Фазометр
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсиик
Социалистичесинк
Республик
6 011 25/00 3ЪоудврстеенныИ комитет СССР Опубликовано 30.10.82. Бюллетень № 40 по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. .317.77 (088.8) Дата опубликования описания 30.10.82 С. П. Панько, А. С. Глинченко, М. К. Чмых, В. И."ЮИЮ ин и В. И. Ткач " И!т Красноярский политехнический институт (72) Авторы изобретения (71 ) 3ая амтел ь (54) ФАЗОМЕТР Изобретение относится к электро-радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых фазометрических устройств. Известен цифровой фазометр, содержащий стробоскопические преобразователи, перестраиваемый генератор стробимпульсов, полосовые фильтры, коммутатор и низкочастотный измеритель с логической обработкой (1) . ,Однако фаэометр характеризуется большим временем поиска необходимой частоты генератора стробимпульсов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазометр, содержащий два стробоскопических преобразователя, соединенных через полосовые фильтры с низкочастотным измерителем разности фаэ, генератор стробимпульсов, соединенный выходами со вторыми входами стробоскопических преобразователей, кольцо ФАПЧ с устройством поиска, соединенное через усилитель-ограничитель с выходом одного иэ полосо2 вых фильтров с управляющим входом перестраиваемого генератора стробимпульсов. Фазометр обеспечивает измерение сдвига, фаэ в широком диапазоне частот и амплитуд входных сигналов (2) Однако за счет реальных параметров кольца ФАПЧ (инерционность, конечная поле са захвата и удержания, воэможность захвата на гармониках частоты сигнала, зависимость требуемого коэффициента петлевого усиления от частоты сигнала и обусловленная этим необходимость введения частотных поддиапазонов) фазометр имеет невысокое быстродействие (время поиска и захвата даже при априорно известном значении частоты сигнала составляет десятки секунд) и требует проведение ряда ручных операций в процессе измерения, таких как выбор нужного поддиапазона, контроль захвата, что в свою очередь снижает производительность измерений и затрудняет использование прибора в автоматизированных измерительных системах. 969875 4 . Второй режим работы важен при использовании низкочастотного измерителя 3 разности фаз с цифровой обработкой сигнала, реализующего алгоритм дискретного преобразования Фурье. При этом с помощью стробоскопических преобразователей 1 и 2 осуществляется дискретизация сигналов во времени и перенос фазовых соотношений между по19 следуемймй сигналами в область частот, удовлетворяющих быстродействию низкочастотного измерителя разности фаз. Значение преобразованной частоты находится как fop Ус-(иХ„) /Кд при Й. О преобразовании на нижней боковой частоте и fп = (и ) /К g при преобразовании на верхней боковой частоте, где - номер гармоники частоты „, на которой имеет место преобразовайие; 20 : - частота генератора 7 стробимпульг со; f - частота сигнала. Использование обоих боковых частот расширяет диапазон возможных значений частот сигнала, не требующих перестройки ДПКД 8. До2$ пустимое изменение преобразованной частоты гри .заданном коэффициенте деления ДПКД 8 зависит от нестабильности частоты сигнала и требуемой точности измерения. В соответствии с диапазоном 30 изменения F p и числом считываемых точек ф, определяющих спектр преобразованного сигнала, выбирается полоса пропускания низкочастотного измерителя 3 разности фаэ, Так, при г = 64 МГц; 11ель изобретения — повышение быстродействия и автоматизации измерений. Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два стробоскопических преобразователя, первые входы которых являются входами устрой ства, генератор стробимпульсов и низкочастотный измеритель разности фаз, вве дены соединенные между собой вычисли тельный и запоминающий блоки, делитель частоты и цифровой измеритель частоть соединенный с одним из входов фазомет ра и вычислительным блоком, соединен.ным с низкочастотным измерителем раз ности фаз и делителем частоты, счетнь вход которого подключен к выходу гене ратора стробимпульсов, а выходы - к вторым входам стробоскопических преобразователей, соединенных выходами с низкочастотным измерителем разности фаэ. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого фазометра, Фазометр из стробоскопических прео разователей 1 и 2, соединенных с низк частотным измерителем 3 разности фаэ последовательно соединенных цифрового измерителя 4 частоты, вычислительного блока 5 и запоминающего блока 6, последовательно соединенных генератора стробимпупьсов и делителя 8 частоты переменным коэффициентом деления, со дипенного со стробоскопическими преоб разоватепями 1 и 2 и вычислительным блоком 5 выход которого соединен с 35 низкочастотным измерителем 3 разности фаз в Фазометр работает следукицим образом. Напряжения, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, поступают на первые входы стробоскопических преобразователей 1 и 2. На вторые входы их поступают короткие стробимпульсы частоты 1 рс выходов делителя 8 частоты с 45 переменчыми коэффициентом деления (ДПКД), вход которого подключен к генератору 7 стробимпульсов. Коэффициент деления ДПКД 8К,ь,= г/ сто опреде ляющий частоту стробировання, находится либо из условия наименьшего отклонения преобразованной частоты F gp от ее некоторого среднего значения (первый режим работы стробоскопнческого преобразователя), либо из условия минимизации отклонения числа считываемых точек сигнала (второй режим работы стробоскопического преобразователя): hh. == А =(64-32); K с= О- = 44,445 КГц), а второму режиму, обеспечивающему минимап ное отклонение :числа считывания точек сигнала, удовлетворяют значения И = 9, ", = 58, что соответствует f и = 69 КГц и М = 16. Р Укаэанные режимы и условия выбора коэффициента деления ДПКД 8 определяют алгоритм работы вычислительного блока 5. При этом значения частоты сигнала находятся с помощью цифрового измерителя 4 частоты, а программа вычисй H эначения пРмин "п,мс,кеха в запоминающем блоке 6. Дпя ускорения 969 поиска необходимых коэффициентов деления ДПКД 8, обеспечивающих минимальное отклонение преобразованной частоты относительно номинальной, их значения для определенных поддиапазонов частоты сигнала могут быть вычислены предварительно и записаны в запоминающем блоке 6. Функции вычислительного блока 5 в этом случае сводятся к слежению за частотой сигнала, принятию решения о t0 необходимости изменения КА, выборке его значения из запомийаюшего блока 6 и занесения ДПКД 8. Сигналы преобразованной частоты Гпр с выходов стробопреобразователей 1 и 2 35 поступают на входы низкочастотного измерителя 3 разности фаз. Измеряемый им фазовый сдвиг соответствует фазовому сдвигу между сигналами, действуюшими на входе фазометра. 20 Работа вычислительного блока 5 и цифрового измерителя 4 частоты синхронизируются с работой низкочастотного измерителя 3 разности фаз. При этом в зависимости от ти а этого измерителя 25 и решаемой задачи возможно управление как со стороны вычислительного блока 5, запрещающего, например, выдачу измерительной информации на регистрирующий ! блок измерителя 3 на время перестройки ЗО ,ДПКД 8, либо управление со стороны измерителя 3, разрешающего перестройку ДПКД 8 в паузах между циклами измерения. Кроме того, при использовании обо» их боковых частот преобразования, рас- З5 ширяющих область возможных значений частот сигнала, не требующих перестановки ДКЙЙ 8, вычислительный блок 5 выдает соответствующую информацию на низко-. частотный измеритель 3 разности фаз с @ целью учета знака результата измерения. Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей повышается быстродействия фазометра со стробоскопическим преобразованием и полностью автоматизируется процесс измерения. Время, необходимое на начальную установку требуемой частоты стробирования, определяется временем измерения цифрового измерителя частоты, которое может 5О быть выбрано в зависимости от диапазона рабочих частот, равным (0,01-0;001)си быстродействием вычислительного и 6 запоминающего блоков 5 и 6, которое в режиме выборки предварительно вычисленных значений коэффициентов деления ДПКД 8 составляет единицы - десятки микросекунд. В известном устройстве время поиска и захвата кольца ФАПЧ при априорно известном поддиапаэоне частоты сигнала достигает единицдесятков секунд, а при неизвестной частоте сигнала к этому добавляется также время на ручной поиск соответствующего поддиалазона. В предлагаемом фазометре выбор частоты стробирования и контроль за текущим значением частоты сигнала осуществляется автоматически. С помощью вычислительного блока синхронизируется работа всех узлов фазометра. Здесь также исключается опасность преобразования на гармониках частоты сигнала, связанная с появлением грубых погрешностей, легко реализуется измерение на нижней и верхней боковых частотах. Формула изобретения Фазометр, содержащий два стробоско- пических преобразователя, первые входы которых являются входами устройства, генератор стробимпульсов и низкочастотный измеритель разности фаз, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и автоматизации измерений, в него введены соединенные между собой вычислительный и запоминающий блоки, делитель частоты и цифровой измеритель частоты, соединенный с одним из входов фазометра и вычислительным блоком, соединенным с низкочастотным измерителем разности фаз и делителем частоты, счеч ный вход которого подключен к выходу генератора стробимпульсов, а выходк вторым входам стробических преобразователей, соединенных выходами с низкочастотным измерителем разности фаз. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР No 659984, кл. GO& 25/00, 1979. 2. Патент США N 3334305, кл. 328-151, 1967. 969675 Составитель Н, Агеева Редактор,,С. Юско Техред А.Бабинец Корректор Л. Бокшан Заказ 8304/25 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. Ужгород, ул. Проектная, 4
