Цифровой фазометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 11.1179 (21) 2835029/18-21 (51) М КЛ. Союз Советских

Социалистических

Республик

6 01 и 25/08 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

С С С P по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150881,Бюллетень ¹ З0

Дата опубликования описания 15.08,81 (53) УДК 621. З17. ,77(088,8) (72) Авторы изобретения

М. Д. Катанова, А, В. Кирякин и М. В. Ст (71) Зв яв птель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЭОМЕТР

l роте, у 4В ст an ° И

1 твт

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании радиотехнических устройстй различного назначения, в частности автоматических устройств измерения сдвига фаз сигналов, Известен фазометр, используемый для определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов эа стандартный временной интервал, содержащий преобразователи сдвига фаз во временной фазовый интервал и измерители временных фазовых интервалов за стандартное время 1 .

Однако измерение фазовых интервалов за стандартное время имеет недостаточную точность, особенно в диапазоне входных сигналов низкой частоты, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению 2О является устройство, содержащее преобразователь сдвига фаз во временной интервал, элементы И, формирователь стандартного временного интервала, тактовый генератор и реверсивный выходной счетчик (.2), Однако и в этом устройстве при отсчете разности фаз за стандартный временной интервал возникает ошибка, обусловленная некратностью стандарт- ЗО ного времени измерения и периода анализируемых сигналов. Выходная информация фаэометра Р запишется следующим образомг (i) где тр - фазовый интервал;

f> частота входного сигнала;

Т - стандартный временной инст терзал;

- частота тактового генератора.

Истинное значение сдвига фаз 4 а и погрешность измерения <РАЙ определяются следующими выражениями:

Ри Ф ex ñò aà РтцитЬр"4 )(4 ржави) (2)

r где hing - часть последуащего, попавшего в отсчет фазового интервала, не вошедшая в стандартный временной интервал. В определение фазового сдвига вносится погрешуюсть, зависящая от частоты входного сигнала и

855532 величины стандартного временного интервала.

Цель изобретения « повышение точности за счет уменьшения погрешности, обусловленной некратностью времени измерения и периода анализируе5 мых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз во временной интервал, входы которого подключены к исследуемым сигналам, а выход к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, а третий с выходом формирователя временного интервала, вход которого подключен к 15 выходу тактового генератора, и реверсивный счетчик, введены формирователь синхроимпульсов, регистр, делитель частоты, двоично-десятичный умножитель,первый и второй дополни- э(1 тельные формирователи временных интервалов, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем суммирующий вход реверсивного счетчика подсоединен к выходу элемента ИЛИ, первый

25 вход которого подключен к выходу первого элемента И, а второй к .выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а второй с выходом первого дополнительного формирова- ЗО теля временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй — к выходу формирователя временного интерва- 35 ла, при этом вычитающий вход реверсивного счетчика подсоединен к выходу третьего элемента И, соединенного первым своим входом с выходом двоично-десятичного умножителя, а вторым — 4Q с выходом второго дополнительного формирователя временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй к выходу формирователя временного интервала и одновременно ко входу формирователя синхроимпульсов, а выход последнего подключен к управляющему входу регистра, информационные входы которого подсоединены к выходам реверсивного счетчика, а выходы к управляющим входам двоично-десятичного умножителя, информационный вход которого соединен с выходом делителя частоты вход которого подключен к выхо- 55 ду тактового генератора, На фиг. 1 представлФйа блок-схема цифрового фазометра, на фиг, 2 - временные диаграммы его работы, Фазометр содержит преобразователи 1 сдвига фаз во временной интервал, тактовый генератор 2, первый дополнительный формирователь временного интервала 3, второй дополнительный формирователь временного интервала 4, формирователь 5 стандартного временного интервала, первый элемент И б, второй элемент И 7, третий элемент И 8, формирователь синхроимпульсов 9, элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик 11, регистр 12, двоично-десятичный умножитель 13, делитель 14 частоты.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Анализируемые сигналы поступают на входы преобразователя 1 сдвига фаз во временной интервал. С выхода преобразователя интервалы, равные временному сдвигу фаэ, (фазовые инте1звалы) постудают на первый элемент

И 6, который в течение временных фазовых интервалов, попадающих в стандартный временной интервал, вырабатываемый формирователем 5 временных интервалов, пропускает сигналы тактового генератора 2 на элемент

ИЛИ 10 и далее на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. По заднему фронту временного интервала формирователь синхроимпульсов 9 вырабаты вает импульс разрешения считывания информации счетчика 11 в регистр 12, управляющий коэффициентом преобразования двоично-десятичного умножителя 13. Одновременно по заднему фронту стандартного временного интервала срабатывают первый 3 и второй 4 дополнительные формирователи временных интервалов. Первый дополнительный формирователь временного интервала 3 вырабатывает временной интервал, равный части последнего фазового интервала, не вышедшей в стандартный временной интервал. Если задний фронт стандартного временного интервала не попадает на участок фазового интервала, то Ф q равен нулю. В течение интервала bty второй элемент И 7 пропускает сигналы тактового генератора 2 на элемент ИЛИ 10 и далее на суммирующий вход счетчика 11. Второй дополнительный формирователь временного интервала 4 вырабатывает временной интервал b T, равный части последнего периода входного сигнала, не вошедшей в стандартный временной интервал. В течение интервала h T третий элемент И 8 пропускает сигналы тактового генератора 2, масштабированные делителем частоты 14 и двоично-десятичным умножителем 13, в соответствии с управляющей информацией регистра 12 на вычитакщий вход реверсивного счетчика 11.

Информация в счетчике 11 4, опрео деляется выражением: т + ото такт Р sx ст Р ra такт "такт +e ьч ст ()

1 / учитывая, что < =--(-Ю и выбирая о„ КТ. = 1, где K — коэффициент передачи делителя частоты 14

855532 получаем, сравнивая выражения (2) и (4) о с и т.е. величина отсчитанного сдвига фаз Ф равна истинному значению отс. сдви га ф аз Фр .

Применение предлагаемого изобретения позволяет существенно повысить точность определения сдвига фаз входных сигналов за счет уменьшения погрешности, обусловленной некратностью времени измерения,и периода анализируемых сигналов, особенно значительной в области низких частот, а,также обеспечить определение сдвига фаз с высокой точностью при постоянном времени измерения и сохранении мас- 15 штаба преобразования независимо от частоты входных сигналов. Кроме того, автоматическая коррекция результата определения сдвига фаз: †.ыполняется без увеличения времени измерения, 7О поскольку следующее измерение может быть начато по переднему фронту аходного сигнала, так как передний фронт стандартного временного интервала синхронизирован со входным сигналом.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз во времен- Зб ной интервал, входы которого подключены к исследуемым сигналам, а выход к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, а третий - 35 с выходом формирователя временного интервала, вход которого подключен к выходу тактового генератора, и реверсивный счетчик, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше- щ ния точности за счет уменьшения погрешности, обусловленной некратностью времени измерения и периода анализируемых сигналов, в него введены формирователь синхроимпуль сов, регистр, делитель частоты, двоично-десятичный умножитель, первый и второй дополнительные формирователи временных интервалов, второй и третий элементы

И и элемент ИЛИ, причем суммирующий вход реверсивного счетчика подсоединен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, а второй к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а второй с выходом первого дополнительного формирователя временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй - к выходу формирователя временного интервала, при этом вычитающий вход реверсивного счетчика подсоединен к выходу третьего элемента И, соединенного первьм своим входом с выходом двоично-десятичного умножителя, а вторым — с выходом второго дополнительного формирователя временного интервала, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сдвига фаз во временной интервал, а второй к выходу формирователя временного интервала и одновременно ко входу формирователя синхроимпульсов, а выход последнего подключен к управляющему входу регистра, информационные входы которого подсоединены к выходам реверсив ного счетчика, а выходы к управляющим входам двоично-десятичного умножителя, информационный вход которого соединен с выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу так тового генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 653577, кл, 6 01 Я 25/00, 1979, 2. Авторское свидетельство СССР

В 257616, кл. G 01 к 25/00, 1969, 855532

"бх!

Составитель В. Ребцов

Редактор К. Волощук Техред С. Мигунова Корректор Н. Швыдкая

Заказ 6899/б3 Тираж 732 Подписное

BHHHDH 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