать эту погрешность.

Известен цифровой фазометр, позволяющий измерять сдвиг фаз в инфранизком диапазоне частот с учетом погрешности, вносимой наличием постоянной составляющей, содержащий форми20 рователи.импульсов, регистраторы максимума:1сследуемых напряжений, генератор эталонных частот, умножитель частоты, электронный ключ, регистрирующее устройство (1).

Известен также генератор-фазометр инфранизких частот, содержащий нуль-органы, определяющие моменты перехода измеряемых сигналов через нуль, инверторы, ключи, схемы ИЛИ, 30 триггеры управления, реверсивный

81760 счетчик, инфранизкочастотный генератор i2 J.

Недостатком известных устройств является сложность схемы, наличие большого количества элементов, что снижает надежность устройства. Кроме того, в известных устройствах недостаточная точность измерения.

Цель изобретения — повышение надежности и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два . нуль-органа, соединенные своими входами с первыми двумя входами фаэометра, а выходами — со входами двух элементов НЕ и с первыми входами двух первых элементов И, вторые входы которых подсоединены к выходу третьего элемента И, подключенного первым входом к третьему входу фазометра, а вторым — к выходу триггера пуска, содержащий также два элемента H3IH, 2О первый из которых своими входами соединен с выходами первых двух элементов И, а выходом — co входом счетчика и триггер управления, введены два триггера и четыре дополнительных эле- р мента. И, первый из которых своими входами соединен с выходами элементов НЕ и с третьими входами первых двух элементов И, а выходом — со входом триггера управления и со вторым входом второго дополнительного элемента И, первый вход которого объединен с третьим входом третьего элемента И и со вторыми входами третьего и четвертого дополнительных элементов И, подключенных первыми входами ко второму входу первого эле мента ИЛИ, а третьими — к нулевым выходам введенных триггеров, единичные выходы которых соединены через второй элемент ИЛИ с третьим входом вто- 49 рого дополнительного элемента И, а единичные входы — с выходами третьего и четвертого дополнительных элементов И, при этом выход второго дополнительного элемента И соединен со входом триггера пуска, а выходом фазометра является выход первого из введенных триггеров.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг..2 — графики, поясняющие работу устройства.

Цифров и фазометр содержит входы

1,2 и 3, нуль-органы 4 и 5, триггер пуска 6, элементы HE 7 и 8, элементы

И 9-15, элементы HJIH 16 и 17, триггер 5 управления 18, триггеры 19 и 20, счетчик 21 и выход 22.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения подается команда "Установка нуля" (У.О) на нулевые входы триггера пуска 6, триггера управления 18, триггеров 19 и

20 и счетчика 21. При этом счетчик

21 обнуляется, а все укаэанные триггеры устанавливаются в нулевое положение: на нулевых выходах (отмечены точкой)- высокий потенциал, а на единичных выходах — низкий потенциал.

Все элементы И срабатывают при наличии на всех входах высоких потенциалов. В исходном состоянии все указанные элементы И закрыты и на счетчик 21 не поступают импульсы счета, которые подаются на вход 3.

Предположим, что входной сигнал на входе 1 опережает по фазе сигнал на входе 2. После выдачи сигнала У.О схема приводится в исходное состояние,при этом с нулевого выхода триггера пуска 6 высокий потенциал поступает на вход элемента И 9. В момент времени t t2 (фиг.2) на входы элемен.1 2 та И 12 подаются высокие потенциалы с НЕ 7 и 8, элемент И 12 срабатывает и опрокидывает триггер управления 18 в единичное положение, при этом высокий потенциал с его единичного выхода поступает на входы элементов И 13, 14 и 15. Однако только элемент И 9 срабатывает, и импульсы счета с ее выхода поступают на входы элементов И 10 и 11.

В момент времени t2 t на входы элемента И 10 подаются вйсокие потенциалы, он открывается и импульсы счета поступают через элемент ИЛИ 16 на счетчик 21 и непосредственно на вход элемента И 14, который уже подготовлен к срабатыванию высокими потенциалами на выходах триггеров пуска 18 и триггера 20. Импульсы счета с выхода элемента И 14 поступают на единичный вход триггера 19, который опрокидывается в единичное положение.

Низкий потенциал с нулевого выхода триггера 19 поступает на вход элемента И 15 и закрывает его, а высокий потенциал с единичного выхода триггера 19 поступает через элемент

ИЛИ 17 на вход элемента И 13, а также непосредственно на выход 22. Высокий потенциал на выходе 22 свидетельствует о том, что сигнал на входе 1 опережает по фазе сигнал на входе 2.

B момент времени t4 t> на входы элемента И 11 подаются высокие потенциалы, он открывается и импульсы счета поступают через элемент ИЛИ 16 на счетчик 21 и на вход элемента И 15, который находится в закрытом состоянии и не пропускает импульсы на входы триггера 20.

В момент времени t t на входы элемента И 12 подаются высокие потенциалы, он срабатывает. При этом подтверждается единичное состояние триггера управления 18, а также сигнал с выхода элемента И 12 поступает на вход элемента И 13. С выхода его сигнал поступает на единичный вход триггера пуска 6, который опрокиды817б05

Формула изобретения вается в единичное положение. Низкий потенциал с его нулевого выхода поступает на вход элемента 9 и закрывает его.

На этом процесс измерения заканчивается. Повторное измерение возможно лишь после выдачи сигнала У.О.

В случае, если сигнал на входе 2 опережает по фазе сигнал на входе 1, схема работает аналогичным образом, однако при этом .вначале срабатывает элемент И 11, а затем элемент 10, что приводит к срабатыванию триггера 20 вместо триггера 19- В этом случае наличие на выходе 22 низкого потенциала свидетельствует о том, что сигнал на входе 2 опережает по фазе 15 сигнал на входе 1.

Предлагаемый цифровой фазометр также, как и известный генератор-газометр инфранизких частот, позволяет измерять сдвиг фазы синусоидальных Щ сигналов с учетом погрешности, вносимой наличием постоянной составляю" щей в исследуемом сигнале ° Однако предлагаемое устройство имеет меньше элементов, более. простую структуру, что позволяет повысить надежность устройства. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет определять знак и модуль фазового сдвига с большей точностью.

Цифровой фазометр,содержащий два нуль-органа, соединенные своими входа- З5 ми с первыми двумя входами фазометра, а выходами — co входами двух элементов HE и с первыми входами двух первых элементов И, вторые входы которых подсоединены к выходу третьего g() элемента И., подключенного первым входом к третьему входу фазометра, а вторым — к выходу. триггера пуска, содержащий также два элемента ИЛИ, первый из которых своими входами соединен с выходами первых двух элементов И, а выходом — со входом счетчика, и триггер управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, s него введены два триггера и четыре дополнительных элемента И, первый из которых своими входами соединен с выходами элементов HE и с третьими входами первых двух элементов И, а выходом— со входом триггера управления и со вторым входом второго дополнительного элемента И, первый вход которого объединен с третьим входом третьего элемента И и со вторыми входами третьего и четвертого дополнительных элементов И, подключенных первыми входами ко второму входу первого элемента ИЛИ, а третьими — к нулевым выходам введенных триггеров, единичные выходы которых соединены через второй элемент ИЛИ с третьим входом второго дополнительного элемента И, а единичные входы — с выходами третьего и четвертого дополнительных элементов И, при этом выход второго дополнительного элемента И соединен со входом триггера пуска, а выходом фазометра является выход первого из введенных триггеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 311214, кл. G 01 R 25/00, 1970.

2. АвтОрское свидетельство СССР

Р 4223?2, кл. G 01 R 25/00. 1972.

817605

Рие. g

Uå Вых. 5Рих.

Иых. фиг 2

Заказ 1338/59 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Проектная,4

Составитель A.Ñòàðoñòèíà

Редактор H.Áåçðoäíàÿ Техред N,påéâåñ Корректор С.Шекмар