DE3132069C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasenmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die zur Messung der Phasendifferenz zwischen zwei elektrischen Signalen geeignet ist.

Die Erfindung kann in Laserinterferenzmessern für Positions­ änderungen und Vibrationen sowie in anderen Meßeinrichtungen, in welchen die zu messende physikalische Größe in eine Änderung der Phasenverschiebung umgesetzt wird, benutzt werden.

Zur Zeit gibt es eine große Entwicklung bei Laserinter­ ferenzverfahren, die das Prinzip der optischen Überlagerung ausnutzen. Hierbei wird die Information über die zu messende physikalische Größe letztlich in eine Änderung der Phasen­ differenz zwischen zwei elektrischen Signalen umgesetzt.

Im Verlaufe der Messung der physikalischen Größe kann sich die Phasenverschiebung sowohl innerhalb einer Periode (2 π Radiant) als auch in weiteren Grenzen ändern, die eine Periode mehrfach überschreiten, während hinreichend hohe Änderungsgeschwindigkeiten bei der Phasenverschiebung zum Auftreten von Dopplerfrequenzen führen, die Hunderte und Tausende von Kilohertz erreichen. Zur Messung der erwähnten Phasenverschiebungen werden gewöhnlich Phasenmeß­ einrichtungen mit umkehrbarer Zykluszählung verwendet.

Von diesen Einrichtungen werden hohe Zykluszählgeschwin­ digkeit und hohe Geschwindigkeit der Zählrichtungsum­ kehr, hohes Auflösungsvermögen und zugleich hohe Be­ triebssicherheit gefordert.

Es ist eine Phasenmeßeinrichtung bekannt (Belawin O.W. "Grundlagen der Funknavigation", M. Sow. Radio, 1977, S. 203), die mehrere Phasenschieber, zwei Phasen- Analog-Umsetzer und einen Quotientenmesser enthält. Die ersten Eingänge der Phasen-Analog-Umsetzer sind an einen ersten Signaleingang angeschlossen; der zweite Eingang des ersten Phasen-Analog-Umsetzers ist an einen zweiten Signaleingang gelegt und über die Phasen­ schieber mit dem zweiten Eingang des zweiten Phasen- Analog-Umsetzers verbunden. Die Ausgänge der Phasen- Detektoren sind an die Eingänge des Quotientenmessers angeschlossen.

Diese Einrichtung ist jedoch zur Messung einer Phasenverschiebung von über π Radiant nicht geeignet, da die Anzeigen des Quotientenmessers und der gesamten Einrichtung nur im Bereich ± π Radiant eindeutig sind. (Der Quotientenmesser mißt das Verhältnis zweier Spannungen A₀ sin ϕ und A₀ cos ϕ).

Bekannt (Zorin D.I. u.a. "Messung von Strichmaßen durch Zählen der Interferenzstreifen", "Veröffentlichungen des wissenschaftlichen Forschungsinstitutes D.I. Mendelejew", Nr. 78 (138) Verlag für Standarde, M.L. 1965) ist weiter eine Phasenmeßeinrichtung, die mehrere Phasenschieber und zwei Phasendifferenzumwandlungs­ einheiten im optischen Frequenzbereich, Schmitt- Trigger, Zählimpulsformer und einen Vorwärts-Rückwärts- Zähler enthält.

Die Phasenschieberkette und die beiden Phasendifferenz­ umwandlungseinheiten bilden einen Teil eines Zweikanal- Homodyninterferometers, bei dem die erforderliche Pha­ senverschiebung durch die Stellung eines der Spiegel erreicht wird, der den Lichtstrahlengang beeinflußt. Die Phasendifferenzumwandlung findet in Lichtstrah­ lungsempfängern (z. B. in Fotoelektronenvervielfachern) statt, in welchen Energie und Phase der Strahlen je­ weils in Energie und Größe des elektrischen Stromes umgesetzt werden. Bei Änderung des Lichtstrahlenganges ändern sich die Ausgangsströme der Empfänger periodisch und sind zueinander um π/2 Radiant verschoben. Die Ausgänge der Phasendifferenzumwandlungseinheiten sind über Schmitt-Trigger mit den Eingängen von Zählimpuls­ formern verbunden, deren Ausgänge an einen Vorwärts- Rückwärts-Zähler gelegt sind.

Jedoch hat diese Einrichtung eine niedrige Auflösung der Zählrichtungsumkehr von nur einem Interferenz­ streifen (2 π Radiant) und eine geringe Zählgeschwin­ digkeit (1300 Impulse in der Sekunde). Dies ist sowohl durch die Begrenzung der Frequenz des Ausgangssignals der Phasendifferenzumwandlungseinheiten, die den Homodynmeßschaltungen eigen ist, als auch durch die schaltungstechnischen und konstruktiven Mängel der Zählimpulsformer und Vorwärts-Rückwärts-Zähler bedingt.

Darüber hinaus hat die Einrichtung eine niedrige Zuverlässigkeit wegen der in den Impulsformerkreisen enthaltenen Gleichstromeinrichtungen mit den ihnen eigenen Mängeln wie Nulldrift und Rauschen, was bei Benutzung des Homodynmeßverfahrens unvermeidlich ist.

Die bei dieser Einrichtung verwendete Methode zur Erhöhung der Auflösung durch Messung eines Bruchteils der Interferenzstreifen auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre läßt sich nicht automatisieren, während eine Erhöhung der Auflösung der Zyklus-Zähl­ richtungsumkehr grundsätzlich nicht möglich ist.

Bekannt (Koronkewitsch W.P. u.a. "Laserinterferometer zur Messung der Länge" und Kirjanow W.P. u.a. "Elektrische Zähl- und Registriereinrichtung für einen Laserverstellungsmesser", "Avtometrÿa" Nr. 1, 1971, Nowosibirsk) ist schließlich eine Phasenmeßeinrichtung, die mehrere Phasenschieber und zwei Phasendifferenz­ umwandlungseinheiten im optischen Frequenzbereich enthält. Jede der Phasendifferenzumwandlungseinheiten enthält einen in einem Michelson-Interferometer, das in Homodynschaltung ausgeführt ist, untergebrachten Foto­ empfänger, einen Schmitt-Trigger und zwei Impulsformer. Im Wege eines der Interferenzstrahlenbündel, die auf einen der Fotoempfänger auftreffen, ist ein λ/4-Plätt­ chen angeordnet, das als Phasenschieber dient. Der direkte und der inverse Ausgang des Schmitt-Triggers sind Potentialausgänge der Phasendifferenzumwandlungs­ einheit, während die Ausgänge der Impulsformer Impuls­ ausgänge sind.

Die Einrichtung enthält auch einen Impulsverteiler, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Phasendifferenz­ umwandlungseinheiten und dessen Ausgänge mit einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler verbunden sind, der mit einem Digitalregistriergerät in Verbindung steht.

Die Einrichtung enthält auch eine Verzögerungsschaltung zur Korrektur des Vorwärts-Rückwärts-Zählers, die zwischen den Ausgängen eines Vorzeichen-Flipflops, das zur Angabe des Vorzeichens der Meßgröße dient, und den Setzeingängen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (Eingänge zum Setzen der Zählflipflops des Vorwärts-Rückwärts- Zählers auf "0" und "L"), geschaltet ist.

Als Mängel sind bei dieser Phasenmeßeinrichtung die niedrige Auflösung, die π/2 Radiant beträgt, die begrenzte Geschwindigkeit beim Wechsel der Zählrichtung gegenüber der möglichen Zählgeschwindigkeit sowie die niedrige Zuverlässigkeit zu bezeichnen. Diese Mängel rühren daher, daß nach Durchgang durch den Nullzustand die Umsteuerung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers vom Dekrementieren zum Inkrementieren beim Erscheinen des ersten Inkrementierimpulses erfolgt. Der Zählwert des Zählers ist zu diesem Zeitpunkt falsch, weshalb dieser mit einer gewissen Verzögerung einer Korrektur unter­ worfen wird. Die für die Durchführung der Korrektur benötigte Zeit begrenzt die zulässige Eingangsfrequenz der Zählimpulse, die bei einer Auflösung von π/2 Radiant die Dopplerfrequenz um das Vierfache über­ steigt. Dadurch ist die niedrige Zuverlässigkeit der Phasenmeßeinrichtung bedingt, die in der hohen Wahr­ scheinlichkeit eines fehlerhaften Zählvorgangs des Zählers besteht und besonders stark bei hoher Ände­ rungsgeschwindigkeit der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen und der entsprechenden Dopplerfrequenz in Erscheinung tritt.

Zweck der Erfindung ist es, die aufgezählten Mängel zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pha­ senmeßeinrichtung mit erhöhtem Auflösungsvermögen, erhöhter Geschwindigkeit der Zählrichtungsumkehr und erhöhter Betriebszuverlässigkeit zu schaffen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Phasenmeßeinrichtung, wie sie im Patent­ anspruch 1 angegeben ist.

Dank der Erfindung wird eine Erhöhung der Auflösung der Phasenmeßeinrichtung, d. h. eine Verminderung der Diskretheit der Phasenverschiebungsmessung bis auf π/N Radiant (N<2) erreicht. Bei Anwendung der Phasenmeß­ einrichtung in einem als Michelson-Interferometer ausgeführten Laser-Positionsänderungsmesser gestattet diese Erhöhung der Auflösung die Messung von Verschiebungen mit einer Auflösung von 1/2N der Laserstrahlungswellenlänge.

Durch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung und Anspruch 2 wird die Geschwindigkeit der Zählrichtungs­ umkehr erhöht, die dann der Geschwindigkeit einer einseitig gerichteten Zählung gleich wird. Dies ist besonders wichtig bei hoher Auflösung der Phasenmeß­ einrichtung, bei der sonst die Frequenz der Zählimpulse erhöht wird und die geringe Geschwindigkeit der Zähl­ richtungsumkehr die Arbeitsgeschwindigkeit der Phasen­ meßeinrichtung begrenzen würde.

Durch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Er­ findung gemäß Anspruch 3 wird eine Erhöhung der Be­ triebszuverlässigkeit der Phasenmeßeinrichtung er­ reicht, da unabhängig von ihrer Auflösung die Frequenz der am Eingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers eintref­ fenden Zählimpulse stets der Dopplerfrequenz gleich ist.

Anspruch 4 kennzeichnet eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 das Blockschema einer Phasenmeßeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Phasendifferenz­ umwandlungseinheit gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für einen Impuls­ verteiler für N = 4 gemäß der Erfindung;

Fig. 4 Kurven für Ausgangsspannungen an Elementen der Schaltungen nach Fig. 1, 2 und 3 in Ab­ hängigkeit von der Phase;

Fig. 5 das Prinzipschaltbild einer Vorzeichen­ verarbeitungseinheit und ihrer Kopplung mit den anderen Baugruppen einer Phasen­ meßeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 Kurven für Ausgangsspannungen der in Fig. 5 gezeigten Elemente und Zählwerte des Vorwärts-Rückwärts- Zählers in Abhängigkeit von der Zeit;

Fig. 7 das Blockschema einer mit einem Codeum­ setzer versehenen Phasenmeßeinrichtung gemäß der Erfindung mit einem Prinzipschaltbild für den Impulsverteiler;

Fig. 8 das Blockschema der Phasenmeßeinrichtung gemäß Fig. 7 für N = 4 bei Verwendung eines binären Zähl- und Registriersystems mit einem Prinzipschaltbild des Codeumsetzers;

Fig. 9 Kurven für Ausgangsspannungen der in Fig. 8 und 2 gezeigten Elemente und der Werte des Codeumsetzers sowie der Zählwerte des Vorwärts-Rückwärts-Zählers in Abhängigkeit von der Phase; und

Fig. 10 das Blockschema einer mit einem Codeumsetzer und einer Vorzeicheneinheit versehenen Pha­ senmeßeinrichtung gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 gezeigte Phasenmeßeinrichtung enthält N Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1, von denen jede zwei Po­ tentialausgänge und zwar einen nichtinvertierten Ausgang 2 und einen invertierten Ausgang 3, und zwei Impulsausgänge 4 und 5 hat. Die Zahl N der Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1 kann be­ liebig sein, jedoch nicht weniger als zwei, je nach der geforderten Auflösung der Phasenmessung, die π /N Radiant beträgt. Die ersten Eingänge 6 sämtlicher Phasenumwand­ lungseinheiten 1 sind an einen ersten Signaleingang 7 angeschlossen, während ein zweiter Signaleingang 8 an den zweiten Eingang 9 der ersten Phasendifferenzumwandlungs­ einheit 1 gelegt ist. Der zweite Eingang 9 jeder nächst­ folgenden Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 ist mit dem zweiten Eingang jeder vorhergehenden Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 über eine Phasenschieberkette 10, deren Zahl gleich N-1 ist, verbunden. Die Phasenverschiebung jeder der Phasen­ schieber 10 beträgt π /N Radiant. Die Ausgänge 2, 3, 4, 5 der Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1 sind mit den Eingängen eines Impulsverteilers 11 verbunden, während die Ausgänge 12 und 13 des letzteren an die Eingänge eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 angeschlossen sind, der mit einem Digitalregistriergerät 15 in Verbindung steht.

Jede Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 (Fig. 2 enthält einen Phasen-Analog-Umsetzer 16, der mit einem Schmitt- Trigger 17 in Verbindung steht, dessen direkter und des­ sen inverser Ausgang die Potentialausgänge 2 und 3 der Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 bilden. An die gleichen Aus­ gänge 2 und 3 sind zwei Impulsformer 18 und 19 angeschlossen, deren Ausgänge die Impulsausgänge 4 und 5 der Pha­ sendifferenzumwandlungseinheit 1 bilden. Die Eingänge des Phasen- Analog-Umsetzers 16 bilden die Eingänge 6 und 9 der Phasendifferenzumwandlungseinheit 1.

Der Impulsverteiler 11 (Fig. 1) dient zur Verteilung der an den Impulsausgängen 4 und 5 der Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1 auftretenden Zählimpulse auf seine zwei Ausgänge 12 und 13. Die Impulse am Ausgang 12 bzw. am Ausgang 13 des Impulsverteilers 11 müssen je nach der Richtung der Pha­ senänderung zwischen den Eingangssignalen erscheinen. Bei Zählung mit einer Diskretheit von π /N Radiant und im Falle von vier Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1(N = 4) kann der Impulsverteiler 11 (Fig. 3) beispielsweise zwei Achtfach-UND- ODER-Glieder 20 und 21 enthalten, deren Eingänge paar­ weise verbunden und an die Ausgänge der Phasendifferenzumwandlungs­ einheiten 1 angeschlossen sind, während die Ausgänge als Ausgänge 12 und 13 des Impulsverteilers 11 dienen. Die Arbeitsweise der Phasenmeßeinrichtung sei an einem Beispiel betrachtet, das vier Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1 (N = 4) enthält. An den Eingängen 6 und 9 der Phasendifferenzum­ wandlungseinheiten 1 (Fig. 1) treffen von den Signaleingängen 7 und 8 stetige harmonische Signale ein, wobei an dem Eingang 9 jeder nächstfolgenden Phasendifferenzumwand­ lungseinheit 1 das Signal durch die vorhandenen Phasen­ schieber 10 um π/4 Radiant gegenüber dem Signal am Eingang 9 jeder vorhergehenden Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 verschoben eintrifft. In jeder Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 (Fig. 2) gelangen diese Eingangssignale an zwei Eingänge des Phasen-Analog-Umsetzers 16, dessen Ausgangsspannung von der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen abhängt. Als Phasen-Analog-Umsetzer können bekannte Phasen­ detektoren (Analog-Phasenmesser) verwendet werden, bei denen die Ausgangsspannung bei kontinuierlichem Phasen­ verlauf größer 2 π ein periodisches Signal mit sich änderndem Vorzeichen ist (O.W. Belawin, "Grundlagen der Funkortung", Moskau Sowjet Radio, 1977, S. 203, Formel 8.49, Abbil­ dung 8.12). Der Phasen-Analog-Umsetzer 16 kann nun derart ausgeführt sein, daß die Abhängigkeit folgenden Verlauf hat: die Ausgangsspannung muß von einem gewissen negativen Wert -Um bis zu einem positiven Wert +Um bei Änderung der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen von -π/2 bis +π/2 Radiant zunehmen und von einem positiven Wert +Um bis zu einem negativen Wert -Um bei Änderung der Phasenverschiebung von +π/2 bis 3 π/2 Radiant abnehmen (Fig. 4K, L, P, Q). Hierbei muß während einer Periode bei einer Phasen­ differenz zwischen den Eingangssignalen Null und π Radiant die Spannung am Ausgang des Phasen-Analog-Umsetzers 16 (Fig. 2) gleich Null sein. Ist die Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Phasen-Analog-Umsetzers 16 von der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen in jedem der oben erwähnten Bereiche linear, so haben die Kurven der Ausgangsspannungen der Phasen- Analog-Umsetzer 16 aller vier Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1 die Form von Sägezahnkurven (Fig. 4), die mit K, L, P, Q bezeichnet sind. Hierbei ist durch die zwischen den zweiten Eingängen 9 (Fig. 1) der Nachbarphasendifferenzumwandlungseinheiten 1 geschalteten Phasenschieber die Sägezahnspannungskurve L (Fig. 1) des Phasen-Analog-Umsetzers 16 (Fig. 2) der zweiten Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 gegenüber der Kurve K (Fig. 4) der ersten Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 um π/4 Radiant, die Säge­ zahnspannungskurve P der dritten Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 gegenüber der Kurve L der zweiten Phasendifferenzumwandlungseinheit auch um π/4 Radiant verschoben und so weiter. Durch die Schmitt-Trigger 17 (Fig. 2) werden diese Spannungen in Recht­ eckspannungen umgeformt, während die beispielsweise als mono­ stabile Multivibratoren ausgeführten Impulsformer 18 und 19 aus den Flanken der Ausgangsrechteckspannungen der Schmitt-Trigger 17 kurze Impulse bilden.

Die Rechteckspannungen von den direkten und den inversen Aus­ gängen der Schmitt-Trigger 17 (Potentialausgänge 2 und 3 der Phasendifferenzumwandlungseinheit 1) und die Impulse von den Ausgängen der Impulsformer 18 und 19 (Impulsausgänge 4 und 5 der Phasendifferenzumwandlungs­ einheit 1) gelangen zum Impulsverteiler 11 (Fig. 3).

Da der Schritt der Phasendifferenz zwischen den Säge­ zahnkurven an den Ausgängen der Phasen-Analog-Umsetzer 16 (Fig. 2) π/4 beträgt, so erscheinen die Impulse an den Aus­ gängen der Impulsformer 18 und 19 sämtlicher Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1 auch mit diesem Schritt. Die an den Ausgängen 12 bzw. 13 des Impulsverteilers 11 (Fig. 1) vereinigten Impulse gelangen an den Umkehrzähler 14 nach je π/4 Radiant Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen. Dadurch wird eine Erhöhung der Auflösung der Phasenmeßeinrichtung bis auf π/4 Radiant und im allgemeinen Fall bis auf π /N Radiant anstatt π/2 Radiant bei den bekannten Einrichtungen erreicht.

Der Impulsverteiler 11 (Fig. 3) erfüllt die Funktion der Vereinigung der Zählimpulse an den beiden Ausgängen 12 bzw. 13 je nach der Richtung der Änderung (Vergrößerung oder Ver­ minderung) der Phase. Bei diesem erscheinen am Ausgang des Achtfach-UND-ODER-Gliedes 20 (Ausgang 12 des Impulsverteilers 11) Zähl­ impulse, wenn die Phasendifferenz zunimmt

bei Verminderung der Phasendifferenz

erscheinen die Zählimpulse am Ausgang des Achtfach-UND-ODER-Gliedes 21 (Ausgang 13 des Impulsverteilers 11). In Fig. 4 sind die bei positiver Än­ derung der Phasendifferenz

erscheinenden kurzen Zählimpulse ausgezogen und die bei negativer Änderung der Phasendifferenz

erscheinenden Impulse ge­ strichelt gezeigt. Bezeichnet man mit A, B, C und D die Spannungen, die an den nichtinvertierten Potentialausgängen 2 der Pha­ sendifferenzumwandlungseinheiten 1 erscheinen, mit , , und die Spannungen an den entsprechenden inversen Potentialausgängen 2 dieser Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1, mit a, b, c und d die Impulsspannungen an den Ausgängen 4 der Phasendifferenzumwandlungsein­ heiten 1, die durch die Impulsformer 18 nach den positiven Span­ nungssprüngen an den Ausgängen 2 erzeugt werden, und mit , , und die Impulsspannungen an den Ausgängen 5 dieser Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1, die durch die Former 19 nach den positiven Sprüngen an den Ausgängen 3 erzeugt werden, so kann daß Auftreten der Impulse an den Ausgängen der Achtfach-UND-ODER- Glieder 20 und 21 des Impulsverteilers 11, die jeweils mit x und y bezeichnet sind, mit Hilfe folgender logischer For­ meln beschrieben werden:

x = Ac + + C + a + Bd + + D + b
y = A + c + + Ca + B + d + Db + .

Falls in der Phasenmeßeinrichtung ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler mit Komplementdarstellung der negativen Zahlen, z. B. ein Binär-Vorwärts-Rückwärts- Zähler, Verwendung findet, so können die Impulse von den Ausgängen 12 und 13 (Fig. 1) des Impulsverteilers 11 direkt auf die Eingänge des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 gegeben werden. Bei einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 dieser Art tritt als Vorzeichenstelle (bzw. als Vorzeichen-Flipflop) die höchstwertige Stelle auf, wobei der Zustand "0" der Vorzeichenstelle bedeutet, daß die Zahl positiv und der Zustand "L" - daß die Zahl negativ ist. Falls sich zu einem bestimmten Ausgangszeitpunkt der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 im 0-Zustand befunden und eine positive Phasenänderung be­ gonnen hat, so ändern die an seinem ersten Eingang vom Ausgang 12 des Impulsverteilers 11 eintreffenden Impulse den Zustand der niedrigstwertigen Stellen und vergrößern damit den Zählwert des Zählers 14, während der 0-Ausgangszustand der höchst­ wertigen Stelle bedeutet, daß die Zahl positiv ist. Falls sich dann die Phasenverschiebung im Sinne einer Verminderung zu ändern beginnt, so treffen die Impulse am zweiten Eingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 vom Ausgang 13 des Impulsverteilers 11 ein und ver­ mindern damit den Zählwert des Zählers 14. Allmählich nimmt der Zähler den 0-Zustand an, und es findet eine gleichzeitige Änderung des Zustandes sämtlicher Stellen desselben, darunter der höchstwertigen Stelle (Vorzeichenstelle), statt. Im Kom­ plementencode bedeutet dies die Zahl "-1". Das weitere Ein­ treffen von Impulsen am zweiten Eingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 führt zu einer Vergrößerung der in diesem stehenden negati­ ven Zahl.

Eine derartige Zahlendarstellung ist nicht immer bequem, besonders wenn das Ergebnis der Phasenmessung auf eine Ziffern­ tafel für eine direkte Ablesung ausgegeben werden soll. In diesem Falle verwendet man einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler, bei dem die negativen Zahlen gewöhnlich im nichtkomplementären Direktcode dargestellt werden, während zur Anzeige des Vorzeichens der Zahl ein spezielles Vorzeichen-Flipflop dient. Hierbei hängt die Zählrichtung nicht nur von der Richtung der Phasenänderung, sondern auch von dem Vorzeichen des Zählwerts ab.

Ist zum Beispiel das Vorzeichen positiv, so wird bei Zunahme der Phase der Zählwert vergrößert und bei Ab­ nahme der Phase vermindert. Ist das Vorzeichen dagegen negativ, so wird bei Zunahme der Phase der Zählwert vermin­ dert und bei Abnahme der Phase vergrößert.

Um die Verwendung eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers mit Darstellung der negativen Zahlen im Direktcode zu ermöglichen, ist es zweck­ mäßig, die Phasenmeßeinrichtung mit einer Vorzeichenverarbei­ tungseinheit 22 (Fig. 5) zwischen dem Impulsverteiler 11 und dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 zu versehen.

Die Vorzeichenverarbeitungseinheit 22 von Fig. 5 enthält ein Vorzeichen-Flipflop 23, vier UND-Glieder 24, 25, 26, 27, zwei NAND-Glieder 28,29 und zwei UND-ODER-Glieder 30 und 31. Die ersten Eingänge der UND-Glieder 24, 25, 26 und 27 sind mit den Ausgängen 12 und 13 des Impulsverteilers 11, die Ausgänge der ersten zwei UND-Glieder 24 und 25 mit den Ein­ gängen des Vorzeichen-Flipflops 23 und deren Ausgänge mit den ersten Eingängen der NAND-Glieder 28 und 29 und den paar­ weise verbundenen Eingängen der Zweifach-UND-ODER-Glieder 30 und 31 in Verbindung. Die Ausgänge der NAND-Glieder 28 und 29 sind mit den zweiten Eingängen der UND-Glieder 26 und 27 verbunden, deren Ausgänge an die anderen paarweise verbundenen Eingänge der Zweifach-UND-ODER-Glieder 30 und 31 gelegt sind.

Die Ausgänge der Zweifach-UND-ODER-Glieder 30 und 31 sind mit den Eingängen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 verbunden, während die zweiten Eingänge der NAND-Glieder 28 und 29 und der UND -Glieder 24 und 25 mit dem Ausgang des Nullzustandsanzeige 32 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 in Verbindung stehen.

Kennzeichnend für die Funktion einer mit einer Vorzeichen­ verarbeitungseinheit 22 versehenen Phasenmeßeinrichtung ist es, daß bei Änderung des Vorzeichens der Phasenverschiebung, wo der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14, der zuerst im Rückwärtszählbetrieb wirk­ sam war, in den Nullzustand kommt und dann im Vorwärtszählbetrieb wirksam wird, der erste nach dem Nullsetzen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 eintreffende Impuls nur an der Einstellung des Vorzeichen- Flipflops 23 in den nötigen Zustand teilnimmt, ohne in dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 festgehalten zu werden. Entspricht zum Beispiel der Nullzustand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 einer Phasendifferenz innerhalb des Bereiches EG (Fig. 4) mit Null im Punkt F der Sägezahnkurve K, so bewirkt eine Verschiebung um den Null­ punkt innerhalb des Bereiches EG keine Änderung des Vorwärts-Rückwärts- Zählers 14 vom Nullzustand, während das Vorzeichen-Flip­ flop 23 umgesteuert wird.

Den ersten am Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 eintreffenden Zählimpuls bildet der Impuls vom Nulldurchgang der Kurve L im Punkt G bzw. der Kurve Q im Punkt E je nach der Richtung der Phasendifferenz­ änderung, der keinen Einfluß auf den Zustand des Vorzeichen- Flipflops 23 hat. Somit gelangen gegenüber dem Nullpunkt der Phasendifferenz die Zählimpulse an den Zähler 14 (5) symmetrisch, der zum Unterschied von den bekannten Einrichtungen die bereits stattgefundene Änderung der Phasen­ differenz um π /N Radiant fixiert, wobei das Vorzeichen der Phasenverschiebung zu diesem Zeitpunkt bereits festge­ stellt ist. Im Ergebnis ist der Zeitabstand zwischen den Im­ pulsen, die an den verschiedenen Eingängen des Zählers 14 zum Zeitpunkt der Umkehrung eintreffen, zweimal so groß, was nicht zur Verminderung der Zählgeschwindigkeit bei der Zählrichtungsumkehrung führt. Die Zählrichtungsumkehrgeschwindigkeit steigt an.

Nachstehend soll die Arbeitsweise der mit einer Vor­ zeichenverarbeitungseinrichtung 22 (Fig. 5) versehenen Pha­ senmeßeinrichtung eingehender betrachtet werden.

Zuvor sei bemerkt, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 und das Vor­ zeichen-Flipflop 23, die in der Phasenmeßeinrichtung verwen­ det werden, ihren Zustand beim Erscheinen der Rückflanken der an ihren Eingängen eintreffenden Impulse ändern müssen. Ist dies nicht der Fall, so sind geringfügige Änderungen an der Vorzeichenverarbeitungseinheit 22 notwendig. Es sei auch be­ merkt, daß das Vorzeichen-Flipflop 23 in den 0-Zustand bzw. in den L-Zustand durch die Abgabe eines Impulses an seinen Ein­ gang R bzw. S eingestellt wird.

In Fig. 6 sind mit x und y jeweils die Spannungen an den Ausgängen 12 und 13 des Impulsverteilers 11, mit U₂₃, U₂₄, U₂₅, U₂₆, U₂₇, U₂₈, U₂₉, U₃₀, U₃₁ und U₃₂ die Ausgangs­ spannungen der entsprechenden Elemente der Schaltung gemäß Fig. 5 und mit Z der Zustand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 bezeich­ net.

Es sei angenommen, daß zu einem gewissen Anfangszeitpunkt der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 (Fig. 5) und das Vorzeichen-Flipflop 23 sich im Nullzustand befinden (Fig. 5 und 6). Hierbei liegt am Ausgang des Nullzustandsanzeigers 32 hohes Potential an, das an die zweiten Eingänge der UND-Glieder 24 und 25 und der NAND- Glieder 28 und 29 gelangt. Zu dieser Zeit liegt am Aus­ gang des NAND-Gliedes 28 hohes Potential und am Ausgang des NAND-Gliedes 29 niedriges Potential an, so daß dement­ sprechend am UND-Glied 26 der Durchgang der von den Aus­ gängen 12 und 13 des Impulsverteilers 11 kommenden Zählimpulse freigegeben und am UND-Glied 27 gesperrt ist. Nimmt die Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen der Phasen­ meßeinrichtung zu

so erscheinen die Zählimpulse am Ausgang 12 des Impulsverteilers 11 (Spannung x). Der erste Zählimpuls passiert das UND-Glied 26 und das Zweifach-UND-ODER-Glied 30 zum Additionseingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 und bringt diesen in den Zustand "1" (Z, Fig. 6). Der gleiche Impuls gelangt über das UND-Glied 25 an den R-Eingang des Vorzeichen-Flip­ flops 23, ohne dessen Zustand zu ändern, da es bereits im 0-Zu­ stand ist. Da der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 den 0-Zustand verlassen hat, so erscheint am Ausgang des Nullzustandsanzeigers 32 niedriges Potential (U₃₂), das seinerseits den Durchgang der Zähl­ impulse zu den Eingängen des Vorzeichen-Flipflops 23 unterbindet und das Auftreten eines hohen Potentials (U₂₈ und U₂₉) an den Ausgängen beider NAND-Glieder 28 und 29 hervorruft, was den Durch­ gang der Zählimpulse durch die UND-Glieder 26 und 27 gestattet. Die folgenden Zählimpulse bringen nach dem Passieren des UND-Gliedes 26 und des Zweifach-UND-ODER-Gliedes 30 den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 in den Zustand "2", dann in den Zustand "3" (Z, Fig. 6).

Beginnt jetzt die Phasendifferenz zwischen den Ein­ gangssignalen abzunehmen

so erscheinen die Zähl­ impulse am Ausgang 13 (y - Fig. 6) des Impulsverteilers 11 und gelangen über das UND-Glied 27 und das Zweifach-UND-ODER-Glied 31 an den Subtraktionseingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14, dessen Anzeige ab­ nimmt.

Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 nimmt zuerst den Zustand "2", dann den Zustand "1" und schließlich den Zustand "0" (Z - Fig. 6) an. Zu diesem Zeitpunkt erscheint am Ausgang des Nullzustandsan­ zeigers 32 ein hohes Potential (U₃₂ - Fig. 6), das den Durch­ gang der Impulse zu den Eingängen des Vorzeichen-Flipflops 23 gestattet und ein niedriges Potential am Ausgang des NAND- Gliedes 29 (U₂₉ - Fig. 6) hervorruft, das den Durch­ gang der Zählimpulse durch das UND-Glied 27 verhindert. Der nächste am Ausgang 13 des Impulsverteilers 11 erscheinende Im­ puls gelangt nicht zum Eingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14, sondern durchläuft das UND-Glied 24 zum S-Eingang des Vorzeichen-Flip­ flops 23, wobei er dieses in den L-Zustand umsteuert (U₂₃ - Fig. 6), der das Vorzeichen "-" bedeutet. Infolgedessen erscheint am Ausgang des NAND-Gliedes 29 wieder ein hohes Potential (U₂₉ - Fig. 6), das den Durchgang der Zählimpulse durch das UND-Glied 27 gestattet. Der nächste am Ausgang 13 des Impuls­ verteilers 11 erscheinende Zählimpuls durchläuft das UND-Glied 27 und das Zweifach-UND-ODER-Glied 30 zum Additionseingang des Um­ kehrzählers 14, da sich der Zustand des Vorzeichen-Flipflops 23 geändert hat, so daß die Impulse vom Ausgang des UND-Gliedes 27 nur das Zweifach-UND-ODER-Glied 30 passieren können. Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 nimmt den Zustand "L" an (Z - Fig. 6). Der gleiche Impuls durchläuft das UND-Glied 24 zum S-Eingang des Vorzeichen-Flipflops 23, ohne dessen Zustand zu ändern. Nachdem der Zähler 14 den Nullstand verlassen hat, erscheint am Aus­ gang des Nullzustandsanzeigers 32 wieder ein niedriges Po­ tential (U₃₂ - Fig. 6); infolgedessen können die UND-Glieder 24 und 25 von den Impulsen nicht durchlaufen werden, während die beiden UND-Glieder 26 und 27 für den Durchlauf der Zählimpulse offen sind. Die nächstfolgenden Zählimpulse durchlaufen auch das UND-Glied 27 und Zweifach-UND-ODER-Glied 30 zum Additionseingang des Zählers 14 und vergrößern seinen negativen Zählwert (Z - Fig. 6).

Beginnt dann die Phasendifferenz zwischen den Ein­ gangssignalen wieder anzusteigen

so durchlaufen die jetzt vom Ausgang 12 (x - Fig. 6) des Impulsverteilers 11 eintreffenden Impuls das UND-Glied 26 und das Zweifach-UND-ODER- Glied 31 zum Subtraktionseingang des Zählers 14, wobei sie dessen negativen Zählwert vermindert.

Nachdem der Vorwärts-Rückwärts-Zähler in den Nullzustand gebracht ist, ändert der erste Zählimpuls nur den Zustand des Vorzeichen-Flip­ flops von L auf 0 (von "-" auf "+"), ohne im Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 festgehalten zu werden. Erst ab dem nächsten Zählimpuls vergrößert der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 14 seinen Zählwert.

Somit kann in einer mit einer Vorzeichenverarbeitungs­ einheit 22 versehenen Phasenmeßeinrichtung ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler mit Darstellung der negativen Zahlen im Direktcode verwendet werden. Dabei wird eine hohe Zählrichtungsumkehrgeschwindigkeit ge­ sichert.

Die erfindungsgemäße Phasenmeßeinrichtung ermöglicht die Messung von Phasendifferenzen mit einer Auflösung von π /N Radiant bei beliebigem N 2. Zugleich führt die Vergröße­ rung von N zur Erhöhtung der Zählimpulsfrequenz, was zur Stei­ gerung der Forderungen an die Arbeitsgeschwindigkeit des Um­ kehrzählers und bei begrenzter Arbeitsgeschwindigkeit zur Senkung der Zuverlässigkeit führt.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Phasenmeßein­ richtung bei hohem Auflösungsvermögen ist es zweckmäßig, die Phasenzyklen mit einer Diskretheit von 2 π Radiant (eine Periode) zu zählen und die Information über die Größe der Pha­ sendifferenz im Bereich von 2 π Radiant (mit einer Diskret­ heit von π /N Radiant) durch Decodierung der Zustände der Schmitt-Trigger 17 sämtlicher Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1, d. h. an deren Potentialausgängen 2 und 3 (Fig. 1) zu erhalten. Dazu muß die erfindungsgemäße Phasenmeßeinrichtung mit einem Codeumsetzer 33 (Fig. 7) zwischen den Potentialausgängen der Phasendifferenzumwandlungseinheiten und den Eingängen der niedrigst­ wertigen Stellen des Digital-Registriergeräts 15 versehen werden. Hierbei enthält der Impulsverteiler 11 zwei UND-Glieder 34 und 35, deren ersten Eingänge an die Impulsausgänge 4 und 5 der letzten Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 angeschlossen, während ihre zweiten Eingänge miteinander verbunden und an einen der Po­ tentialausgänge (zum Beispiel 3) einer der vorhergehenden Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1 angeschlossen sind. Die Ausgänge der UND-Glieder 34 und 35 bilden die Ausgänge 12 und 13 des Impulsverteilers und sind mit den Eingängen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 verbunden.

Bei Anwendung von beispielsweise vier Phasendifferenzumwand­ lungseinheiten 1 (N = 4) und eines binären Zähl- und Regi­ striersystems enthält der Codeumsetzer 33 (Fig. 8) gemäß der Erfindung drei EXKLUSIV-ODER-Glieder 36, 37 und 38. Die Eingänge der ersten Gliedes 36 sind mit den nichtinvertierten Potentialausgängen 2 der zweiten und vierten Phasendifferenzumwand­ lungseinheit 1, die Eingänge des zweiten Gliedes 37 mit den nichtinvertierten Potentialausgängen 2 der ersten und dritten Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 und die Eingänge des dritten Gliedes 38 mit den Ausgängen der Glieder 36 und 37 ver­ bunden, während der nichtinvertierte Potentialausgang 2 der letzten Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 und die Ausgänge der Glieder 36 und 38 an die Eingänge der niedrigswertigen Stellen des Digital-Registriergeräts 15 angeschlossen sind.

Beim Arbeiten der mit einem Codeumsetzer 33 (Fig. 7) versehenen Phasenmeßeinrichtung gelangen die Zählimpulse an die Eingänge des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 mit einer Diskret­ heit 2 π Radiant. Sie werden durch die Former 18 und 19 (Fig. 2) nach den Nulldurchgängen der Sägezahnausgangs­ spannung des Phasen-Analog-Umsetzers 16 der letzten Phasendifferenz­ umwandlungseinheit 1 gebildet (zum Beispiel bei N = 4, von der Sägezahnspannung Q Fig. 9) und auf die Eingänge der UND-Glieder 34 und 35 des Impulsverteilers 11 (Fig. 7) gegeben. Zu den Ausgängen der UND-Glieder 34 und 35 kommen nur diejenigen Impulse durch, die sich in dem Zeitpunkt bilden, wo an dem Potentialausgang einer der vorhergehenden Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1, der mit dem zweiten Ein­ gang der UND-Glieder 34 und 35 in Verbindung steht, ein Frei­ gabepotential anliegt. Zum Beispiel bei einer Phasenver­ schiebung Null (Fig. 9) liegt hohes Potential am invertierten Po­ tentialausgang sämlticher Phasendifferenzumwandlungseinheiten 1, außer der mittleren, (Spannungen A, B, C) und da einer von diesen Ausgängen nur an die zweiten Eingänge der UND-Glieder 34 und 35 gelegt ist, so gelangen die sich dabei bildenden Impulse d bzw. an die Ausgänge der UND-Glieder 34 bzw. 35. Derartige Koinzidenzen wiederholen sich alle 2 π Radiant der Änderung der Phasen­ differenz. Bei positiver Änderung der Phasendifferenz

durchlaufen die Zählimpulse (in Fig. 9 nicht ge­ strichelt) das UND-Glied 34 zum Ausgang 12 des Impulsver­ teilers 11 und gelangen an den Additionseingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14. Bei negativer Phasenveränderung

durchlaufen die Zählimpulse (in Fig. 9) gestrichelt) das UND-Glied 35 zum Ausgang 13 und dann zum Subtraktionseingang des Vorwärts-Rückwärts- Zählers 14 (Fig. 7). Die Zählimpulse folgen mit einer Diskret­ heit 2 π Radiant unabhängig vom Auflösungsvermögen der Phasenmeßeinrichtung.

Die Größe der Phasenverschiebung innerhalb des Be­ reiches 2 π Radiant (mit einer Diskretheit von π /N Radiant) kann man aus den Potentialausgängen der Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 erhalten. Dies sei am Beispiel einer Phasenmeßeinrich­ tung bei N = 4 (Fig. 8 und 9) betrachtet.

Liegt die Phasendifferenz im Bereich von 0 bis π/4 Radiant, so liegt an allen nichtinvertierten Potentialausgängen der Phasendifferenzumwandlungseinheiten niedriges Potential an (A, B, C, D), so daß sich eine Codekombination 0000 ergibt. Liegt die Phase im Bereich von π/4 bis 2 π/4 Radiant, so nimmt der Wert A einen hohen Wert an, so daß sich eine Codekombination 000L ergibt. In der nachstehenden Tabelle sind alle Codekombinationen, die durch die Ausgangswerte A, B, C und D bei Änderung der Phasendifferenz innerhalb des Bereiches 2f Radiant gebildet werden, ausgeführt.

Somit läßt sich an den Potentialausgängen der Phasendifferenzum­ wandlungseinheiten 1 die Größe der Phasendifferenz inner­ halb des Bereiches 2π Radiant mit einer Diskretheit π /4 Radiant und im allgemeinen Falls mit einer Diskretheit π /N Radiant eindeutig ermitteln.

Die durch die Potentialausgänge des Phasendifferenzumwandlungsein­ heit 1 gebildeten Codekombinationen gelangen dann zum Code­ umsetzer 33. Verwendet man ein binäres Zähl- und Registriersystem, so müssen diese Codekombinationen in eine Binärzahl transformiert werden. Die erforderliche Stellenzahl der Binär­ zahl kann aus der Formel

n = 1 + 10 g₂ N

ermittelt werden.

Im Falle von N = 4 (Fig. 8), wo die Diskretheit der Pha­ senmessung π/4 Radiant beträgt, wird ein dreistelliger Binärcode (n = 3) benötigt. Hierbei enthält der Codeumsetzer 33 drei EXKLUSIV-ODER-Glieder 36, 37 und 38. Die Binärstelle 2⁰ wird dem Ausgang des Gliedes 38, die Stelle 2¹ dem Aus­ gang des Gliedes 36, die Stelle 2² unmittelbar dem direkten Potentialausgang 2 der letzten Phasendifferenzumwandlungseinheit 1 entnommen. Wie aus Fig. 9 zu ersehen ist, bilden die Code­ kombinationen der Ausgangsspannungen (D, U₃₆, U₃₈, Fig. 9) dieser Glieder 36 bis 38 innerhalb jeder 2π Radiant Phasendifferenz drei­ stellige Binärzahlen von 0 bis 7 (Z₁ - Fig. 9). Die Zahl, die gemeinsam durch die Ausgangsspannungen des Codeumsetzers 33 (niedrigstwertige Stellen) und des Umkehrzählers 14 (höchst­ wertige Stellen) gebildet wird, ist der gemessenen Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen mit einer Diskretheit von π /N Radiant äquivalent. Diese Zahl wird mit Hilfe des Digitalregistriergeräts 15 festgehalten.

Wenn das Ergebnis der Messung der Phasendifferenz zwischen Eingangssignalen unabhängig von dem Vorzeichen der Phasendifferenz (z. B. im Dezimalsystem) im Direktcode dargestellt werden soll, kann die Phasenmeßeinrichtung gemäß Fig. 7 zwischen dem Impulsverteiler 11 (Fig. 11) und dem mit einem Nullzustandsanzeiger 32 versehenen Vorwärts-Rückwärts- Zähler 14 mit einer Vorzeichenverarbeitungseinheit (Fig. 10) ausgestattet werden, deren Schaltung anhand der Fig. 5 be­ schrieben worden ist.

Der Vorzug einer gemäß Fig. 7, 8 und 10 ausgeführten Phasenmeßeinrichtung liegt in ihrer höheren Zuverlässigkeit bei Erhaltung einer hohen Auflösung. Dies wird dadurch erreicht, daß das Zählen der Phasenzyklen mit einer Diskretheit von einer Periode unabhängig von der erforderlichen Auflösung er­ folgt. Demzufolge ist die Frequenz der an den Eingängen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers eingtreffenden Impulse stets gleich der Differenz­ frequenz (Doppelerfrequenz), ist also 2N mal niedriger. Deshalb wird die Fehlerwahrscheinlichkeit für den Vorwärts-Rückwärts-Zähler ge­ senkt.

Die Anwendung dieser oder jener Variante der Phasenmeßein­ richtung hängt von den konkreten technischen Forderungen an diese ab. Ist die Geschwindigkeit der Phasenänderung zwischen den Eingangssignalen nicht sehr groß, liegen also geringe Dopp­ lerfrequenzen vor, so kann eine Phasenmeßeinrichtung gemäß Fig. 1 oder Fig. 5 verwendet werden.

Kennzeichnet für diese Schaltungen ist es, daß dem Null­ zustand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers immer eine Nullanzeige des Digital­ registriergeräts entspricht. Liegen dagegen hohe Doppler­ frequenzen vor und ist die Arbeitsgeschwindigkeit des Vorwärts-Rückwärts-Zählers begrenzt, dann ist eine Phasenmeßeinrichtung gemäß Fig. 7, 8 oder 10 vorzuziehen.

Claims (5)

1. Phasenmeßeinrichtung zur Messung der Phasendifferenz zwischen zwei Eingangssignalen mit einem ersten und einem zweiten Signaleingang (7, 8) für jeweils eines der beiden Eingangssignale, mit

• - Phasendifferenzumwandlungseinheit (1), die erste Eingänge (6) haben, welche an den ersten Signal­ eingang (7) angeschlossen sind, und die jeweils einen nichtinvertierten und einen invertierten Potential­ ausgang (2, 3) aufweisen, an denen in Abhängigkeit von der Größe der Phasendifferenz eine Spannung oder null Volt auftreten, und die Impulsausgänge (4, 5) haben, an denen kurze Impulse auftreten, wenn sich der Pegel an den Potentialausgängen (2, 3) von null Volt auf die entsprechende Spannung ändert,
• - mit Phasenschiebern (10),
• - mit einem Impulsverteiler (11), dessen Eingänge an die Ausgänge (2, 3, 4, 5) der Phasendifferenz­ umwandlungseinheiten angeschlossen sind und in dem die Signale von den Ausgängen (2, 3, 4, 5) so ver­ knüpft sind, daß Zählimpulse an einem Ausgang (12) des Impulsverteilers (11) auftreten, wenn eine Pha­ sendifferenzänderung im Bereich bis 2 π Radiant in einer Richtung stattfindet, und an einem zweiten Ausgang (13) des Impulsverteilers (11) auftreten, wenn die Richtung der Phasendifferenzänderung entgegengesetzt ist,
• - mit einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler (14), der an die Ausgänge (12, 13) des Impulsverteilers (11) ange­ schlossen ist, und
• - mit einem daran angeschlossenen Digitalregistrier­ gerät (15),

dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenmeßeinrichtung N Phasendifferenz­ umwandlungseinheiten (1) bei N größer als 2 enthält, der zweite Eingang (9) der ersten Phasendifferenz­ umwandlungseinheit unmittelbar an den zweiten Signaleingang (8) angeschlossen ist, der zweite Eingang (9) jeder folgenden Phasendifferenz­ umwandlungseinheit mit dem zweiten Eingang (9) jeder vorhergehenden Phasendifferenzumwandlungseinheit (1) über einen Phasenschieber (10) verbunden ist, wobei die Phasenverschiebung jeder der N-1 Phasenschieber (10) π/N Radiant beträgt.

2. Phasenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Vorzeichenverarbeitungseinheit (22) ausgestattet ist, die zwischen dem Impulsverteiler (11) und dem Umkehrzähler (14), der mit einem Nullzustands­ anzeiger (32) ausgestattet ist, geschaltet ist, hierbei enthält die Vorzeichenverarbeitungseinheit (22)

• - ein Flipflop (23), dessen Schaltzustand dem Vor­ zeichen der Phasendifferenzänderung entspricht (Vorzeichen-Flipflop)
• - zwei NAND-Glieder (28, 29),
• - zwei Logikglieder (30, 31), jeweils mit Zweifach-UND-ODER-Kombinationen, und
• - vier UND-Glieder (24, 25, 26, 27), wobei die ersten Eingänge des ersten und vierten UND-Gliedes (24, 27) an den Ausgang (13) des Impulsverteilers (4) und die ersten Eingänge des zweiten und dritten UND-Gliedes (25, 26) an den Ausgang (12) des Impulsverteilers (11) angeschlossen sind, die Ausgänge der ersten zwei UND-Glieder (24, 25) an die Eingänge des Vorzeichen-Flipflops (23) angeschlossen sind, dessen Ausgänge an die ersten Eingänge der NAND-Glieder (28, 29) angeschlossen und jeweils mit den paarweise verbundenen ersten Eingänge der ersten und zweiten UND-Glieder jeweils jedes Logik-Gliedes (30, 31) verbunden sind, die Ausgänge der NAND-Glieder (28, 29) mit den zweiten Eingängen des dritten und vierten UND-Gliedes (26, 27) verbunden sind, deren Ausgänge an die paarweise verbundenen zweiten Eingänge des ersten UND-Gliedes des ersten Logik-Gliedes (30) und des zweiten UND-Gliedes des zweiten Logik-Gliedes (31), und jeweils an die zweiten Eingänge des zweiten UND-Gliedes des ersten Logik-Gliedes (30) und des ersten UND-Gliedes des zweiten Logik-Gliedes (31) angeschlossen sind, die Ausgänge der beiden Logik-Glieder (30, 31) mit den Eingängen des Vorwärts-Rückwärtszählers (14) und die zweiten Eingänge der NAND-Glieder (28, 29) und des ersten und zweiten UND-Gliedes (24, 25) mit dem Ausgang des Nullzustandsanzeigers (32) verbunden sind (Fig. 5).

3. Phasenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Potentialausgängen (2, 3) der Phasen­ differenzumwandlungseinheiten (1) und den Eingängen der niedrigstwertigen Stellen des Digitalregistriergeräts (15) ein Codeumsetzer vorgesehen ist, der Impulsverteiler (11) zwei UND-Glieder (34, 35) enthält, deren erste Eingänge mit den Impulsausgängen (4, 5) der letzten Phasendifferenzumwandlungseinheit (1) verbunden sind, während ihre zweiten Eingänge miteinander verbunden und an einen der Potential­ ausgänge (2, 3) einer der vorhergehenden Phasen­ differenzumwandlungseinheiten (1) angeschlossen sind und ihre Ausgänge als Ausgänge (12, 13) des Impuls­ verteilers (11) dienen (Fig. 7).

4. Phasenmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei N = 4 und Anwendung eines binären Zähl- und Registriersystems der Codeumsetzer (33) drei EXKLUSIV-ODER-Glieder (36, 37, 38) enthält, von denen die Eingänge des ersten Gliedes (36) mit den nicht­ invertierten Potentialausgängen (2) der zweiten und der vierten Phasendifferenzumwandlungseinheit (1), die Ein­ gänge des zweiten Gliedes (37) mit den nichtinvertier­ ten Potentialausgängen (2) der ersten und der dritten Phasendifferenzumwandlungseinheit (1) und die Eingänge des dritten Gliedes (38) mit den Ausgängen der ersten zwei EXKLUSIV-ODER-Glieder (36, 37) verbunden sind, während der nichtinvertierte Potentialausgang (2) der vierten Phasendifferenzumwandlungseinheit (1) und die Ausgänge des ersten und des dritten EXKLUSIV-ODER-Gliedes (36, 38) an die Eingänge der niedrigstwertigen Stellen des Digitalregistriergeräts (15) angeschlossen sind (Fig. 8).