Цифровой фазометр

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Респубпнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ii>879498 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17. 12. 79 (21) 2853357/18-21 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет (51) М. Кд.

G О1 R 25/00

1ЬеудврстВапай кенитет

СССР

10 делан ваебретений н открытий

Опубликовано 07.11.81. Бюллетень № 4!

Дата опубликования описания 07.11 81 (53) УДК 62! .317.77 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. К. Чмых и С. П. Панько

Красноярский политехнический институт (7l ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР

Изобретение относится к технике электро-радиоизмерений и может быть использовано при разработке фазомет" рической аппаратуры с повышенными метрологическими характеристиками.

Известен измеритель сдвига фаз, содержащий стробоскопический и ана- лого-цифровой преобразователи, два перемножителя, два сумматора с регистрами вычислительный блок синхроЭ Э

10 низирующий блок, делитель частоты, дешифратор, постоянный запоминающий блок и формирующий блок $1) .

Этот фазометр реализует идею оптимального измерения в цифровом

1$ виде, т.е. обеспечивает высокую точность измерения.

Недостатком данного фазометра является его способность измерять фазовые сдвиги только на одной частоте.

Известен цифровой фазометр, содержащий стробоскопический преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, три перемножителя с сумматор ми, генератор импульсов, формирователь импульсов, элемент И, блок сравнения кодов, вычислительный блок, регистр памяти, запоминающий блок, два делителя и счетчик (21.

Диапазон частот известного устройства ограничивается узлами, .обеспечивающими измерение периода входного сигнала и сдвиг стробимпульса.

Кроме того, дисперсия погрешности известного устройства линейно связана с дисперсией шума, т.е. рост дисперсии шума сопровождается ростом дисперсии погрешности измерения.

Целью изобретения является расширение диапазона частот входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фаэометр, содержащий последовательно соединенные первый стробоскопический и первый аналогоцифровой преобразователи, генера879498

Здесь: х, у. - отсчеты мгновенных

1 1 значений опорного и измерительного сигналов;

М - количество отсчетов в одном периоде вход50 ного сигнала; количество периодов входного сигнала за время измерения.

Как видно, выражение для Ч не

55 содержит частоты или частотозависимых членов, поэтому такой фазометр не имеет принципиальных ограничений по ширине частотного диапазона . тор импульсов, перемножитель, выходом соединенный с сумматором, регистр; памяти и вычислительный блок, введены последовательно соединенные второй стробоскопический и второй ана5 лого-цифровой преобразователи и три мультиплексера, демультиплексер и два регистра памяти, причем генератор импульсов соединен со входами стробоскопических преобразователей, выходы первого и второго аналого" цифровых преобразователей соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого и второго мультиплексеров, чьи выходы через перемножитель соединены с первым входом вычислительного блока, второй вход .которого соединен с выходом третьего мультиплексера и со входом сумматора, ко-, ! торый через демультиплексер соединен со входами трех регистров памяти; выходы всех регистров памяти соединены со входами третьего мульплексера, а выходы второго и третьего регистров памяти — соответственно еще и с треть- 2S ими входами первоГо второго мультиплексеров.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит стробоскопичес кие преобразователи 1 и 2, аналогоцифровые преобразователи (АЦП) 3 и 4, мультиплексеры 5-7, сумматор 9, де мультиплексер 10, регистры памяти

11-13, генератор 14 импульсов, вычислительный блок 15.

Работает фазометр следующим образом.

На входы поступают синусоидальные напряжения, сдвиг фаз между которыми предстоит измерить. Стробоскопичес- кие преобразователи 1 и 2 производят дискретизацию входных сигналов по времени и обеспечивают заполне" ние мгновенных значений на момент дискретизации (стробирование). Импульсы дискретизации формируются генератором 14 импульсов. Таким образом, напряжения с выхода стробпреобразователей 1 и 2 имеют ступенчато-синусоидальный вид. Аналого-цифро" вые преобразователи 3 и 4 преобразуют напряжение "ступенек" в цифровой код, т.е. на выходах аналого-цифровых преобразователей 3 и 4 присутствуют коды мгновенных значений х„ и у, сигналов по первому и второму входам. До формирования очередного значения х; и у;+ необходимо полу4 чить квадраты х,. и у,, их произведения и сложить результаты с содержимым соответствующих регистров 1113 памяти.

В первом такте мультиплексеры 5 и

6 коммутируются так, что на входах перемножителя 8 появляется значение х1. Результат перемножения х; поступает на один вход сумматора 9, а на другой вход через мулвтиплексер

7 подается число,N = рл x .из регист,=О 1 уа памяти 13, т.е. сумма квадратов предыдущих значений x .. Результат

1" сложения через демультиплексер 10 за" писывается в тот же регистр 13 памяти.

Во втором такте проводятся подобные операции по накоплению в регистр

12 памяти суммы квадратов у . Для этого на входы перемножителя 8 подаются через мультиплексеры 5 и 6 значение у .

В третьем такте подобныи же путем накапливается Ех . у . в регистре 1 I

1 памяти.

По завершении третьего такта возможно поступление значений х; „и у 1 на входы мультиплексеров 5 и 6.

После окончания времени измерения в регистре 11 памяти оказывается записанным число А. Для получения числа В мультиплексеры 5 и 6 коммутируются так, что входы перемножителя 8 подключены к регистрам

12 и 13. Результат перемножения— число В " поступает, как и число А, в вычислительный блок 15, реализующий алгоритм корреляционного фазоизмерителя в цифровом виде:

t g8

, к,. м,, А

Т

87949

20

30

Составитель Н. Агеева

Редактор Б. Федотов техред и,Гайдy корректор С Ш0нм Р ююеюеееахеиых=========

Заказ 9712/15 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., gi 4/5 ююиюююаЮЮИФЮИЮЯЗВCEФ_#_ФМЗЙ ФCй

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

Если считать, что минимальное количество точек в периоде должно быть равно 10, то при быстродействии аналого-цифровых преобразователей

10 мкс высшая рабочая частота без трансформации частоты равна 10 кГц.

При учете эффекта трансформации частоты, свойственного стробоскопическому преобразованию, верхняя рабочая частота может достигать нескольких сотен МГц. Принципиальньпс ограничений по нижней рабочей частоте нет.

Таким образом, введение в устройство перечисленных элементов позволяет значительно расширить частот, ный диапазон фазометра.

Формула изобретения цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные первый стробоскопический и первый аналогоцифровой преобразователи, генератор импульсов, перемножитель, выходом соединенный с сумматором, регистр памяти и вычислительный блок, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона частот, в него введены последовательно соединенные второй стробоскопический и вто—

& 4 рой аналого-цифровой преобразователи и три мультиплексера, демультиплексер и два регистра памяти, причем генератор импульсов соединен со входами стробосколических преобраэова" телей, выходы первого и второго анвпого-цифровых преобразователей соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого и второго мультиплексеров, чьи выходы через перемножитель соединены с первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом третьего мультиплексера и со входом сумматора, который через демультиплексер соединен со входами трех рв гистров памяти, выходы всех регистров памяти соединены со входами третьего мультиплексера, а выходы второго и третьего регистров памяти - соответственно еще и с третьими входами первого и второго мультиплексеров, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Заявка Ф 2557673/18-21Ä кл.С 01 R 25/00, 08 ° 06.78 °

2. Заявка Ф 2777213/18-21, кл.G 01 R 25/00, 08.06,79 {прототип),