SU1420547A1

SU1420547A1 - Цифровой фазометр

Info

Publication number: SU1420547A1
Application number: SU874194609A
Authority: SU
Inventors: Михаил Викторович Хохряков; Анатолий Евгеньевич Редькин; Константин Иванович Уманец
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1988-08-30

Abstract

Изобретение относитс к информационно-измерительной технике и предназначено дл измерени среднего угла сдвига фаз между двум синусоидальными напр жени ми или между двум последовательност ми электрических импульсов. Цель изобретени - повышение точности измерени . Устройство содержит схему 1 управлени , формирователи 2 и 21 импульсов, фазовый дискриминатор 4, элементы И 5, 12, 23 и 28, счетчик 6 пачек импульсов, формирователи 3 и 7 входного сигнала, регистр 9, триггер 10 коррекции, блок 11 увеличени длительности входного импульса, блок 14 нормализации, задающий генератор 15, фильтр 16 низкой частоты, счетчик 17 времени задер ски, преобразователь 22 капр жение частота , вычитающий счетчик 24 импуль сов, анализатор 25 нул и счетчик 27 результата. В щгфровсй фазометр дополнительно введены переключающий элемент 13, последовательно включенные счетчик 18 коррекции, лреобразо- ватель 19 код - напр жение и суммирующий элемент 20„ Это обеспечивает существенное снга-сение нггзкочастотнЪй составл ющей погрешности фазометра путем уменьшени вли ни на точность устройства параметров блока 14 нормализации и преобразовател 22 напр жение - частота. 2 и,п. ш

Description

1

Изобретение относитс к информацИ онно-измерительной технике и предназначено дл намерени среднего угла сдвига фаз между двум синусоидальными напр жени ми или между двум последовательност ми электрических импульсов.

Цель изобретени - повышение точности измерени .

На фиг.1 представлена структурна схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы работы характерных точек схемы.

В состав устройства вход т схема 1 управлени , формирователь 2 импульсов , формирователь 3 входного сигнала , фазовый дискриминатор 4, элемент

1А

В схеме 1 управлени выход задающего генератора 15 через синхронизирующий выход 35 подключен к второму входу элемента И 5 и входу счетчика 17, выход которого св зан через первый командный выход 30 с первым входом элемента И 26 и через формирователь 21 и п тый командный выход 34 с установочными входами счетчика 18, выход формировател 8 через третий командный выход 32 соединен с входом записи регистра 9, выход формировател 2 св зан с С-входом триггера 10, первым входом элемента 12 и через второй командный выход 31 с входом записи вычитающего счетчика 24, единичный вькод триггера 10 через второй вход элемента И 12 и через четвертый

И 5, счетчик 6 пачек импульсов, формирователь 7 входного сигнала, форми- 20 командный выход 33 св зан со счетным

рователь 8 импульсов, регистр 9, триггер 10 коррекдии, блок 11 увеличени длительности входного импульса, элемент И 12, переключающий элемент 13, блок 14 нормализации, задающий генератор 15, фильтр 16 низкой частоты , счетчик 17 времени измерени , счет1;шк 18 коррекции, преобразователь 19 код-напр жение, суммирующий элемент 20, формирователь 21 импульсов, преобразователь 22 напр жение-частота (ППЧ), элемент И 23, вычитающий счетчик 24 импульсов, анализатор 25 нул , элемент И 26, счетчик 27 резуль

тата, первый 28 и второй 29 измерительные входы фазометра, первый - п тый командные выходы 30-34 схемы 1 управлени , синхронизирующий выход 35 схемы управлени , соответственно первый 36 и второй 37 синхронизирующие входы схемы управлени , управл ющие вход 38 и выход 39 схемы управлени .

Схему 1 управлени образуют формирователи 2, 8 и 21 импульсов, триггер 10 коррекции, элемент И 12, задающий генератор 15 и счетчик 17.вре- мени измерени .

Измерительные входы 28 и 29 фазометра подключены -через формирователи 3 и 7 к входам фазового дискриминатора 4, выход которого соединен с первым входом элемента И 5, входом блока 11 увеличени длительности и через переключакщий элемент 13 с входом блока 14 нормализации. Кроме то- го, выходы формирователей 3 и 7 через синхронизирующие входы 36 и 37 соединены с входами фop шpoвaтeлeй 2и.8

А205472

10

15

- 20 командный выход 33 св зан со счетным

5

0

входом счетчика 18, нулевой выход триггера 10 через управл ющий выход 39 подключен к управл ющему входу переключак цего элемента 13. .

Выход счетчика 18 через преобразователь 19 код-напр жение св зей с первым входом суммирующего элемента 20, второй вход которого через фильтр 16 подключен к выходу блока 14 норма- 0 лизации. Выход суммирующего элемента 20 через преобразователь 22 напр жение-частота св зан с первым входом элемента И 23, выход которого соеди- . нен со счетным входом счетчика 24 и через второй вход элемента И 26 с входом счетчика 27.

Выход счетчика 24 подключен к входу анализатора 25 нул , выход которого св зан со вторым входом элемента И 23 и через управл ющий вход 38 с D-входом триггера 10 коррекции.

Выход элемента И 5 соединен со счетным входом счетчика 6, разр дные выходы которого через регистр 9 св заны с разр дными входами счетчика 24,

Устройство работает следующим образом .

Цикл измерени состоит из двух режимов - коррекции (Р1) и измерени (Р2), длительности которых равны и определ ютс .объемом счетчика 17 времени измерени .

Рассмотрим работу устройства с момента начала режима Р1 (момент времени t на фиг.2),

Измерительные входы 28 и 29 фазометра подключены к входам соответствующих формирователей 3 и 7, выра- батьгаающих пр моугольные импульсы.

5

0

временной сдвиг между которыми про- порционален фазовому сдвигу q между входными сигналами. Поступившие на входы фазового дискриминатора 4 импульсы преобразуютс им в последовательность пр моугольных импульсов с длительностью ЬТц, и периодом, равным периоду входных сигналов Т.

Выходные импульсы дискриминатора 4 преобразуютс с помощью элемента И 5 в пачки импульсов (квантующие импульсы с периодом непрерывно посту- пают с синхронизирующего выхода 35 схемы 1 управлени на второй вход двухвходового элемента И 5.

В режиме коррекции пачки импульсов через переключающий элемент 13 поступают на вход блока 14 нормализации.

который осуществл ет перепись кода из регистра 9 в счетчик 24. Этот же CHI- нал, поступа на С-вход триггера 10, осуществл ет через управл ющий вход 38 схемы 1 управлени перепись состо ни анализатора нул 25 в триггер 10 коррекции.

При наличии в счетчике 24 кода,

отличного от , на выходе анализатора 25 нул образуетс разрешающий потенциал, подаваемьш на второй вход элемента И 23, и fflyльcы преобразовател 22 через элемент 23 поступают на

вход вычитающего счетчика 24 и на втор ой вход элемента И 26. На первьй вход элемента И 26 с выхода счетчика 17 времени измерени через первый командный выход 30 cxeNtbi 1 управлени

мину блок 11 увеличени длительности 2о поступает запрещающий потенциал, повходного импульса.

Блок 14 нормализации осуществл ет нормализацию амплитуды импульсов, т.е. ограничение амплитуды на неко- торых уровн х и„„ , , .

Фильтр 16 низкой частоты вьщел ет посто нную составл ющую нормализованного напр жени

и.

+ (и

Moikc

- и..

X

йТс

т

котора поступает через суммирующий элемент 20 на вход преобразовател 22 напр жение-частота с характеристикой вида:

пич 8х

где К, - коэффициент пропорциональности .

Вли ние на работу устройства преобразовател 22 посто нной составл ющей выходного напр жени фильтра 16 низкой частоты может быть устранено путем введени соответствующего смещени на входе суммирующего элемента 20.

Счетчик 6 регистрирует число импульсов , содержащихс в каждой пачке, поступающей с выхода элемента И 5,

По переднему фронту импульса формировател 7 с третьего командного выхода 32 схемы 1 управлени поступает формируемый формирователем 8 импульсов сигнал, осуществл ющий перепись кода счетчика 6 в регистр 9.

По переднему фронту импульса формировател 3 на втором командном выходе 31 схемы 1 управлени образуетс формирователем 2 импульсов сигнал.

5

0

5

0

5

этому импульсы на вход счетчика результата 27 не проход т,

В начале режима коррекгши с nojio-- щью формировател 21 импульса (U, на фиг.2) через п тьй когандный выход 34 схемь: I управлени в -счетчр ке 18 коррекции устанавливаетс максимальное значение кода (Кд,.„ ., на фиг.2), под воздействием которого преобразователь 19 код-напр жение вырабатывает напр жение5 поступающее на суммирующий элемент 20. пол рность которого противоположна пол рности напр жени , поступающего с фильтра 16 низкой частоты В этом случае частота , вырабатываема преобразователем 22, минимальна и содержимое счетчика 24 за врем периода входного сигнала Т не успевает уменьшитьс до нул /

На выходе анализатора 25 нул сохран етс разрешающий потенциал5 который устанавливает триггер 10 коррекции в единичное состо ние„

С единичного выхода триггера 10 разрешающий потенциал поступает на второй вход элемента И 12 к очередной импульс Д T через первый вход элемента И 12 и четвертьш командньш выход 33 схемы 1 управлени поступает на вход счетчика 18 коррекции. Это приводит к уменьшению на единицу содержимого счетчика 18, что, в свою очередь, приводит к уменьшению на шаг квантовани напр жени на выходе преобразовател 19. Напр жение на входе преобразовател 22 увеличиваетс ,, следовательно, увеличиваетс и час тота „„ .

продолжаетс до тех .пор, пока частота fnm, не достигнет такого значени , когда содержимое счетчика 24 за врем периода входного сигнала успевает уменьшитьс до нул . В этот момент анализатор 25 нул выдает запрещающий потенциал и триггер 10 устанавливаетс в нулевое состо ние. С второго входа элемента И 12 снимаетс ; разрещаюпщй потенциал и импульсы йТц, ;перестают поступать на вход счетчи- :ка 18 коррекции. В счетчике 18 фиксируетс значение кода, соответствующее напр жению, которое определ ет рабочую точку преобразовател 22 напр жение-частота .

При установке триггера 10 коррекции в нулевое состо ние на управл ю- ; щий вход переключающего элемента 13 через выход 39 схемы 1 управлени поступает разрешающий потенциал и на вход блока 14 норм.ализации поступают импульсы увеличенной длительности

U.T,

q

+ Т

счв момент времени tj заканчиваетс режим коррекции и начинаетс режим измерени .

В режиме измерени с выхода счетчика 17 времени измерени разрешающий потенциал через первый командный выход 30 схемы I управлени поступае на первый вход элемента И 26, и импульсы с выхода преобразовател 22 через элемент И 23 поступают на вход счетчика 27 результата. Число, полученное в счетчике 27 результата за врем измерени , пропорционально сред нему углу сдвига фаз между исследуемыми сигналами.

Claims

Таким образом, введение в состав фазометра последовательно включенных счетчика коррекции, преобразовател код-напр жение и суммирующего элемента , один из входов которого св зан с фильтром низкой частоты, а также переключающего элемента обеспечивают существенное снижение низкочастотной составл ющей погрешности фазометра путем уменьшени вли ни на точность устройства параметров блока нормализации и преобразовател напр жение- частота. Формула изобретени

Цифровой фазометр, содержащий схему управлени , синхронизирующие вход

5

0

5

0

5

0

5

0

55

тел м входных сигналов, соединенных через фазовый дискриминатор с блоком увеличени длительности входного импульса , последовательно соединенные блок нормализации и фильтр низкой частоты, а также первый элемент И, вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора, а выход подключен к счетному входу счетчика пачек импульсов, который поразр дно соединен с последовательно включенными регистром и вычитак цим счетчиком, выход которого через анализатор нул

соединен с первым входом второго эле1

мента И, второй вход которого подключен к выходу преобразовател напр жение-частота , а выход второго элемента И соединен со счетным входом вычитающего счетчика и через первый вход третьего элемента И - с входом счетчика результата, второй вход третьего элемента И подключен к первому командному выходу схемы управлени , второй и третий командные выходы соединены соответ.ственно с входами записи вычитающего счетчика и регистра, а синхронизирующий выход схемы управлени соединен с вторым входом первого элемента И, отличающи й- с тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены переключающий элемент, последовательно соединенные счетчик коррекции, преобразователь код-напр жение и суммирующий элемент, второй вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты , а выход суммирующего элемента подключен к входу преобразовател напр жение-частота, первый вход переключающего элемента соединен с входом блока увеличени длительности входного импульса, второй вход - с выходом указанного блока, выход переключающего элемента подключен к входу блока нормализации, а управл юш 1Й вход переключающего элемента св зан с управ- л мцим выходом схемы управлени , четвертый командньй выход схемы управлени соединен со счетным входом Счетчика коррекции, установочные входы которого подключены к п тому командному выходу схемы управлени , . при этом выход анализатора нул соединен с управл ющим входом схемы управлени .

.

Фиг. 2