SU1234782A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электроизмерений. Может быть использовано при измерении фазовых сдвигов сигналов одной частоты. Цель изобретени  - повышение точности измерений, достигаетс  за счет исключени  случайностей в расположении пачек импульсов поступающих на регистрирующий счетчик относительно начала и конца- цикла измерений, а также путем посто нного слежени  за изменени ми частоты входных сигналов. Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2, элементы И 3, 4 и 5, элемент ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, делитель частоты 10 с изменением коэффициента делени , регистр 11 из набора триггеров, делитель частоты 12,блок 19 сброса,генератор 22, и индикатор 24. Дл  дрсти- жени  поставленной цели дополнительно введены элементы И 6 и 7, счетчики 13 и 14,  епшфратор 15, сдвиговь регистр 16, RS-триггер 17, элемент задержки 18, блок 20 выбора времени измерени , мультивибратор 21, инвертор 23 и второй блок сброса 25. 1 ил. (Л Л-/ W ЬО 00 4 00

Description

Изобретение относитс  к области электроиэмерений и может быть использовано при измерени х фазовых сдвигов сигналов одной частоты.

Цель изобретени  - повышение точ- ности измерений.

Указанна  цепь достигаетс  за счет исключени  случайностей в расположении пачек импульсов, поступающих на регистрирующий счетчик относительно начала и конца 1Щкла измерени , а также за счет посто нного слежени  за изменени ми частоты входных сигналов .

На чертеже представлена структурна  схема цифрового фазометра.

Устройство содержит: формирователи 1, и 2 элементы И 3-7, элемент ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, делитель 10 частоты с измен емым коэффи- циентом делени , регистр 11 (состо щий из набора триггеров), делитель частоты 12, первый и второй счетчики 13 и 14, дешифратор 15, сдвиговый регистр 16, RS-триггер 17, элемент задержки 18, блок 19 сброса, блок 20 выбора времени измерени , мультивибратор 21, генератор 22, инвертор 23, индикатор 2А, второй блок 25 сброса.

Вход фазометра через последовательно включенные формирователь 1, элемен И 6, элемент И 5, делитель 12 подключен к входу счетчика 13. Второй вход фазометра через последовательно вклю- ченные второй формирователь 2, блок 20 выбора времени измерени , инвертор 23, элемент И 4, ИЛИ 8, сдвиговый регистр 16 подключен ко входу Сброс счетчика 13. Одновременно выход блока 20 выбора времени измерени  подключен к второму входу элемента И 5, к входу регистра 11, через блок 19 сброса к второму входу делител  12, через последовательно соединенные элемент И 7, счетчик 14, дешифратор 15 к входу RS-триггера 17, к входу блока 25 через элемент задержки 18 к второму входу RS-триггера 17, через последовательно включенный элемент И 3 к второму входу элемента ИЛИ 8. Пр мой и инверсный выходы RS-триггера 17 соответственно соединены с входами элементов И 3 и 4 первые входы которых соединены с выходом генератора 22, а выходы также соответственно соединены с входами реверсивного счетчика 9, информацион- ные выходы которого через регистр 11

0 I

5

5 0 5 50 55

0

соединены с информа1у1онными вх одами делител  10 частоты, счетный вход которого соединен с генератором 22, а выход с вторыми входами элементов И 5 и 7, при этом второй вход блока 20 выбора времени измерени  соединен с выходом мультивибратора 21.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Первый и второй формирователи 1 и 2 преобразуют входные сигналы в пр мо- угольные импульсы, которые поступают на входы элемента И 6 и первый вход блока 20 выбора времени измерени . На выходе элемента И 6 образуетс  пр моугольный импульс, пропорциональный по времени фаговому сдвигу, а на выходе блока 20 образуетс  при наличии сигнала на втором входе от мультивибратора 21 сигнал, длительность которого равна двум периодам входного напр жени , т.е. 2Т. В общем случае длительность импульса на выходе блока 20 может составл ть 2 пТ, Под действием фронта этого импульса блок 25 сброса сбрасывает делитель 10 частоты с измен емым коэффициентом делени ,делитель 12, первый счетчик 13, второй счетчик 14 и сдвиговый регистр 16 (соответствующие св зи условно не показаны). Через некоторое врем , определ емое элементом задержки 18, в триггер 17 записьшаетс  1, а индикаци  на индикаторе 24 и Счетчике 13 на момент действи  импульса гаситс . Начинаетс  автоматическа  калибровка цифрового фазометра и измерение сдвига фаз . Автоматическа  калибровка заключаетс  в том, что устанавливаетс  коэффициент счета делител  10 таким, при котором в момент окончани  действи  импульса на выходе блока 20 выбора временных интервалов второй счетчик 14 придет в исходное состо ние. Коэффициент делени  К делител  10 определ етс  числом, записанным в реверсивном счетчике 9. Если коэффициент делени  К окажетс  меньше, чем необходимо дл  своевременного заполнени  второго счетчика 14, то в момент времени, когда второй счетчик 14 придет в исходное состо ние, на выходе дешифратора 15 возникнет короткий импульс, который сбросит триггер 17, что приведет к открытию элемента И 3. При этом импульсы от генератора 22 начнут поступать через элемент И 3 на вход суммиронани  реверсивного счетчика 9, что и приведет потом к увеличению коэффициента делени  до необходимого значени .Одновременно с этим импульсы с выхода элемента И 3 поступ т через элемент ИЛИ 8 на вход сдвигового регистра 16, имеющего, например, два разр да, который заполнитс  и подаст сигнал запрета индикации на цифровой индикатор 24.При этом, если дискретна  точность измерени  сдвига фазы М составл ет один градус, то емкость бторо- го счетчика 14 должна быть равна I80m, где m - коэффициент делени  делител  12. С поступлением следую- щего импульса из мультивибратора 21 вновь происходит сброс делителей 10, 12 счетчиков 13, 14 и регистра 16, а триггер 17 взводитс . Вместе с этим под действием фронта импульса ре- гистр 11 воспринимает новое значение коэффициента делени  К иэ реверсивного счетчика 9. Очевидно, что тепер момент заполнени  второго счетчика 14.с дискретной точностью, равной единице младшего разр да, совпадет с моментом окончани  импульса на выходе блока 20, а частота следовани  импульсов fp на выходе делител  10 составл ет f 180 т/21, в общем случае f (. 180/2пТ. Одновременно с заполнением второго счетчика 14 происходит , как и в предыдущем случае, заполнение первого счетчика 13. Оче видно, что счетчик 13 воспримет N 4fpt,/m или в общем случае N 2nf tj|/m импульсов. Подставив в это Выражение значение f, получаем N 360tj,/T, т.е. число N вьфажает сдвиг Ч Б град- сах. При этом почти одновременно с окончанием импульса на выходе блока 20 сброситс  и триггер 17. Таким образом, элемент И 3 (или элемент И 4) откроетс  на короткое врем , успев при этом пропустить только один импульс, поэтому регистр 16 не успеет зaпoлF итьc , а сигнал запрета на индикацию подаватьс  не будет. Несовершенство формирователей 1 и 2 может вызвать смещение момен- тов перехода сигналов U через куль, т.е. дополнительные погрешности . Эти погрешности устран ютс  за счет того, что элемент И 5 при измерении открываетс  за период дважды.. При этом погрешность квантовани , котора  можр.т иметь место при суммировании импульсов в первом счетчикр

13 уменьшаетс  за счет того, что частота f вьше частоты заполнени  первого счетчика 13 в m раз. При ровании импульсов погрешность квантовани  составит 4/f , что в т/4 раз меньше единицы младшего разр да первого счетчика 13. Погрешность квантовани  в первом счетчике 13 снижена до половины младшего разр да за счет применени  в качестве делител  12 двоичного счетчика и за счет блока . сброса 19, осуществл ющего сброс делител  12 импульсов в момент окончани  временного интервала, действовавшего на выходе блока 20. При этом если делитель 12 заполнен ниже чем наполовину, то на его выходе присутствует О и сброс делител  12 не приведет к по влению перепада на его выходе (т.е. произойдет округление в сторону уменьшени ). Если же делитель 12 импульсов заполнен более ч ем наполовину, то при сбросе на его выходе образуетс  перепад напр жени  и в первом счетчике 13 запишетс  дополнительно единица (округление в сторону увеличени ). Таким образом, максимальна  дискретна  погрешность составит (0,), т.е. при m 8 обща  погрешность не превзойдет единицы младшего разр да.

Использование делител  измен емым коэффициентом делени  регистров, реверсивного счетчика, делител  импульсов , второго счетчика и сдвигового регистра уменьшает погрешность квантовани  и погрешность, вызванную неточностью фиксации моментов перехода через нуль измер емых напр жений.

Формул

изобретени 

Цифровой фазометр, содержащий два формировател , входы которых  вл ютс  входами фазометра, генератор, соединенный с первыми входами двух элементов И, выходы которых соответственно соединены с входами элемента ИЛИ, реверсивный счетчик, делитель частоты с измен емым коэффициентом делени , третий элемент И, соединенный выходом с делителем частоты, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений,в него введены четвертьй и п тьй элементы И, два счетчика,дешифратор,сдви- говьм регистр, RS-триггер, элемент задержки, инвертор, мультивибратор.

блок сброса, блок выбора времени и-эмерени  и регистр, при этом выход мультивибратора через блок выбора времени измерени  соединен одновременно с первым входом третьего элемента И, с блоком сброса, с первым входом п того элемента И, с вторьм входом первого элемента И, с входом элемента задержки, р егистра и через инвертор с BTopbw входом второго элемента И, выходь первого и второго элементов И соответственно соединены с входами реверсивного счетчика, информационные выходы которого через регистр соединены с входами делител  частоты с переменньм коэффициентом делени , счетный вход котЬрого соединен с выходом генератора, а выход соединен одновременно с вторыми входами третьего и п того элементов И, выход которого через последовательно

Составитель Шубин Редактор Л. Авраменко Техред В.Кадар

Заказ 2981/49 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

соединенные первый счетчик и дешифратор присоединен к первому входу RS- триггера, второй вход которого соеди- нен с выходом элемента задержки, ин- версные и пр мой выходы RS-триггера соответственно соединены с третьими входами первого и второго элементов И, выход первого формировател  через

четвертый элемент И соединен с третьим входом третьего элемента И, а выход второго формировател  соединен с вторьвчи входами блока, выбора времени измерени  и четвертого элемента И,

выход блока сброса соединен с входом. Сброс делител  частоты, выход которого соединен с вторым счетчиком,при этом выход элемента ШШ через сдвиговый регистр соединен с входом Сброс

второго счетчика информационные выходы которого  вл ютс  выходами фазометра .

Корректор А. Ференц

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Цифровой фазометр, содержащий два формирователя, входы которых являются входами фазометра, генератор, соединенный с первыми входами двух элементов И, выходы которых соответственно соединены с входами элемента ИЛИ, реверсивный счетчик, делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления, третий элемент И, соединенный выходом с делителем частоты, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений,в него введены четвертый и пятый элементы И, два счетчика,дешифратор,сдвиговый регистр, RS-триггер, элемент задержки, инвертор, мультивибратор, блок сброса, блок выбора времени измерения и регистр, при этом выход мультивибратора через блок выбора времени измерения соединен одновременно с первым входом третьего элемента И, с блоком сброса, с первым входом пятого элемента И, с вторым входом первого элемента И, с входом элемента задержки, регистра и через инвертор с вторым входом второго элемента И, выходы первого й второго элементов И соответственно соединены с входами реверсивного счетчика, информационные выходы которого через регистр соединены с входами делителя частоты с переменньы коэффициентом деления, счетный вход которого соединен с выходом генератора, а выход соединен одновременно с вторыми входами третьего и пятого элементов И, выход которого через последовательно соединенные первый счетчик и дешифратор присоединен к первому входу RSтриггера, второй вход которого соеди5 нен с выходом элемента задержки, ин'версные и прямой выходы RS-триггера соответственно соединены с третьими входами первого и второго элементов И, выход первого формирователя через · 10 четвертый элемент И соединен с третьим входом третьего элемента И, а выход второго формирователя соединен с вторыми входами блока, выбора времени измерения и четвертого элемента И, 15 выход блока сброса соединен с входом.

   ’'Сброс делителя частоты, выход которого соединен с вторым счетчиком,при этом выход элемента ИЛИ через сдвиговый регистр соединен с входом ’’Сброс 20 второго счетчика, информационные выходы которого являются выходами фазометра.