Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1)966620 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 300980 (21) 3004302/18-21

1 с присоединением заявки ¹â€”

Р11М К з

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 15.10.82. Бюллетень ¹ 38 (531 УДК 6 21. 317. 77 (088. 8) Дата опубликования описания 1510.82

В.Р.Мтварелишвили и И.Б.Краснов «,„д @р тл; (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт прикл (54) ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

С ПОСТОЯННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ

Изобретение относится к фазоизме-.. рительной техйике и предназначено для.измерейия фазового сдвига двух гармонических сигналов в фазовых преобразователях измеряемого параметра.

Известен двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным .временем, содержащий элемент совпадения, счетчик импульсов и блок ограничения измерительного времени, состоящий из задающего генератора, делителя частоты счетных импульсов, триггера, элемента совпадения, блок коммутации, содержащий элемент совпадения, элементы ИЛИ, триггер, одновибратор и дифференцирующую цепь 11.

В данном двухполупериодном фаэо. метре измерение фазового сдвига про- исходит в два цикла, что обусловливает большое время измерения и повышенную погрешность.

Наиболее близким к предлагаемому является двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий блок формирования, состоящий из усилителей-ограничителей, формирователей импульсов и уПравляемых триггеров, элемента совпадения, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, первый и второй формирователи.

Ji импульсных последовательностей счет,ных импульсов со сдвигом 180о между ними, блок ограничения измерительного времени, выполненный в виде задающего генератора, делителя частоты счетных импульсов, триггера и элемента совпадения, переключатель на входе управляемых триггеров, третий формирователь импульсной последовательности, сдвинутой на 90 по отношению к счетным импульсам первого и второго формирователей, причем вход третьего формирователя соединен с входами первого и второго формирова15 телей, а выход через тот же переключатель - со схемой ИЛИ t 2).

Известным фазометром возможно измерение малых фазовых сдвигов. Это достигается перекрестной коммутацией импульсов на входе триггеров интервала времени, которая позволяет ввести дополнительный сдвиг фазы в измеряемый фазовый интервал без погрешности ограничения посредством специального переключателя. Однако это усложняет работу с фазометром, затрудняет автоматизацию измерительного процесса, увеличивает время, необходимое на одно измерение и изменяет масштаб преобразования фазовых ответствующих блоков, по оси абсцисстекущее время.

Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем содержит формирующий блок, состоящий из усилителей-ограничителей .1 и 2, формирователей импульсов 3-6 фронта и спада, соответствующих моментам положительных и отрицательных нуль-переходон сигналов, инвертора

7,управляющих триггеров 8 и 9, элементов 10-13 И и триггеров 14 ..и 15 фазовых интервалов, элементы 16-19 И, формирователь 20 последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180 между ними, элемент 21 антисонпадений, блок 20 ограничения измерительного времени и счетчик 23 с индикацией.

Фазометр работает следующим образом.

На входы усилителей-ограничителей ,1 и 2 поступают опорный ОО=О „cosset и исследуемый О рО cos(est+ Ч ) сигна1

Pl+ лы (фиг.2у, фазовый сдниг между которыми Ь Ч = Vq подлежит измерению..

Выходййе напряжения этих ограничителей О„, О поступают на входы формирователей 3-6 импульсов, которые формируют -короткие импульсы ИЗ, И4, И5 и

Иб (фиг.2), сЬответствующие фронту и спаду входных .напряжений. Импульсы

ИЗ и И4 поступают на счетные. входы управляющих триггеров 8 и 9, которые формируют .управляющими элементами 1013 И напряжение И8, И9, в результате чего на выходе элементов 10 и 11 И выделяется соответственно нечетная последовательность импульсов с(-,a >и четная последовательность b +, Ь4... „, а на выходе элементов 12 И 13И вЂ” соответстенно нечетная последовательность импульсов a„ +, a + и нечетная последовательность b -, b =, Триггеры .14 и 15 формируютфазовые интервалы длительностью

69

Ч,= 56ОТ+ -д С Т +

Ч 560 2. где - измеряемый фазовый сдвиг; — погрешность формирования интервалов, обусловленные процессом ограничения,"

Ъ Г - интервалы, соответствующие дополнительным фазовым сдвигам Ф = Т 1тд. Z =Т +2д;

Т вЂ” период повторения сигналов.

Введение н фазовый интервал допол. нительного интервала позволяет исключить "мертвую зону" вблизи нулевых фазовых сдвигов.

Фазовые Cq„ a дополнительные Ч;„ интервалы кнантуются на элементах .16 и

17 И счетными импульсами с выхода формирователя 20, а фазовый интервал

Tip и интервал Ъ - соответственно

3 966620

1 сдвигон при измерении вблизи нуля.

Кроме того, использование дополнительной последовательности квантующих импульсов, сдвинутых на 90 относительно первой последовательности квантующих импульсов, повышает треба- 5 вания к быстродействию счетчика импульсов, что дополнительно усложняет устройство в целом.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за )Q. счет измерения фазовых сдвигов в диапазоне 0-360 беэ изменения масштаба преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий два усилителя-ограничителя, соединенные выходами со входами соответствующих четырех формирователей, два триггера фазовых интервалов, три элемента И, первые два из которых соединены входами соответственно с выходами триггеров фазовых интервалов и с выходами формирователя последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180 между ними, 5 вход которого соединен с выходам блока ограничения измерительного времени, счетчик импульсов, введены инвертор, два управляющих триггера, пять элементов И и элемент антисовпадения,зО при этом первые входы третьего и четвертогo элементов И соединены с выходами формирователя последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180 между ними, а вторые — соответствен- 35 но с выходами инвертора и второго усилителя-ограничителя, выходы первого — четвертого элементов И соединены с входами элемента антисовпадения, выход которого подключен к, . 40 счетчику, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно со счетными входами первого и второго управляющих триггеров и с первыми входами шестого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к инверсному выходу второго и к прямому выходу первого управляющих триггеров, другие выходы которых подсоединены соответственно к вторым входам седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего формирователей, выходы пятого и седьмого, шестого и восьмого элементов 55

И соединены соответственно с единич ными и нулевыми входами первого и второго триггеров фазовых интервалов.

На фиг.1 изображена функциональная схема двухполупериадного цифра- 49 ваго фазометра с постоянным измеритель.ныМ временем, на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы фазометра, где по оси ординат откладываются выходные напря><ения со- 65

966620 на элементах 18 и 19 И счетными импульсами, сдвинутыми на 180 относительно первой последовательности. В результате этого на выходе элементов формируются пачки импульсов. Co 36о бо

3. T Q.Ь) 4

21 анти впа ения

N(q

Элеме нт со д реализует соотношеййе N= (N46-МА )+(И 8-й о ). и на его выходе формируются пачки иэ импульсов, 2.дФ оЪ60 которые регистрируются счетчиком 23 в течение измерительного времени, определяемого блоком 22.

Таким образом. если в известном устроистве для устранения "мертвой зоны" вблизи нуля с помощью переключателя вводится фазовый сдвиг на

180о без погрешности, обусловленной процессом ограничения, и это приводит к изменению масштаба преобразования в диапазоне 0-360о, к повышению требований к счетчику по быстродействию за счет третьей последовательности импульсов, сдвинутых на

90, и к неавтоматизированноиу процессу измерения, то в предлагаемом устройстве для устранения "мертвой эоны" вблизи Оо вводится дополнительный фазовый сдвиг с погрешностя ми формирования дополнительного интервала, которые взаимно компенсируются в процессе формирования пачки импульсов в элементе 21 антисовпадения.

Это позволяет производить измерение в диапазоне 0-360 без изменения масштаба преобразования в диапазоне 0-360 фазовые .интервалы Cq и Г изменяются oT Зьо ° Т до Ъбо Т й"

Дополнительййми эффектами являются автоматизация измерительного процесса, снижение требований по быстродействию к счетчику и по точности ограничения в усилителях-ограничителях, .так как погрешности ограничения компенсируются.

Формула изобретения

Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий два усилителя-orраничителя, соединенные выходами с входами соответствующих четырех формирователей, два триггера фазовых интервалов, три элемента И, первые два из которых соединены входами соответственно с выходами триггеров фазовых и с выходами формирователя последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180 между ними, вход которого . соединен с выходом блока ограничения измерительного вреI мени, счетчик импульсов, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения функциональных воз.можностей, в него введены инвертор, два управляющих триггера, пять

15 элементов H и элемент антисовпадения, при этом первые входы третьего и четвертого элементов И соединены -с выходами формирователя последова- .тельностей счетных импульсов со

20 сдвигом 180,между ними, а вторые соответственно с выходами инвертора и второго усилителя-ограничителя, выходы первого - четвертого элементов

И соединены с ьходами элемента антисовпадения, выход которого подключен к счетчику, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно со счетными входами первого и второго управляющих триггеров и с первыми входами шестого и пятого эле3О ментов И, вторые входы которых подключены соответственно к инверсному выходу второго и к прямому выходу первого управляющих триггеров, другие выходы которых подсоединены соN ответственно к вторым входам седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых соединены соответствен но с выходами второго и третьего формирователей, выходы пятого и седьмо4p. ra, шестого и восьмого элементов И соединены соответственно с единичными и нулевыми, входами первого и второго триггеров фазовых интервалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ie 359608, кл . G 01 К 25/00, 21.09.72 °

2. Авторское свидетельство СССР

М 447640, кл. 6 01 к 25/00, 25.10.74.

М9 ию ии

Фиг2

Составитель.Н.Areeaa

Редактор Е.Дичииская Техред M.Ãåðãåëü Корректор О.Билак

Заказ 7837/63 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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