RU1827641C - Переносное устройство передачи единицы угла фазового сдвига - Google Patents

Abstract

Использование: фазоизмерительна  техника, передача размера единицы угла фазового сдвига от мер высшего разр да к мерам низшего разр да, аттестации и поверке высокоточных фазозадающих и фазо- измерительных устройств. Сущность изобретени : устройство содержит 2 формировател  сигналов (1, 2), 1 источник напр жени  смещени  (3), 1 блок предварительной обработки (4), 1 коммутатор (5), 1 регистр управлени  (6), 1 делитель с переменным коэффициентом делени  (7), 1 ЦАЛ (8), 1 фильтр низкой частоты (9), 1 аттенюатор (10), 1 преобразователь сдвига фаз в интервал времени (11), 1 блок кодировани  (12), 1 генератор импульсов (13), 1 врем задающий блок (14), 1 микроЭВМ (15). 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к фазоизмери- тельной технике, в частности к средствам передачи размера единицы угла фазового сдвига (ЕУФС) от мер высшего разр да к мерам низшего разр да, аттестации и поверке высокоточных фазозадающих и фазо- измерительных устройств.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  и задани  УФС за целое число периодов, определ емое стандартным временным интервалом.

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого переносного устройства передачи ЕУФС, где прин ты следующие обозначени : 1 - формирователь сигналов; 2 - формирователь сигналов; 3 - источник напр жени  смещени ; 4 - блок предварительной обработки; 5 - коммутатор; 6- регистр управлени ;7-делительс переменным коэффициентом делени  (ДПКД); 8 - цифроана- логовый преобразователь; 9 - фильтр

низкой частоты; 10 - аттенюатор; 11 - преобразователь сдвига фаз в интервалы времени; 12-блок кодировани ; 13-генератор импульсов; 14 - врем  задающий блок; 15 - микро-ЭВМ.

Переносное устройство передачи ЕУФС содержит запараллеленные по каждому входу формирователи сигналов 1, 2, источник напр жени  смещени  3, блок предварительной обработки 4, коммутатор 5, и последовательно соединенные регистр управлени  6, делитель переменного коэффициента делени  7, цифроаналоговый преобразователь 8, фильтр низкой частоты 9, аттенюатор 10, выходы коммутаторов 5 и блоков предварительной обработки 4 соединены , соответственно, с входами преобразовател  сдвига фаз в интервалы времени 11 и входами блока кодировани  12, св занного с генератором импульсов 13 врем за- дающим блоком 14 и микроЭВМ 15.

СО

с

Устройство работает следующим образом . В зависимости от передачи ЕУФС образцовому средству измерени  (ОСИ) мере или измерителю угла фазового сдвига (УФС) аттестуемый прибор подключаетс  соответ- ственно, к клеммам А, В или С, Д. В случае передачи ЕУФС мере на вход А поступает опорный сигнал с частотой F, на вход В измерительный сигнал с частотой F и фазовым сдвигом (р. Дополнительно, формиро- ватель входного сигнала 2 соединен с источником напр жени  смещени  3 относительно входа формировател  сигнала (ФС) 1. Сдвиг потенциалов между входами компараторов этих ФС превышает макси- мальное напр жение шумов, действующих на входах на входах ФС. Это приводит к тому, что флуктуации фронтов импульсов на выходах коммутаторов не перекрываютс  во времени и соответствующие им импуль- сы прив зки формируютс  дл  блока кодировани  БК 12 дополнительно к информации с преобразовател  сдвига фаз в интервалы времени 11. Интервал коррекции , необходимый дл  компенсации фазо- вой погрешности из-за используемого способа формировани  входного сигнала определ етс  в блоке предварительной обработки 4. Одновременно сигналы с генератора импульсов 13 поступают на ДПКД 7 и в зависимости от заданного кода микро-ЭВМ 15 через регистр управл ющего слова 6 устанавливаетс  режим работы внутреннего калибратора фазы устройства - его рабоча  частота и угол фазового сдвига. Далее сиг- налы ступенчатой формы поступают через цифроаналоговый преобразователь 8 (ЦАП) на фильтр низкой частоты 9 (ФНЧ) настраиваемый одинаковым дл  обоих каналов кодом от микроЭВМ 15 и в зависимости от требуемой амплитуды устанавливаетс  от микроЭВМ 15 коэффициент делени  аттенюатора 10.

В первом такте измерени , определ емым микроЭВМ 15, через коммутатор5 про- ходит импульсный спорный сигнал и поступает на вход преобразовател  сдвига фаз в интервал времени 11 (ПФВ). Во 2-ом такте через коммутатор 5 на вход ПФВ 11 поступает импульсный сигнал с делител  частоты 7, имеющего переменный коэффициент делени  (ДПКД), режим которого от микроЭВМ 15 задан через регистр управлени  (РУ). Затем сигнал калибратора фазы устройства поступает на суммирующий ЦАП 8 и далее через ФНЧ 9 и аттенюатор 10 на выходе прибора С, аналогично и дл  выхода Д. С помощью ПФВ 11 формируютс  эквивалентные временные интервалы, которые затем в блоке кодировани  13 заполн ютс 

счетными импульсами частот от генератора импульсов 13. Врем задающий блок 14 формирует врем  измерени , равное целому числу периодов сигнала и определ емое из услови  т.Изм 1изм0/ТхТ+ +Д , где Т - период сигнала, тизм0 базовое врем  измерени , Тизм0/Т - цела  часть отношени  тИзм0/Т. На частотах свыше F 1/tn3M0 врем  измерени  в диапазоне частот измен етс  в пределах Тизмо изм измо+ДТ, а в области частот .изм0 оно определ етс  периодом сигнала . Из-за этого исключаетс  погрешность за счет некратности времени измерени  и периода сигнала, свойственна  измерител м с посто нным временем измерени . За врем  измерени  в блоке кодировани  12

п 1 формируютс  коды №,( 2 tyii)/to и код

I ™ I

дл  интервалов времени с блока предварип 1

тельной обработки AN( Д1ЕСм)Л0, а

i 1

во врем  задающем блоке 14 формируетс 

п 1

код NT( 2 Tii)/t0. Эти коды ввод тс  в

- 1

микроЭВМ 15, выполн юща  в вычислительном процессе суммирование и деление кодов (Ny+ AN)/NT и их умножение на масштабный множитель 360. Результаты вычислений соответствуют заданному калибратором фазы и измер емому сдвигу фаз B360°(Ny+AN)/NT.

Введение новых преобразователей и св зей в предлагаемое устройство обуславливает возможность как измерени  угла фазового сдвига, так и его формирование, что позвол ет передавать ЕУФС не только мере, но и измерителю, а также вести потак- тный контроль за цифровым фазовращателем калибратора, необходимый ввиду характерных дл  него сбоев, проводить самокалибровки устройства, увеличива  точность передачи ЕУФС в случае работы в услови х сильных электромагнитных полей, сложных климатических услови х.

Оценим степень повышени  точности предлагаемого переносного устройства передачи ЕУФС:

1) значительное изменение климатических условий, электромагнитных полей за врем  аттестации средств измерений УФС требует дл  сохранени  высокой точности уменьшени  дополнительных погрешностей устройства.

Например, в устройстве прототипе температурный коэффициент кварцевого генератора 10 и при изменении температуры

на 30°. В полевых услови х за рабочий день t0 4-35° (на частотах долей герца аттестаци  проводитс  в течение 8 ч) относительное смещение частоты квантовани  равно 3010 , в то врем  как допустимо лишь , т.е. точность измерени  интервала времени эквивалентного уменьшитс  в 15 раз. Следовательно, за столь длительное врем  наблюдени  в этих услови х необходимо проведение самокалибровки прибора.

2) двухуровневое формирование позвол ет устранить составл ющую погрешности , обусловленную вли нием шумов сгш. Даже при оптимальном квантовании, обеспечивающем максимальную разрешающую способность фазометра при времени измерени  с и мкВ ,004°, т.е. устранение этой составл ющей погрешности увеличивает точность прибора в 1,5 раза.

а V о - & V (0.005)2 - (0,004)2 0,003 при относительно невысоком уровне шумов . В услови х эксплуатации 1)ш достигает величин на несколько пор дков больших и, следовательно, ошустран ема  в предполагаемом устройстве, повысит точность устройства на пор док.

На нашем предпри тии был изготовлен макет предлагаемого переносного устройства передачи ЕУФС. Схемы преобразователей , определ ющих высокие метрологические характеристики - блоки формирователей сигналов ДПКД, функциональных ЦАП, преобразователей сдвига фаз в интервалы времени построены на счетчиках 1533ИЕ7 и триггерах этой серии, компараторы 597СА2, м/с 572 ПА1А. В микроЭВМ использован микропроцессор 1821ВМ85, ОЗУ и ПЗУ соответственно, построены на м/с537РУ10и573Ф96.

Испытани  макета показали прецизионную точность передачи ЕУФС образцовым СИ 0,002°-0,01F в диапазоне частот 10 -2-10 Гц, как в лабораторных услови х. так и в услови х сильных полей и жесткой климатики. Т.о., по сравнению с прототипом  вл ющимс  образцом лучшей техники дл  передачи ЕУФС в насто щее врем , предполагаемое устройство позвол ет сократить число этапов аттестации и уменьшает дополнительную погрешность за счет автоматического введени  режима самокалибровки , а также исключить основную составл ющую погрешность ош и тем самым

увеличивает в 2 раза точность устройства в лабораторных услови х и в 14 раз в реальных услови х эксплуатации, сохран   малый вес и габариты, необходимые дл  переносного устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Переносное устройство передачи единицы угла фазового сдвига, содержащее

   преобразователь сдвига фаз в интервалы времени, генератор импульсов, врем зада- ющий блок, блок кодировани  и микроЭВМ, первый и второй выходы которой соединены соответственно с первыми входами блока

   кодировани  и врем задающего блока, а первые и вторые входы микроЭВМ подключены соответственно к выходам этих блоков , второй вход блока кодировани  соединен с вторым выходом врем задающего блока, третий вход - с выходом преоб- разовател  сдвига фаз в интервалы времени, а четвертый совместно с вторым входом врем задающего блока соединен с выходом генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  и задани  угла фазового сдвига за целое число периодов, определ емое стандартным временным интервалом, в него введены два канала,

   каждый из которых снабжен запараллелен- ными по каждому входу двум  формировател ми сигналов, источником напр жени  смещени , блоком предварительной обработки , коммутатором и последовательно соединенными регистром управлени , делителем переменного коэффициента делени , цифроаналоговым преобразователем, фильтром низкой частоты и аттенюатором, при этом регистр управлени , аттенюатор,

   источник напр жени  смещени , коммутатор и фильтр низкой частоты подключены к выходу микроЭВМ, соединенному с источником напр жени  смещени , выход второго формировател  входного сигнала

   соединен с первым входом блока предварительной обработки, второй вход которого соединен с выходом первого формировател  сигналов, третьим входом врем задающего блока и первым входом коммутатора,

   второй вход которого соединен с выходом делител  с переменным коэффициентом делени , св занного вторым входом с входом генератора импульсов, причем выходы коммутаторов и блоков предварительной обработки соединены соответственно с первым и вторым входами преобразовател  сдвига фаз в интервалы времени и п тым и шестым входами блока кодировани .

   А