SU1219982A1 - Цифровой усредн ющий фазометр - Google Patents

Abstract

Изобретение Относитс  к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в фазометрах, работающих при большом искажении слу- чайньми помехами информационных сигналов . Цель изобретени  - повышение точности и помехоустойчивости работы устройства. Устгойство содержит .входные формирователи 1 и 2, преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени, элементы И-ИЛИ 5-7, элементы .И 8-10, счетный блок 11 формировател  12 сдвинутых импульсов, блок 15 автоподстройки частоты, блок 16 управлени , инвертор 17 и формирователь 18 коротких импульсов. Генератор 13 импульсов, делитель 1А частоты и блок 15 автоподстройки частоты образуют генератор 19 квантующих импульсов. В описании призе - - дена схема преобразовател  фазовых сдвигов в интервалы времени. 2 э.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к цифровой измери1ельной технике и может быть использовано при создании цифровых врем -импульсных фазометров, работающих при большом искажении случайными помехами информационных сигналов. Цель изобретени  - повьшение ности и прмехоустойчивости работы устройства.

На фиг. 1 приведена структурна  схема фазометра; на фиг. 2 - схема преобр,зовател  фазовых сдвигов в интервалы времени. ;

Цифровой усредн ющий фазометр содержит входные формирователи 1 и 2, преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени, элементы И-ИЛИ 5-7, злементы И,8-10, счетный блок 11 формировател  12 сдвинутых импульсов, генератор 13 импульсов , делитель 14 частоты, блок 15 автоподстройки частоты, блок 16 управлени , инвертор 17- и формирователь 18 коротких импульсов, генерато 113 импульсов, делитель 14 частоты и блок 15 автоподстройки частоты о образуют генератор 19 квантующих импульсов .

Преобразователь фазойых сдвигов в интервал времени содержит два RS-триггера 20 и 21, элемент И 22 и элемент ИЛИ 23.

Первые вьпсоды входных формирователей 1 и 2 соединены с входами первого преобразовател  3, а вторые выходы - с входами второго преобразовател  4 фазовых сдвигов в интервалы времени, первые выходы обоих преобразователей подключены к входам первого элемента И-ИЛИ 6, два дру- гих входа которого через формирователь 12 сдвинутых импульсов соеди- цены с выходом генератора 19 кве&- тующих импульсов, а именно генератора 13 импульсов, а выход первого элемента И-ИЛИ 6 подсоединен к входу первого элемента И 9, выходом соединенным с входом счетного блока 11, а вторым входом - с выходом блока 16 управлени , вход которого подключен к выходу первого входного формировател  1 и входу блока 15 автоподстройки частоты, второй вход которого через делитель 14 частоты соединен с выходом генератора 13 импульсов, блока 15 автоподстройки - с входом генератора 13, вход формировател  18 коротких импульсов подключен к выходу делител 

5

0

5

0

5

0

5

0

5

14 частоты, а выход - к одному из входов третьего элемента И 10, вторым выходом соединенным через инвертор 17 с выходом блока 16 управлени  и одним из входов второго элемента И 8, а выходом - с входом синхронизации первого преобразовател  3 фазовых сдвигов в интервал времени, вход синхронизации второго пpeoбpaзojвaтeл  4 через третий элемент И-ИЛИ 7 подключен к выходам обоих преобразователей 3 и 4, вторые выходы которых и выходы формировател  12 сдвинутых импульсов через второй элемент И-Ш1И 5 и второй элемент И 8 соединены с вторым входом счетного блока 11, а вход сброса делител  14 частоты подсоединены к выходу первого входного формировател  1.

Кроме того, каждый преобразователь фазовых сдвигов в интервалы времени состоит из двух RS-триггеров

20и 21 элемента Е 22 и элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с R-входами триггеров 20 и 21, S-вхо- дами подключенными к информационным входам преобразовател , первый вход - с входом синхронизации преобразовател , а второй - через элемент И 22 с выходами обоих триггеров- 20 и

21и выходами преобразовател . Входные формирователи 1 и 2 вырабатьшают на двух своих выходах короткие импульсы в моменты перехода сигналами нулевого уровн  при их возрастании и убывании. Преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени вырабатьшают на первом своем выходе импульсы, соответствующие фазовому сдвигу в пределах О - +180 , а на другом О - -180°.

Преобразователи 3 и 4 имеют третий вход С, на который могут передаватьс  короткие импульсы синхронизации , во врем  действи  которых напр жение на обоих выходах равно нулю . Синхронизаци  преобразовател  3 осуществл етс  с помощью элемента 10 и блоков 17 и 18, а преобразовател  4 - с помощью элемента 7. Счетный блок 11 подсчитывает разность количества импульсов, поступающих на него по двум входам, и вырабатывает результат измерени  и его знак. В простейшем варианте оно может быть построено на основе реверсивного счетчика импульсов. Генератор 13, делитель 14 и блок 15 автоподстройки представл ет собой управл е3

мый генератор 19 квантующих импульс с коэффициентом умножени  IjS lO, обеспечивающий отсчет результата в угловых градусах. Формирователь 12 сдвинутых импульсов в каждом периоде генератора 13 вырабатьшает два сдвинутых на половину периода коротких импульса, которые используютс  дл  квантовани  вьщеленных временных интервалов с помощью элементов 5, 6, 8 и 9, Блок 16 управлени  обеспечивает сброс в нулевое состо ние счетного блока 11 (св зь на схеме не показана) и вырабатывает интервал времени измерени , кратный периоду входного сигнала (например 1,10 или 100).

Фазометр работает следующим образом .

Короткие импульсы, соответствующие положительным и отрицательным преходам сигналов через нулевой уровень , с выхода входных формирователей 1 и 2 поступают на преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени. Преобразователь 3 работает по положительным, а преобразователь 4 - по отрицательным переходам входных сигналов. Вследствие этого фазометр  вл етс  двухполу- периодным. На первом выходе каждого преобразовател  3 и 4 формируетс  временной интервал, соответствующий фазовому сдвигу в пределах

О - , а на втором - О180.

Импульсы, соответствующие положительным фазовым сдвигам, подаютс  на входы элемента И-ИЛИ 5, а отрицательным - на входы элемента И-ИЛИ 6. Каждый элемент 5 и 6 обеспёчива- ет квантование поступающих на него временных интервалов импульсами генератора 13. Дл  исключени  возможных сбоев при наложении двух одноименных временных интервалов с преобразователей 3 и 4 квантование осуществл етс  сдвинутыми на половину периода импульсами с формировател  12. Таким образом, на выходе элементов 5 и 6 по вл ютс  пачки импульсов, соответствующие положительным и отрицательным фазовым сдвигам каждого перехода входного сигнала через нулевой уровень.

Блок 16 управлени  формирует врем  измерени , кратное периоду поступающего на первый вход фазометра входного сигнала. В общем случае коэффициент кратности может быт

199824

любым и выбираетс  в зависимости от требуемого усреднени . Наиболее целесообразно коэ ффициент кратности выбирать равным I, 10, 100 и т.д.,

, что упрощает построение блока 16 управлени  и счетного блока 11. На врем  измерени  блок 16 управлени  открьшает логические элементы 8 и 9, которые пропускают пачки импульсов

Q с выходов элементов 5 и 6 на счетный блок 11.

Гене ратор I 3 импульсов, делитель 14 частоты и блок 15 автоподстройки обеспечивают получение квантующей

,5 частоты в 1,810 раз выше частоты входных сигналов. Делитель 14 имеет коэффициент делени  1,8-10 и синх- роинизируетс  каждым импульсом, соответствующим положительному переходу первого (опорного) входного сигнала через нулевой уровень. Блок 15 вырабатьшает управл ющее напр жение на генератор 13, пропорциональное разности частот входного сигнала и с

25 выхода делител  14. В установившемс  режиме эти частоты равны. Делитель 14 частоты .построен таким образом, что скважность его выходных импульсов равна 2, т.е. длительность импульса равна длительности паузы. Таким образом, положительный перепад напр жени  на выходе делител  14 по вл етс  через половину периода входной частоты после импульса синхронизации с формировател  1. Фор мирователь 18 из этого перепада напр жени , например, путем дифференцировани , вырабатывает короткий импульс.

20

0

I

Минимальный интервал между циклами измерени , формируемыми блоком 16 управлени , составл ет один период входной частоты. На это врем  блок 16 управлени  через инвертор 17 открьшает элемент И 10, который про-- пускает короткий импульс с формировател  18 на вход синхронизации первого преобразовател  3 фазовых сдвигов в интервалы времени, работающие

по положительным нуль-пер входам.

Короткий импульс, приход щий на преобразователь 3 ровно через псшо- вину периода входной частоты после оложительного перепада, сбрасывает

его в нулевое состо ние, при котором на его выходах устанавливаютс  нуле- вые уровни. После окончани  коротого импульса преобразователь 3 работает как обычно, выдел   временной интервал, соответствующий положительному или отрицательному фазовым сдвигам . Этим исключаетс  выделение фазовых сдвигов больше 180 . Описанна  синхронизаци  преобразовател  3 осуществл етс  до начала очередного цикла измерени , а в течение времени измерени  блок 16 управлени  через инвертор 17 закрьюает элемент И 10. Вследствие этого при измерении преобразователь 3 будет выдел ть нав занный ему временной сдвиг (положительный или отрицательный).

Синхронизаци  второго преобразовател  4, работающего по отрицательным нуль-переходам, осуществл етс  элементом И-ИЛИ 7. Последний подсоединен к преобразовател м 3 и 4 таким образом, что вырабатывает единичный сигнал, если оба преобразователи выдел ют одновременно фазовые сдвиги различных знаков (+ и-или - и +). Единичным выходным сигналом элемента 7, свидетельствующим о том, что выделение временных сдвигов по отрицательным нуль-переходам осуществл етс  неправильно, преобразователь 4 сбрасываетс  в исходное состо ние.

Более подробно работу преобразователей фазовых сдвигов в интервалы времени рассмотрим по схеме (фиг. 2) Короткие импульсы, соответствующие одноименным переходам входных сигналов через нулевой уровень, с выходов формирователей 1 и 2 поступают на установочные входы двух RS-триг- геров 20 и 21,. перебрасыва  их в единичное состо ние. При включении обоих триггеров срабатывает элемент И 22, выходным сигналом которого через элемент ИЛИ 23 триггеры 20 и 21 сбрасываютс  в нулевое состо ние . Как видно, один из триггеров включаетс  на полезный временный сдвиг между сигналами, а второй - на врем  срабатьшани  триггера и элементов 22 и 23. Последнее не вносит никакой погрещности, поскольку счетный блок 11 исключает одновременно по вл ющиес  импульсы. Синхронизаци  преобразовател  осуществл етс  импульсом,который через элемент ИЛИ 23 сбрасывает триггеры 20 и 21 в нулевое состо ние.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Claims (3)

1.Цифровой усредн ющий фазометр, содержащий два входных формировател , первые выходы которых соединены с входами первого преобразовател  фазовых сдвигов в интервалы времени, а вторые выходы - с входами второго преобразовател  фазовых сдвигов в интервалы времени, первые выходы обоих преобразователей фазовых сдвигов в интервалы времени подключены к входам первого элемента И-ИЛИ, два других входа которого через формирователь сдвинутых импульсов подключены

к первому выходу генератора квантующих импульсов, а выход первого элемента И-ИЛИ подсоединен к первому входу первого элемента И, выходом соединенного с первым входом счетного блока, а вторым входом - с выходом блока управлени , вход которого подключен к второму выходу генератора квантующих импульсов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и помехоустойчивости , он дополнительно снабжен вторым и третьим логическими элементами И-ИЛИ, вторым и третьим элементами И, инвертором и формирователем коротких импульсов, вход которого подключен к третьему выходу генератора квантующих импульсов, а выход - к одному из входов третьего элемента И, второй вход которого соединен через инвертор с выходом блока управлени  и с одним из входов второго элемента И, а выходом - с входом синхронизации первого преобразовател  фазового сдвига в интервал времени, выходы обоих преобразователей через третий элемент И-ИЛИ соединены с входом синхронизации второго преобразовател  фазовых сдвигов в интервал времени, вторые выходы преобразователей фазовых сдвигов в интервал времени и выходы формировател  сдвинутых импульсов через второй элемент И-ШШ и второй элемент И соединены с вторым входом счетного блока, вход блока управлени  соединен с выходом первого входного формировател .

2.Фазометр по п. 1, отличающийс  тем, что каждый преобразователь фазовых сдвигов в интервалы времени содержит два RS-триггера, элемент И и элемент ИЛИ,

выход которого соединен с R-входами обоих триггеров, S-входы которых подключены к информационным входам преобразовател , первый вход элемента ИЛИ соединен с входом синхронизации преобразовател , а второй - через элемент И с выходами обоих триггеров и выходами преобразовател  .

3. Фазометр по п. 1, о т л и - чающийс.  тем, что генератор квантующих импульсов содержит по2199828

следовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и блок автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом генератора 5 импульсов, выход которого соединен с первьм выходом генератора квантующих импульсов, вход блока автоподстройки частоты и вход сброса делител  частоты объединены и соединены 10 с вторым выходом генератора квантующих импульсов, а выход делител  частоты соединен с третьим выходом генератора квантующих импульсов.

8x1

$

К

21

Cump о

t/ V- -

гг

23

0UZ.Z