SU1131326A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

ЦИФРОВОЙФАЗОМЕТР, содержащий генератор, измерительный счетчик, распределитель, счетчик переходов через 2iT и блок прив зки, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности измерени  и быстродействи  за счет регистрации мгновенного значени  фазового сдвига, в него введены два дискриминатора нул  опорного и измерительного сигналов, делитель импульсов, три элемента И, элемент ИЛИ, одновибратор, счетчик, дешифратор, выходной, буферный регистр , триггер синхронизации, причем входы дискриминаторов нул  измерительного и опорного сигналов соединены соответственно с выходами измерительного и опорного каналов, вход блока прив зки соединен с внешним генератором , выход дискриминатора нул  опорного сигнала соединен с первым входом счетчика переходов через 2{ и блоком прив зки, выход которого соединен с первым входом распределител , выход дискриминатора нул  измерительного сигнала соединен с вторым входом счетчика переходов через и вторым входом распределител , вход делител  импульсов соединен с выхо-.. дом генератора и с входом первого элемента И, другой вход первого элемента И соединен с выходом распределител , выход того же элемента И соединен с входом измерительного Счетчика, выход делител  импульсов соединен с одними входами второго и третьего элементов И, другие входы которых соединены с выходами распределител , выход второго элемента И соединен с входом одновибратора, а выход третьего элемента И - с входом счетчика, выход одновибратора соединен с входом счетчика переходов через 2IT и входомраспределител , вы§ ходы счетчика соединены с входами де (Л шифратора, выходы которого соединены с входами счетчика переходов через 21, выходного буферного регистра, триггера синхронизации и элемента ИЛИ соответственно, при этом вход сигнала начальной установки соединен с входом счетчика переходов через 2п, входом триггера синхронизахр и оо и вторым входом элемента ИЖ, выход которого соединен с установочными 00 to входами распределител , измерительного счетчика, делител  импульсов, и о счетчика, выход триггера синхронизации соединен с входом управлени  индикатора разности фаз, вход сброса триггера синхронизации соединен с выходом управлени , выходы счетчика переходов через 2н и измерительного счетчика соединены с входами выходного буферного регистра выходы которого  вл ютс  информационными выходами фазометра.

Description

Изобретение относитс  к области фазоизмерительной техники и может быть использовано совместно с субмил- лиметровым интерферометром в качестве устройства, измер ющего и регистрирующего мгновенное значение разности фаз.

Известно устройство дл  измерени  разности фаз двух периодических электрических колебаний, содержащее формирователь , делители частоты, врем задающую схему, триггер, счетчик, одновибратор, генератор эталонных сигналов.

Существенным недостатком устройства  вл етс  невозможность измерени  относительного изменени  разности фаз между опорным и измер емым сигналами.

Известен цифровой фазометр, содержащий генератор высокочастотных импульсов, устройство распределени  импульсов и схему синхронизации, блок прив зки, измерительный счетчик , кроме того, он снабжен схемой управлени  режимами счета, триггером запоминани  переходов через 211, счетчиком переходов через 27, который выполнен реверсивным.

Однако данное устройство лишено .возможности непосредственной регистрации мгновенного значени  разности фаз между опорным и измерительным сигналами, что влечет за собой невозможность получени  полной картины и.зменени  фазового сдвига между опорным и измерительным сигналами за врем  регистрации. Использование реверсивного счетчика переходов через 27 снижает скорость измерени  значени  разности фаз.

Цель изобретени  заключаетс  в повьшении точности измерени  и быстродействи  за счет регистрации мгновенного значени  фазового сдвига.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой фазометр, содержащий генератор, измерительный счет . чик, распределитель, счетчик переходов через 2 и блок прив зки, введены два дискриминатора нул  опорного и измерительного сигналов, делитель импульсов, три элемента И, элемент ИЛИ, одновибратор, счетчик, дешифратор , выходной буферный регистр, триг гер синхронизации, причем входы дискриминаторов нул  измерительного и опорного Сигналов соединены соответственно с выходами измерительного и опорного каналов, вход блока прив зки соединен с внешним генератором, выход дискриминатора нул  опорного

сигнала соединен с первым входом счетчика переходов через 21Г и блоком прив зки, выход которого соединен с первым входом распределител , выход дискриминатора нул  измерительного сигнала соединен с вторым входом счетчика переходов через 2 и вторым входом распределител , вход делител  импульсов соединен с выходом генератора и с входом первого

элемента И, другой вход первого элемента И соединен с выходом распределител , выход того же элемента И соединен с входом измерительного счетчика , выход делител  импульсов соединен с входами второго и третьего элементов И, другие входы которых соединены с выходами распределител , выход второго элемента И соединен с входом одновьбратора, а выход третьего элемента И с входом счетчика , выход одновибратора соединен с входом счетчика переходов через 2н и входом распределител , выходы счетчика соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами счетчика переходов через 2, выходного буферного регистра, триггера синхронизации и элемента ИЛИ соответственно , при этом вход сигнала на5 чальной установки соединен с входом счетчика переходов через 2и, входом триггера синхронизации и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочными входами распре0 делител , измерительного счетчика, делител  импульсов, и счетчика, выход триггера синхронизации соединен с входом управлени  индикатора разности фаз, вход сброса триггера син5 хронизации соединен с выходом управлени , выходы счетчика переходов через 2l и измерительного счетчика соединены с входами выходного буферного регистра, выходы которого  в0 л ютс  информационными выходами фазо- метра.

На фиг. изображена структурна  схема цифрового фазометра, содержащего дискриминатор нул  I опорного

5 сигнала, блок прив зки 2, счетчик 3 ,-, переходов через 21Г, дискриминатор нул  4 измерительного сигнала, распределитель 5, генератор 6, элемент

31

и 7, элемент И 8, элемент И 9, делитель импульсов 10, измерительный счетчик 11t одновибратор 12, счетчик 13, выходной буферный регистр 14, дешифратор 15, триггер синхрони зации 16, элемент ИЛИ 17.

На фиг.2 представлена структурна  схема счетчика переходов через 21Г, содержащего счетчик 18 опорных импульсов, буферный регистр 19, сумматор 20, буферный регистр 21, счетчик 22 измерительных импульсов.

На фиг.З представлена структурна  схема распределител , содержащего триггер 23, триггер 24, триггер 25, элемент И 26 и триггер 27,

Устройство содержит дискриминатор нул  1 опорного сигнала, вход которого соединен с выходом опорного канала интерферометра, а выход дискриминатора 1 соединен с входом блока прив зки 2 и входом + счетчика 3 переходов через 21. Вход дискриминатора нул  4 измерительного сигнала соединен с выходом измерительного канала интерферометра, а выход - с вторым входом распределител  5 и входом - счетчика 3 переходов через 27. Вход блока прив зки 2 соединен с выходом таймирующего устройства, а выход блока прив зки 2 соединен с первым входом распределител  5, выход А которого соединен с входом генератора 6, выход Г - с входом элемента И 7, выход Б - с входом элемента И 8, а выход В - с входом элемента И 9. Выход генератора соединен с входом делител  импульсов 10 и вторым входом элемента И 7, выход делител  импульсов 10 соединен с вторыми входами элементов И 8 и И 9. Выход элемента И 7 соединен с входом измерительного счетчика 11. Выход элемента И 8 соединен с входом одновибратора 12. Выход элемента И 9 соединен с входом счетчика 13. Йыходы измерительного счетчика 11, а также выходы счетчика 3 переходов через 2Т соединены с входами выходного буферного регистра 14. Выход одновибратора 12 соединен с входом Запись Зп 1 счетчика 3 переходов через 2 и четвертым входом распределител  5. Выходы счетчика 13 соединены с входами дешифратора 15.Вход Зп выходного буферного регистра 14 соединен с одним выходом дешифратора 15. Выходы дешифратора 15 соеди313264

HelSi с входами Зп2 счетчика 3 перехода через 27, S-входом триггера синхронизации 16, входом элемента ИЛИ 17. Йход сигнала установки в нуль 5 Уд соединен с вторым входом элемента ИЛИ 17, с С-вхоДом триггера синхронизации 16 и входом Сброс счетчика 3 переходов через 21. Выход элемента ИЛИ 17 соединен с третьим входом

распределител  5, входами Сброс делител  импульсов 10, измерительного счетчика 11, счетчика 13. Выходы буферного 1Уегистра 14 соединены с входами индикатора разности фаз. Бы ход Запрос триггера синхронизации 16 соединен с входом управлени  индикатора разности фаз, а R-вход триггера 16 соединен с управл ющим выходом индикатора разности фаз.

° Устройство работает следующим образом .

Цифровой фазометр измер ет мгновенное значение разности фаз между опорным и измерительным гармоническими сигналами в момент прихода синхронизирующего .импульса Т и записывает данные о разности фаз в выходной буферный регистр 14, откуда данные передаютс  на индикатор разности фаз.

30 Работа фазометра начинаетс  с того , что сигналом установки у обнул ютс  счетчик 3 и триггер 16. Сигнал Уц, пройд  элемент ИЛИ 17, обнул ет делитель 10, счетчики 11, 13.

5 Опорный и измерительный сигналы поступают на дискриьшнаторы нул  1 и 4, которые вырабатывают импульсы, соответствующие переходу синусоиды входного сигнала через О со знаком плюс. 0 С выходов дискриминаторов нул  1 и 4 импульсы опорного и измерительного каналов поступают на счетчик 3 переходов через 2R.

После поступлени  на блок прив з5 ки 2 синхронизирующего импульса от таймирующего генератора и первого, следующего за ним, опорного импульса с дискриминатора нул  1 блоком прив зки формируетс  импульс запуска 0 распределител  5, который устанавливает лог.Г на выходах А, Б и Г триггеров 23-25 распределител  5.Сигнал с выхода А открывает генератор высокочастотных импульсов 6, с выхо5 да Б - элемент И 8 и с выхода Г элемент И 7. Импульсы с выхода генератора 6 через элемент И 7 поступают на измерительный счетчик 11, кроме ТОГО, с выхода генератора б импульсы попадают на вход делител  импульсов 10. Импульс переполнени  делител  10 через открытый элемент И 8 попадает на одновибратор 12, формирующий импульс , который поступает на вход Зп1 счетчика 3 и четвертый вход распределител  5, в счетчике 3 импульс с одновибратора 12 переписывает содержимое счетчика опорных импульсов 18 в буферный регистр 19 (см.фиг.2) а поступа  на четвертый вход распредител  5, переводит выход Б триггера 23 в состо ние лог,О, закрыва  элемент И 8. Первый после прощедшего опорного импульса измерительный импульс, сфор мированный дискриминатором нул  4, поступает на вход - счетчика 3 и на второй вход распределител  5 и после прохождени  открытого элелента И 26 устанавливает выход Г триггера 25 распределител  5 в состо ние лог.О, блокиру  элемент И 7 и прекраща  тем самым доступ импульсов генератора 6 на измерительный счетчик П 5 в котором содержатс  данные о величине дробной части фазы, а также устанавливает на выходе В триггера 27 распределител  5 лог. открыва  элемент И 9. Импульсы пере полнени  делител  10 через открытый элемент И 9 поступают на счетчик 13 который совместно с дешифратором 15 формирует последовательность импуль сов, управл югцих работой отдельных узлов фазометра и подготавливающих фазометр к приему следующего импуль са Т, С выходов дешифратора 15 во врем  работы счетчика 13 снимаютс  следуюш 1е сигналы: импульс, поступающий на вход Зп2 счетчика 3 переходов через 2, который переносит содержимое счетчика 22 (см.фиг.2) из мерительных импульсов в буферный регистр 21 (см.фиг.2), после чего на выходе сумматора 20 (см,фиг.2) по вл ютс  данные о числе целых переходов через 2li; импульс записи данных из измерительного счетчика 11 и счетчика 3 переходов через 2f в выходной буферный регистр 14, в нем теперь содержитс  значение изме ренной разности фаз; импульс запуск триггера синхронизации 16, который устанавливает триггер 16 в состо ние лог.Ч, после чего индикатор может принимать данные о разности 6 фаз с выхода, регистра 14; импульс, поступающий через элемент ИЛИ 17 на установку в исходное состо ние триггеров 24, 25, 27 распределител  5, делител  10 и счетчиков 11, 13; после этого фазометр готов к приему следующего импульса Т. Работа счетчика переходов через 2 за ключа с/: с   в следующем: после начала работы опорные и измерительные импульсы поступают соответственно на входы счетчика опорных импульсов 18 и счетчика измерительных импульсов 22; к моменту прихода синхронизирующего импульса Т в счетчиках содержитс  определенное число импульсов , разность значений счетчиков говорит о количестве полных переходов через 2 разности фаз между опорным и измерительным сигналами, содержимое счетчика опорных импульсов 18 переноситс  в буферный регистр 19 импульсом с одновибратора 12 (см. фиг.), а содержимое счетчика измерительных импульсов 22 переноситс  в буферный регистр 21 управл юоще импульсом с выхода дешифратора 15 (см. фиг.1). Выходы буферных регистров: нр .-ме регистра 19 и инверсные регистра 21 подключены к входам сумматора 20, работающего в режиме вычитани  s на выходе сумматора 20 после записи значений счетчиков в буферные регистры по вл етс  число целых переходов через 2 и разности фаз опорного и измерительного сигналов. Предлагаемое устройство позвол ет по сравнению с прототипом повысить точность измерени  разности фаз, как минимум, в четыре рЗза: в известном устройстве измерительный счетчик заполн етс  каждым четвертым импульсом в то врем  как остальные три используютс  дл  служебных делей; в данном устройстве счетчик считает каждый импульс генератора высокой частоты. . Измерение фазометром мгновенного значени  разности фаз позвол ет значительно расширить область его применени , так как при этом по вл етс  возможно ть передавать данные о разности фаз непосредственно без какойлибо обработки в ЭВМ. Кроме того, структура такова, что управление фазометром целиком может осуществл тьс  при помощи ЭВМ. Цифровой фазометр имеет следующие преит-тущества по сравнению с известными:

7.

1.Шире диапазон измерений. Фазометр позвол ет измер ть разность фаз сигналов в диапазоне от

О до 256IT с погрешностью 0,01%. Базовый объект позвол ет измер ть разность фаз в диапазонах (выбираетс  ручным переключателем) : (0-2); (ОтвК; (0-32) (0-64) (0-128Г -. Погрешность измерений базового объек та в средней части диапазонов не более 1%.

2.Не требуетс  дополнительного оборудовани  дл  автоматической регистрации данных.

313268

Данные в цифровой форме могут быть введены с фазометра непосредственно в ЭВМ.

3. Повышаетс  скорость измерений. 5 Фазометр позвол ет измер ть разность фаз с частотой до 500 кГц. Базовый объект в диапазоне от до 128 измер емой разности фаз обес-печивает одинаковую точность изме10 рений с фазометром при использовании Aim с предельными частотами опросов от 500 кГц до 50 кГц, т.е. частота измерени  разности фаз базового объекта уменьшаетс  на пор док.

18

fO

,3n

г

Claims (1)

1. ЦИФРОВОЙ'ФАЗОМЕТР, содержащий генератор, измерительный счетчик, распределитель, счетчик переходов через 257 и блок привязки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия за счет регистрации мгновенного значения фазового сдвига, в него введены два дискриминатора нуля опорного и измерительного сигналов, делитель импульсов, три элемента И, элемент ИЛИ, одновибратор, счетчик, дешифратор, выходной, буферный регистр, триггер синхронизации, причем входы дискриминаторов нуля измерительного и опорного сигналов соединены соответственно с выходами измерительного и опорного каналов, вход блока привязки соединен с внешним генератором, выход дискриминатора нуля опорного сигнала соединен с первым входом счетчика переходов через.21Г и блоком привязки, выход которого соединен с первым входом распределителя, выход дискриминатора нуля измерительного сигнала соединен с вторым входом счетчика переходов через 217 и вторым входом распределителя, вход делителя импульсов соединен с выхо-..

   дом генератора и с входом первого элемента И, другой вход первого элемента И соединен с выходом распределителя, выход того же элемента И соединен с входом измерительного Счетчика, выход делителя импульсов соединен с одними входами второго и третьего элементов И, другие входы которых соединены с выходами распределителя, выход второго элемента И соединен с входом одновибратора, а выход третьего элемента И - с входом счетчика, выход одновибратора соединен с входом счетчика переходов через 21F и входом’распределителя, вы- о ходы счетчика соединены с входами де- ~ шифратора, выходы которого соединены с входами счетчика переходов через 217, выходного буферного регистра, триггера синхронизации и элемента ИЛИ соответственно, при этом вход сигнала начальной установки соединен с входом счетчика переходов через 217, входом триггера синхронизации и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочными входами распределителя, измерительного счетчика, делителя импульсов, и счетчика, выход триггера синхронизации соединен с входом управления индикатора разности фаз, вход сброса триггера синхронизации соединен с выходом управления, выходы счетчика переходов через 2^ и измерительного счетчика соединены с входами выходного буферного регистра выходы которого являются информационными выхо-т дами фазометра.

   SU ,1131326