Цифровой инфранизкочастотный широкополосныйфазометр мгновенных значений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»847223 (61) Дополнительное к aar. свмд-вуМ 453647 (22) Заявлено 231079 (21)2780159/18-21 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.81. Бюллетень Н9 2g

Дата опубликования описания 150781

Р1}„К„з

01 R 25/08

IГосударственный комитет

СССР но дедам изобретений и открытий (Я} УДК621. 317.,77 (088.8) з (72) Автор изобретения

В.Б. Ибрагимов (71) Заявитель

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (54 ) ЦИФРОВОЙ ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ФАЗОМЕТР МГНОВЕННЫХ

ЗНАЧЕНИЯ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования информации, снимаемой с фазовых датчиков, в цифровую форму, наиболее удобную с точки зрения ввода ее в

ЦВМ.

По основному авт. св. тт 453647 10 известно устройство, содержащее преобразователь мгновенных значений сдвига фаз между входными напряжениями и периода входных напряжений в интервалы времени, выходы которого подключены ко входам блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом вентиля (ключа), а второй и третий выходы — с управляющими входами переключателя, источник опорного напряжения, выходы которого непосредственно и через преобразователь код — напряжение соединены со входами переключателя, и генератор опорной частоты, выход 25 которого через последовательно соединенные вентиль (ключ), счетчик и регистр подключен к цифровым входам преобразователей код-напряжение и код-сопротивление, вход которого З(1 подключен к выходу пареключателя, а выход через последбвательно соединенные интегратор и НУЛЬ-орган к третьему входу блока упраВления (1 ).

Устройство работает по двухтактной схеме. В первом такте интервал времени, пропорциональный периоду

Т х входных напряжений, преобразуется в цифровой код и „, а код, в свою

I очередь — в напряжеййе Чо = К1тУ и и сопротивление Н = Ктейй „, где

К0 и Кт, — коэффициенты преобразования, Y — опорное напряжение истоЧника, R — номинальное значение сопротивления резистора на входе интегратора. Во втором такте процесс измерения осуществляется по методу двойного интегрирования: сначала интегрируется напряжение Уо за интервал времени ьТ „., пропорциональный сдвигу фаз 9, а затем — напряжение

Y о (с противоположным знаком) до момента срабатывания нуль-органа, фиксирующего конец интервала времени

Т „, пропорционального ьТх1 /Т> и, в конечном счете.ст

Как известно, метод двойного ин тегрирования дает следующее значе847223 ние приведенной погрешности измерения

5оа1 0и

TH к„а„с(" Г ) (4) где К - коэффициент усиления операционного усилителя интегратора с включенным в цепь обратной связи конденсатором С.

В принятых ранее обозначениях это выражение записывается в виде

Так как -„г=„, то действительЦо 4 15

Оо оКО 4ТХ но, операция преобразования кода йт„ в напряжение позволяет исключить влияние на точность измерения нестабильности опорного напряжения. Од- 2ф како влияние на тот же параметр значения аТ<4,изменяющегося в широких пределах лри изменении < в диапазоне 0-360, остается и искажает результаты измерений тем сильнее, чем больше Т z<. Операция преобразования кода N » в сопротивлении это влияние никак не компенсирует.

Цель изобретения - повьиаение точности фазометра.

Цель достигается тем, что в устройство введены дополнительные вентиль счетчик и регистр, соединенные последовательно, причем входы дополнительного вентиля подключены к выходу генератора опорной частоты и четвертому дополнительному выходу блока управления, а выход дополнительного регистра -. к цифровому входу преобразователя код — сопротивление.

На чертеже показана структурная 40 схема устройства.

Цифровой инфранизкочастотный фазометр содержит преобразователь 1 мгновенных значений сдвига фаз между входными напряжениями и периода входных напряжений в интервалы времени, блок 2 управления, вентили

3 и 4, переключатель 5, источник 6 опорного напряжения, преобразователь

7, код - напряжение, генеРатоР 8 © опорной частоты,.счетчики 9 и 10 к регистры 11 и 12, преобразователь.

13 код — сопрртивление, интегратор.

14 и нуль-орган 15. Кроме того, в состав блока 2 управления входят триггер 16, логический элемент 17

ИЛИ, инвертор 18 и вентили 19 и 20.

Фаэометр работает следующим образом.

Напряжения Ч и Ч, между которыми измеряется сдвиг фаз Ч, пос- ф) тупают на преобразователь 1, который формирует из них (по моментам перехода через нулевое значение) два широтно-импульсных сигнала, длительность Т» одного сигнала пропорциоиалька периоду входных напряжений, а длительность t (в известном устройстве значению С соответствует аТх4 ), другого — сдвигу фаз Ч

В первом такте работы кодируется широтно-импульсный сигнал с длительностью Т„ ; через логический элемент 17 ЙЛИ блока 2 управления ок поступает на.управляющий вход вентиля 3 и, открывая его, разрешает поступление импульсов опорной частоты генератора 8 на вход счетчика 9 в течение интервала времеки, пропорционального Т». В момент

Времени tg ° соответствующий заднему фрокту этого сигнала, код йт»счетчика 9, пропорциональный Т, переносится в регистр 11 и далее поступает иа преобразователь 7, который формирует его аналоговый эквивалент

Чо в виде напряжения, пропорциональI

Hot o И тх !

Чо КЧЧо" т» (3) где Кп — коэффициент преобразования, Vo - опорное напряжение источника 6 подаваемое на аналоговый вход преобразователя 7.

Одновременно с широтио-импульсным сигналом, имеющим длительность Т», кодируется сигнал той же форьы с длителъностъю Г . Чтобы осуществить

"привязку" одного сигнала к другому, в блоке 2 управления используется в вентиль 20, который формирует сигнал с длительностью, пропорциональной конъюнкции ГаТ», подает его на управляющий вход вентиля 4 и, открывая последний, разрешает прохождение импульсов Опорной частоты генератора 8 на вход счетчика 10 в течекие интервала времени, пропорционального ° В момент времени t, соответствующий концу этого интервала, код Н< счетчика 10, пропорциональный з, переносится в регистр 12 и с выхода его поступает íà uwppoaoR вход преобразователя 13, который формирует его аналоговый эквивалент ( а в виде сопротивления, пропорционального и . а - к„ак (4) где кк - коэффициент преобразования, R — номинальное значение сопротивления резистора на входе интегратора 14.

Во втором такте работы определяется сдвиг фаз Ф по методу двойного интегрирования. Для этого опорное напряжение Чо источника 6 через переключатель 5 подается на интегратор 14 в течение интервала времени, пропорционального конъюнкции дт».

Чтобы выделить данный интервал времени, в пределах которого один из ключей переключателя 5 (установленный в цепи источника б интегратор

14) должен оставаться э замкнутом

847223 С Т д1- — =—

k. N Êà

40 положении, в блоке 2 управления предусмотрены инвертор 18, инвертирующий широтно-импульсный сигнал с длительностью Тх, вентиль 19, формирующий сигнал той же формы с длительностью, пропорциональной ФАТХ.

Задним фронтом сигнала с выхода вентиля 19 устанавливается в положение "1" триггера 16 блока 2 управления,и в замкнутое положение (разрешающим потенциалом с выхода триг- 1© гера) другой ключ переключателя 5 (установленный в цепи преобразователь

7 — интегратор 14) ° при этом напряжение Vp оoтTк л Kю(ч а еeтTсp(яt, а ко входу интегратора 14 подключается и интегрируется (с противоположным знаком) напряжение Vp с выхода .преобразователя 7. B момент времени соответствующий нулевому значению выходного напряжения интегратора 14, срабатывает нуль-орган 15 и импульс 20 с его выхода возвращает триггер 16 в исходное положение. Можно показать, что интервал времени ht (в известном устройстве значению at соответствует Т((.), в течение которого этот я триггер находился в положении "1", а вентиль 3 через элемент 17 ИЛИ блока 2 был открыт и пропускал импульсы опорной частоты генератора S на вход счетчика 9, пропорционален искомому сдвигу фаз 9 . Действительно, из уравнения баланса зарядов а ( — Uo« = — " о йС о

1 следует с учетом (3)

35 p („R g Q R T((, +t ( откуда

Цифровой эквивалент N at интервала времени, определяемого согласно (6), равен

Ha% 4 % = =сч

T д о К„т„ где с — коэффициент пропорциональности., Из (2) с учетом дТ „= Г, R KRRK t (См. Выражеййе 4) и

М. . .Е следует, что изменение не оказывает влияния на точность измерений. Таким образом, соответствующая этому влиянию погрешность исключается, а точность устройства увеличивается.

Формула изобретенияЦифровой инфранизкочастотный ши- рокополосный фазометр мгновенных значений по авт. св. В 453647, отличающийся . тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительные вентиль, счетчик и регистр, соединенные последовательно, причем входы дополнительного вентиля подключены к выходу генератора опорной частоты и четвертому дополнительному выходу блока управления,. а выход дополнительного регистра — к цифровому входу преобразователя код — сопротивление.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 453647, кл. G 01 R 25/08, 12.01.73.

847223

zzz

Составитель Н. Медведева

Редактор О.Персиянцева Техред А.. Ач Корректор Г. Решетки к

Заказ 5480/71 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4