Цифровое фазометрическое устрой-ctbo

 

(71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ ФАЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может найти при менение в фазометрических системах типа радиорефрактометров.

Известно устройство, содержащее

5 генератор счетных импульсов, счетный триггер, два компаратора, элементы совпадения, элемент ИЛИ в цифровой индикатор 11,.

Недостатком этого устройство является невысокая точность измерения,.

Известно также устройство, позволяющее производить измерение разности фаэ между двумя последовательностями резонансных импульсов, инвариантное к крутизне фронтов и амплитудам импульсов, которое содержит генератор счетных импульсов, счетный триггер, RS— триггер, инвертор, три элемента совпадения, элемент ИЛИ, два компаратора,О счетчик и индикатор (2)

Однако известное устройство не обеспечивает достоверное измерение разности фаз в тех случаях, Когда импульсы, принадлежащие к разным последовательностям, частично или полностью совпадают во времени.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей фазометра, а именно получение достоверного значения разности фаз при любом взаимном положении импульсов, принадлежащих к разным последовательностям.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое фазометрическое устройство, содержащее генератор счетных импульсов, соединенный со счетно триггером, два соединенных между собой входами компаратора, выходы которых через первый и второй элементы совпадения соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого через счетчик соединен со входом индикатора, RS -триггер, соединенный Квходом с выходом второго компаратора, а Ь. — входом — e выходом первого компаратора и через инвертор и третий элемент совпадения — с третьим входом тС -С -С нъ К. 2. и к1

< ( н н< 4 с г н2 н1 аС= 1 2 (4) 8490 элемента ИЛИ выход R5 -триггера подключен к первому входу третьего элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, выход счетного r rгера соединен со вторыми входами пе первого и второго элементов совпадения, введены элемент И-НЕ, R5 -триггер управления, а в качестве счетчика использования реверсивный счетчик, вычитающий и суммирующий входы которого соединены соответственно с нулевым и «диничным выходами 2 5 ра управления, S — вход которого соединен с выходом первого компаратора и первым входом элемента И-НЕ, à R— вход-. с выходом вторсго компаратора и вторым входом элемента И-HF.. выхоп .которого соединен с третьими входами первого и второго элементов совпа20 дения.

На фиг. 2 изображена функциональная схема цифрового фазометрического устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 счетных импульсов, выход которого через счетный. триггер 2 соединен с входами первого 3 и второго 4 элементов совпадения и непосредственно под30 ключен ко второму входу третьего элемента 5 совпадения. Выходы элементов

3-5 совп.-дения, через элемент ИЛИ 6 соединены с входом реверсивного счетt чика 7, выход которого подключен к

35 цифровому индикатору 8.

Первый вход элемента 3 совпадения соединен с входом инвертора 9, S -входом

R8- триггера 10, первым входом элемента И-HE 11, S-входов, Ю -триггера

12 управления и выходом первого компаратора 3. Первый вход элемента 4 совпадения подключен ко второму входу элемента И-НЕ 11, к P -входам RS— триггера 10 и 25 -триггера 12 управле45 ния и выходу второго компаратора 14.

Выход элемента И-НЕ 11 соединен с третьими входами элементов 3 и 4 совпадения. Выход инвертора 9 подключен к треч ьему входу элемента 5 совпадения, 50 первый вход которого соединен с единичным выходом RS -тригера 10.

Вычитающий и суммирующий входы реверсивного счетчика 7 подключены соответственно к нулевому и единичному выходам RS -триггера 12 управления.

Из двух последовательностей резонансных импульсов комапараторы 13 и

14 формируют две последовательности

98 4

Рямоугольных импульсов с длительностями соответственно (t к H ) где -с„„и моменты равенства напряжения порогового уровня О, напряжениям переднего и заднего фронтов резонансного импульса первей (опережающей)последовательности; С„, — аналогичные моменты для резонансного импульса второй отстающей последовательности.

На временных диаграммах(фиг. 2) приведены возможные соотношения межд у сигналами в точках А ы Б схемы. Величина временного интервала Ь1, соответсвующая величине измеряемой разности фаз двух последовательностей резонансных импульсов, определяется по формуле

После тождественного преобразования формула l принимает вид

Все указанные формулы тождественны друг другу.

В случае; когда фазовый сдвиг между импульсами последовательностей аналогичен сдвигу, указанному на фиг, 2, а, устройство реализует формулу 2, т.е. измеряет сумму половины длительностей импульсов и длительности интервала между концом первого импульса и началом второго.

Формула (3) реализуется в устройстве при фазовом сдвиге, приведенном на фиг. 2 б. Искомый временной интервал при этом раве-н сумме половин длительностей интервалов между началами и между концами импульсов.

Диаграммам на фиг. 2в и 2 r соответствуют формулы (4) и(5). В этих случаях устройство измеряет разность. половин длительностей между началами и между концами (фиг. 2 в) либо между концами и между началами (фиг,2г) импульсов.

В исходном положении RS-триггер 10 и RS — триггер 12 управления находят5 849098 6

10!

5 ступая с выхода компаратора 13 на входщ элемента 3 совпадения, разрешает прохождение с выхода счетного триггера

2 через элемент 3 совпадения, элемент

ИЛИ б на вход реверсивного счетчика 7 импульсов, частота которых в два ра- 25 за ниже частоты счетных импульсов, поступающих с выхода генератора 1.

При этом в реверсивный счетчик 7 поступает такое число счетных импульсов, которое соответствует величине 30 интервала временой равной

Реверсивный счетчик 7 в данном случае работает на сложение, так как передний фронт сигнала на выходе компаратора 13 переключает RS-триггер 12 з5 управления в едичное состояние. Этим же фронтом переключается в единчное состояние RS-триггер 10, чта, однако, не приводит. к отпиранию элемента 5 совпадения, поскольку на его другом 40 входе присутствует нулевой сигнал с выхода инвертора 9. По окончании.импульса на вы>оде компаратора 13 на.,денному на фиг. 2 б. выход реверсивного счетчика 7 через эле50

Таким образом, через элемент 3 совпадения пройдет такое количество счетных импульсов, которое эквивалентно н временнсму интервалу а через:элемент 4 совпадения. — временному ннтераалу . ааа=..ран . т

Накопленное реверсивным счетчиком

7 суммарьое количество счетных имся в нулевом состоянии, реверсивный счетчик 7 обнулен и готов к работе на вычитание (благодаря единичнсму сигналу на нулевом выходе RS-триггера

l2 управления). Элементы 3-5 совпадения заг ерты нулевыми сигналами соответственно с выходов компараторов 13 и 14 и с единичного выхода RS — триггера 10,.На выходе элемента И-НЕ 11 присутствует единичный сигнал.

В соответствии с четырьмя возможными случаями соотношений между сигналами в точках А и Б схемы имеют место етыре варианта функционирования устройства.

Вариант 1. Сдвиг между импульсами аналогичен приведенному на фиг. 2 а.

Сформированный прямоугольный импульс первой последовательности,помент. 5 совпадения начинают поступать счетные импульсы непосредственно с выхода генератора 1. Отпирание элемен/ та 5 совпадения обеспечивается единичными сигналами с выхода инвертора 9 и единичнсго выхода RS-триггера 10, Измерение интервала(н -+)saKaH 1 чивается в момент появления переднего фронта сигнала на выходе компаратора

14 за счет переключения в нулевое состаяние RS-триггера 10. Одновременно указанный сигнал отпирает элемент 4 совпадения и сбеспечивает прохождение с выхода счетного триггера 2 на вход реверсивного счетчика 7 такого количества импульсов, которое соответст вует величине интервала времени, равной - з. . Прохождение счетных

2. импульсов через элемент 4 совпадения прекращается в момент окончания импульса на выходе компаратора 14. В этот момент (задним фронтом импульса на выходе компаратора 14) RS-триггер

12 управления и переключается в нулевое, исходное состояние.

Таким образом, во-первых работая весь цикл измерения на сложение, ре- версквный счетчик 7 накопил такое количество счетных импульсов, которое соответствует временному сдвигу между резонансными импульсами последовательностей, при этом на цифровом индикаторе 8 отображается значение измеряемой разности фаз. Во-вторых, элемент И-НЕ ll влияние на элементы

3 и 4 ссвпадения не оказывал, так как импульсы на выходах компараторов 13 и 14 не совпадали во времени.

Вариант 2. Сдвиг между импульсами последовательностей аналогичен привеВ этом случае функционирование устройства имеет следующие отличия от . функционирования по варианту 1: а) Элемент 5 совпаде;ия находится постоянно в запертом состоянии, так как

RS-триггер 10 переключателя в нулевое состояние ранее, чем появляется единичный-сигнал i-.a выходе ийвертора

9; б) Элемент 3 совпадения обеспечивает прохождение импульсов с выхода счетного три гера 2 только до момента появления сигнала на выхсде компаратора 14; в) Элемент 4 совпадения начинает прспускать импульсы с выхода счетного триггера 2 только по окончании сигнала на выходе компарвтора 13.

Запирание элементов 3 и 4 совпадения на время совпадения импульсов последовательностей Сх - Н осуществ(ляется нулевым сигналом с выхода элемента И-НЕ 11.

9098 8 б) Постоянно заперт элемент 3 совпадения(при наличии сигнала на выходе койпаратора .13) нулевым сигналом с выхода элсмента И-НЕ 11; в) 11о этой же причине в этот же иитервал времени запирается и элемент

4 совпадения;

r) Реверсивный счетчик 7 до момента появления переднего фронта сигнала на выходе компаратора 13 работает на вычитание, а только затем— на сложение.

Следовательно, импульсы поступают в реверсивный счетчик 7 только через элемент 4 совпадения в количестве, эквивалентном величинам - — к — - и ™ причем первая величина накапливается реверсивным счетчиком 7 с знаком минус, а вторая — со знаком плюс. Образующаяся в реверсивном счетчике 7 разность н является искомой величиной интервала Ьt .

Таким образом предлагаемое фазо метрическое устройство по сравнению с

25 известным имеет более широкие функциональные возможности, а именно, позволяет получать достоверное значение измеряемой разности фаз при любом взаимном расположении импульсов обеих последовательностей.

Формула изобретения

7 84 пульсов и составит искомый временной интервал Д „

Вариант 3. Сдвиг между импульсами последовательностей соответствует указанном- на фиг. 2 в.

Ъ

Работа устройства в этом случае имеет следующие отличия по сравнению с его работой по варианту 1: а)Злемее т 5 совпадРиия постоянно заперт, поскольку RS-триггер 10 переключается в нулевое состояние ранее чем на выходе иевертора 9 появляется единичный сигнал(наличие единичного сигнала на S-Bxope RS-xpzrгера

10 препятствует его, переключению в нулевое состояние, под воздействием единичного сигнала на К-входе, так как S- вход является динамическим, т. е переключение в единичное состояние происходит только в момент появления переднего фронта сигнала; б) Элемент 4 совпадения заперт при наличии сигнала на выходе компаратора 14 нулевым сигналом с выхода элемента И-HF. 11; в), Последним сигналое4 в тот же интервал времени заперт и элемент

3 совпадения;

) на выходе компаратора 1425 — триггер 12 управления переключается в нулевое состояние, что приводит к работе с этого момента времени реверсивного счетчика 7, на вычитание (RS -триггер

12 управления переключается в нулевое

35 состояние беспрепятственно, так как оба

его входа являются динамическими, 5 -вход срабатывает только по переднему фронту импульса, а К вЂ” вход— только по заднему фронту).

Следовательно, через элемент 3 совпаде :ия в реверсивный счетчик 7 постугает такое количество счетных импульсов, которое соответствует инте В (е К 45 реалам времени е — Э- и и а накопленное реверсивным i.÷åò÷èêîì 7 разностное количество счетных импульсов и составит искомый временной интервал ЬС, 50

Вариант 4. Сдвиг между импульсами последовательностей аналогичен приведенному на фиг, 2 r.

По сравнению. с описанной по варианту 1 работой устройства в этом

55 случае имеются следующие особенности. а) Элемент 5 совпадения постоянно заперт нулевым сигналом с единичного выхода RQ -триггера 10-, Цифровое фазометрическое устройство, содержащее генератор счетных импульсов, соединенный со счетным триггером, два соединенных между собой входами компаратора, выходы которых через первый и второй элементы совпадения соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого через счетчик соединен со входом индикатора, R5 -триггер, соединенный

R — входом с выходом второго компаратора, а р -входом — с выходом первого компаратора и через инвертор и третий элемент совпадения — с третьим входом элемента ИЛИ, выход R5 -триггера подключен к первому входу третьего элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, выход счетного триггера соединен со вторыми входами первого и второго элементов совпадения о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены элемент И-НЕ

RS-триггер управления, а в качестве

9 счетчика использован реверсивный . счетчик вычитающий и суммирующий вхо ды которого соединены соответственно с нулевым и единичным выходами RSтриггера управления, S -вход которог соединен с выходом первого компарато ра и первым входом элемента И-НЕ, а R — вход — с выходом второго компаратора и вторым входом элемента

849098 1О

-HK, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов совпадения.

Источники информации, о. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 211655, кл. 6 Ol R 25/08, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 658501, кл. 6 01 К 25/08, 1976.

849098

6 кй и„

Ид

4 г

Подписное

Заказ 6085/58 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Н. Агеева

Редактор В. Лазаренко Техред М, Гойиика Корректор И. Шароши