SU1112307A1 - Двухполупериодный цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

. ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий первьп и второй усилители-ограничители, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, выход первого усилител -ограничител  через первый и второй формирователи соединен с первыми входами первого и второго управл емых триггеров, выход второго усилител -ограничител  соединен с входами третьего и четвертого формирователей , выход третьего формировател  соединен с входом первого управл емого триггера, выходы первого и второго управл емы.х триггеров через первые входы первого и второго элементов совпадени  соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика, делитель частоты, выход которого через триггер соединен с первым входом третьего элемента совпадени , второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, первьш и второй формирователи последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180 ме ду ними, выход первого из которых соединен с вторым входом первого элемента совпадени , выход второго - с вторым входом второго элемента совпадени , а выходы объединеныи соединены с выходом третьего элемента совпадени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  его функциональных возможностей путем измерени  сдвига фаз между«синусоидальными сигналами с кратковременным соот(гошением частот вида 1:п , где п 2,3,..., в него введены блок вьделени  периода -и гармоники за ка дый период первой, блок определени  четности S (Л гармоники, четвертый и п тый элементы совпадени , выход блока вьделени  периода п -и гармоники за каукдый период первой соединен с первым входом четвертого элемента совпаде§ ни , первый выход блока определени  четности гармоники соединен с п тым элементом совпадени , первый вход блока вьщелени  периода п-и гар моники за каждый период первой соединен с выходом первого, а второй со вход - с выходом третьего формировател , первый, второй и третий входы блока определени  четности гармоники соединены с выходами первого, второго формирователей и с выходом второго усилител -ограничител , второй выход блока определени  четности гармоники соединен с вторым входом счетчика, второй вход четвертого элемента совпадени  соединен с выходом второго формировател  последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180 между ними, а выход - с входом делител  частоты.

Description

второй вход п того элемента совпаде- формировател , з выход - с вторьм НИИ соединен с выходом четвертого- входом второго управл емого триггера..

1112307

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и предназначено дл  измерени  сдвига фаз между синусоидальными сигналами при соотношении частот вида 1:п где п - 1, ,....

Известно устройство, позвол ющее измер ть фазовый сдвиг ме зду сигналами с целочисленным соотношением частот , основанное на анализе фигур Лиссажу, вычерчиваемых п тном на экране электронно-лучевой Трубки осциллографа, содержащее коммутатор, выход которого соединен с входом канала осциллографа, а входы - с входами устройства С11.

Недостатки устройства - мала  точность определени  сдвига фаз изза низкой точности определени  геометрических параметров фигуры Лисса- жу, трудоемкость и сложность измерени  и вычислени  искомого угла сдвига фаз.

Наиболее близким, к предлагаемому  вл етс  двухполупериодный цифровой фазометр с посто нным измерительным временем, содержащий формирукшщй блок ,j состо щий из усилителей-ограничителей , формирователей импульсов и управл емых триггеров, элементы совпадени , элемент ИЛИ, счетчик импульсов , первый и второй формирователи импульсных последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180 между ними, блок ограничени  измерительного времени, вшюлненньй в виде задающего генератора, делител  частоты счетных импульсов, триггера и элемента совпадени , один из каналов формирующего блока содержит переключатель на входе управл емых триггеров , третий формирователь импульсной последовательности, сдвинутьй на 90 по отношению к счетным импульсам первого и второго формирователей , причем вход третьего формировател  соединен с входами первого и второго формирователей, а выход через тот же переключатель.- с элементом ИЛИ 2} .

Однако в известном устройстве измеренна  разность фаз при измерении сдвига фаз ме щу двум  синусоидальными сигналами с соотношением частот вида 1: п/где п 2,3,..., требует пересчета дл  определени  измер емой разности фаз. При измерении известньм устройством сдвига фаз между первой гармоникой и высшей п -и гармоникой, т.е. при соотношении частот входных сигналов вида 1:П, где т 2,3,... (втора гармоника и т.д.), показани  извесного устройства не будут равны измер емому сдвигу фаз.

Известному устройству свойственна мертва  зона при - О дл  всех значений п ,И 1,2,..., основным способом борьбы с которой  вл етс  введение калиброванного фазового сдвига 180, путем коммутации запускающих импульсов в одно из каналов фазометра. Однако при измерен1Ш сдвига фаз мехщу первой и четной гармониками этот способ уже не подходит, так как из нулево мертвой зоны при коммутации попадаем в 180-ю мертвую зону.

Цель изобретени  - расширение функ хиональных возможностей путем измерени  сдвига фаз между синусоидальными сигнала с кратным соотношением частот вида 1:п, где П 2,3,...

Указанна  цель достигаетс  тем, что в двухполупериодный цифровой фазометр, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, выход первого усилител -ограничител  через первый и второй формирователи соединен с первыми входами первого и втрого управл емых триггеров, выход второго усилител -ограничител  соединен с входами третьего и четвертого формирователей, выход третьего формировател  соединен с вторым входом первого управл емого триггера, выходы первого и второго управл емых триггеров через первые входы первого и второго элементов совпадени  соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика, делитель частоты, выход которого через триггер соединен с первым входом третьего элемента совпадени , второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, первый и второй формирователи послед вательностей квантующих импульсов со сдвигом 180 между ними,выход первого из которых соединен с вторым входом первого элемента совпадени , выход второго - с вторым входом второго элемента совпадени , а входы объединены и соединены с выходом третьего элемента совпадени , внедены блок вьщелени  периода г -и гар моники за каждый период первой, блок определени  четности гармоники, четвертый к п тьй элементы совпадени , выход блока вьделени  периодам-и гармоники за каждый период первой соединен с первым входом четвертого элемента совпаде1ги , первый выход блока определени  четности гармоники соединен с п тым элементом совпадени , первый вход блока вьщелени  периодов п-й гармоники за каждый период первой соединен с выходом пер вого, а второй вход - с выходом третьего формировател , первый, второй-и третий входы блока определе ни  четности гармоники соединены с выходами первого, второго формирователей и с выходом второго усилител ограничител , второй блока определени  четности гармоники соединен с вторым входом счетчика, второй вход четвертого элемента совпадени  соедин.ён с выходом второго формировател  последовательностей квантующи импульсов со сдвигом 180 меаду ними, а вьпсод - с входом делител  частоты, второй вход п того элемента совпадени  соединен с выходом четвер того формировател , а выход - с вто рым входом второго управл емого три гера . На чертеже представлена блок-схе двухполупериодного цифрового фазометра . , Устройство состоит из усилителей ограничителей 1 и 2, формирователей 3-6, управл емых триггеров 7 и 8, элементов 9 и 13 совпадени , элемента ИЛИ 14, счетчика 15, формирователей 16 и 17 последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180° между ними, генератора 18 квантующих импульсов, делител  19 астоты, триггера 20, блока 21 выелени  периода h-и гармоники за каждый период первой, блока 22 определени  четности гармоники, при- . чем входы первого и второго усилителей-ограничителей 1 и 2 соединены с входными клеммами устройства, выход первого усилител -ограничител  1 через первьй и второй формирователи 3 и 4 соединен с первыми входами первого и второго управл емых триггеров 7 и 8, выход второго усилител -ограничител  2 соединен с входами третьего и четвертого формирователей 5 и 6, выход третьего формировател  5 соединен с вторым входом первого управл емого триггера 7, выходы первого и второго управл емых триггеров 7 и 8 через первые входы первого и второго элементов 9 и 10 совпадени  соединены с входами элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с первым входом счетчика 15, выход делител  19 частоты через триггер 20 соединен с первым входом третьего элемента 12 совпадени ,второй вход которого соединен с выходом генератора 18 квантующих импульсов, выход первого формировател  16 последовательностей квантукшц х импульсов со сдвигом 180°между ними соединен с вторым входом первого элемента 9 совпадени , выход второго формировател  17 последовательностей квантующих импульсов со сдвигом т . .„- вторым входом 180 между ними - с второго элемента 10 совпадени , а входы объединены и соединены с выходом третьего элемента 12 совпадени , выход блока 21 вьц елени  периода п-и гармоники за каждый период первой соединен с первым входом четвертого элемента 1I совпадени , первый выход блока 22 огфеделени  четности гармоники соединен с п тым элементом 13 совпадени ,первый вход блока 21 ввделени  периода п-й гармоники за казвдый период первой соединен с выходом первого 3, а второй вход - с выходом третьего 5 формирователей первый, второй и третий входы блока 22 отфеделени  четности гармоники соединены с выходами первого, второго формирователей 3,4 и с выходом второго усилител ограничител  2, второй выход блока определени  четности гармоники соединен с вторым входом счетчика 15, второй вход четвертого элемента 11 совпадени  соединен с выходом второ го формировател  17 последовательностей квантующих импульсов со сдви гом 180 между ними, а выход - с входом делител  19 частоты, второй вход п того элемента 13 совпадени  соединен с выходом четвертого форми ровател  6, а выход - с вторым входом второго управл емого триггера 8 Устройство работает следующим образом. Входные сигналы U и 1/2 усиливаютс  и ограничиваютс  усилител ми ограничител ми 1 и 2, после чего из этих сигналов формировател ми 3-6 формируютс  импульсы в момент перехода исследуемых напр жений через нуль с положительной и отрицательной производными. Сформированными импульсами переключаютс  управл емы триггеры 7 и 8, формирующиефазовые интервалы. В элементах 9 и 10 совпадени  фазовые интервалы заполн ютс  квантующими импульсами. Через элемент ИЛИ 14 эти импульсы п тупают на счетчик 15. На другие вхо ды элементов 9 и 10 совпадени  поступают две последовательности квантующих импульсов, сдвинутых на 180 между ними с формирователей 16 и 17. Счетные импульсы проход т через элемент 11 совпадени  на делитель 19 частоты. Импульсами низкой частоты с выхода делител  19 переключаетс  триггер 20, формирующий интервал времени измерени , в течение которого счетные импульсы с выхода генератора 18 проход т через элемент 12 совпадени  на входы формирователей 16 и 17. Блок 21 вьдел ет один период и -и гармоники в течение каждого периода первой гармоники . Таким образом, на вход элемента 11 совпадени  поступает после довательность импульсов длительностью Т/п с периодом следовани  Т (где Т период первой гармоники ) . Если на входы фазометра поступают сигналы одинаковой частоты, на выходе блока 21 будет посто нный потенциал, открывающий элемент 11 совпадени . В этом случае работа фазометра не. отличаетс  от работы известного устройства, а измеренна  разность фаз и врем  измерени  равныq J,f2ki ,f i tnim фазовые интервалы с выходов з равл емых триггеров 7 и 8j коэффициент делени  делител  1-9, частота генератора кванТ5тощих импульсов 18. Дл  индикации фазы в градусах К выбирают равным 18-10 где ir Я ,J,. . . При подаче на измерительный вход четной гармоники дл  индикации измер емого угла сдвига фаз в градусах следовало бы на второй вход второго управл емого триггера 8 подать импульсы, соответствующие положительному нуль-переходу с выхода третьего формировател  5. Однако в этом случае преимущество двухполупериодного фазометра перед однополупериодным исчезает. Чтобы этого не происходило, двухполупериодный цифровой фазометр снабжен блоком 22 определени  четности гармоники и элементом 13 совпадени . Блок 22 определ ет, четна  или нечетна  гармоника подана на измерительньй вход фазометра, например, путем сравнени  уровней меандра гармоники в моменты положительных и отрицательных нуль-переходов первой гармоники. В случае четной гармоники с первого его выхода на п тьй элемент 13 совпадени  поступает импульс, запрещающий прохождение импульсов с четвертого формировател  6 в интервалы времени от момента отрицательного нуль-перехода первой гармоники до первого следующего за ним положительного нуль-перехода гармоники. В этом случае фазовые интервалы на выходе второго усилител -ограничител  8 увеличиваютс  на полпериода гармоники, что соответствует увеличению индицированного фазового сдвига на 90° Дл  .компенсации этого увеличени  в счетчике 15 происходит вычитание 90 по сигналу с второго выхода блока 22. При подаче на измерительный вход нечетной гармоники п тый элемент 13 совпадени  открываетс  посто нным уровнем блока 22, Измеренна  разность и врем  измерени  дл  Л.-Й нечетной гармоники равны

Н-24 - W,,

iiift

в этом случае t - фазовые интервалы с выходов управл емых триггеров 7 и 8 мен ютс  от О до Т/ v с, а ip - от О до 360. Использование новых элементов блока вьиелени  периода п -и гармо

-J

НИКИ за каждый период первой гармоники , блока определени  четности гармоники и двух элементов совпадени  расшир ют функциональные возможности предлагаемого фазометра вследствие того, что становитс  возможным измерение сдвига фаз ме 9(У синусоидальными сигналами с кратным соотношением частот вида 1:п, где ц 2,3,..., без переключений В зависимости от п;

Claims (1)

1. - ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, выход первого усилителя-ограничителя через первый и второй формирователи соединен с первыми входами первого и второго управляемых триггеров, выход второго усилителя-ограничителя соединен с входами третьего и четвертого формирователей, выход третьего формирователя соединен с вторым входом первого управляемого триггера, выходы первого и второго управляемых триггеров через первые входы первого и второго элементов совпадения соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика, делитель частоты, выход которого через триггер соединен с первым входом третьего элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, первый и второй формирователи последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180^е между ними, выход первого из которых соединен с вторым входом первого элемента совпадения, выход второго - с вторым входом второго элемента совпадения, а выходы объединены'и соединены с выходом третьего элемента совпадения, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем измерения сдвига фаз между«синусоидальными сигналами с кратковременным соотношением частот вида 1:η , где n = 2,3,..., в него введены блок выделения периода η —й гармоники за каждый период первой, блок определения четности гармоники, четвертый и пятый элементы совпадения, выход блока выделения периода η -й гармоники за каждый период первой соединен с первым входом четвертого элемента совпадения, первый выход блока определения четности гармоники соединен с пятым элементом совпадения, первый вход блока выделения периода η -й гармоники за каждый период первой соединен с выходом первого, а второй вход - с выходом третьего формирователя, первый, второй и третий входы блока определения четности гармоники соединены с выходами первого, второго формирователей и с выходом второго усилителя-ограничителя, второй выход блока определения четности гармоники соединен с вторым входом счетчика, второй вход четвертого элемента совпадения соединен с выходом второго формирователя последовательностей квантующих импульсов со сдвигом 180° между ними, а выход - с входом делителя частоты, »SU ...1112307 >

   второй вход пятого элемента совпаде- формирователя, а выход - с вторьвч нйй соединен с выходом четвертого. входом второго управляемого триггера..