SU1442930A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных измерительных системах. Цель изобретени  - повышение быстродействи  цифрового фазометра. Из входных сигналов, проw/tj: Чг() : шедших формирователи 2 и 3 импульсов и формирователь 4, формируетс  временной интервал, пропорциональный сдвигу фаз. С выхода селектора 8 пачки счетных импульсов поступают на суммирующий вход счетчика 9, причем узел 11 цифровой обработки осредн ет необходимое дл  заданной точности число таких пачек. В фазометр введены элемент 5 задержки, управл емый делитель 7 частоты и блок 10 задани  максимального значени  кода в делителе 6, который выполнен управл емым. Счетчик 9 выполнен реверсивным, и на его вычитающий вход поданы, счетные импульсы с выхода делител  7, козф. делени  которого устанавливаетс  в соответствии с кодом на выходе счетчика 9. Благодар  такой обратной св зи процесс установлени  значени  сдвига фаз будет экспоненциальным, и это позволит ускорить процесс осреднени  фазового сдвига. 2 ил. Sfi сл СО со

Description

9U2.1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение в автоматизированных системах сбора информации о состо нии пара- метров электротехнических объектов,,

Цель изобретени  - повьпиение быстродействи  цифрового фазометра.

На фиг о 1 представлена структурна  схема фазометра; на фиг, 2 - времен- ные диаграммы его работы„

Цифровой фазометр содержит генератор 1 образцовой частоты, формирователи 2 и 3 импульсов, фop шpoвaтeль 4 временных интерваловj элемент 5 задержки , управл емые делители 6 и 7 частоты, временной селектор 8, реверсивный счетчик 9, блок 10 задани  максимального значени  кода и узел 1 цифровой обработки,

Генератор 1 образцовой частоты выходом соединен через элемент 5 задержки и управл емый делитель 7 частоты с вычитающим входом реверсивного счетчика 9 и подключен также че- рез управл емый .делитель 6 частоты к первому входу временного селектора 8, выход которого подсоединен к суммирующему входу счетчика 9, Второй вход временного селектора 8 соединен с выходом формировател  4 временных интерваловJ входы которого соединены с выходами формирователей 2 и 3 импульсов , входы которых  вл ютс  клеммами дл  подсоединени  исапедуемых напр жений. Выходные шины реверсивного счетчика 9 соединены с шинами узла 11 цифровой обработки (ЭВМ) автоматизированной информационной сис- Teivibi -и шинами управлени  второго де- лител  7 частоты. На шину управлени  первого делител  6 частоты подаетс  код дл  установки коэффициента делени  соотв етствующего максимальному значению кода фазового сдвига, от блока 10 (например, 3600),

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Исследуемые напр жени  U /t), U(t) (фиг,2а) подаютс  на входы формирователей 2 и 3, преобразующих их в последовательность пр моугольных импульсов одного знака (фиг.25,в) Обе цоследовательности пр моугольных импульсов, сдвинутые по фазе на угол If, поступают на входы формировател  4, который на своем выходе формирует пр моугольные импульсы (фиг,2 г) с периодом Т и длительностью t . Эти

импульсы открьгеают временной селектор 8 и через него от генератора 1 образцовой частоты через делитель 6 частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 поступают импульсы (фиг,23) с частотой

f, K,f,,

(1)

где fj, - частота генератора образцовой частоты;

К 3600/2 - коэффициент делени  управл емого делител  6 частоты

п- разр дность реверсивного счетчика 9 и шин управлени  делителей 6 и 7. На вычитающий вход реверсивного счетчика 9 от генератора 1 образцовой частоты через элемент 5 задержки (величина задержки определ етс  разрешающей способностью реверсивнего счетчика) и делитель 7 частоты поступают импульсы (фиг.2е) с частотой

f J - К ,jf о 5

(2)

где К с( (t)/2 - коэффициент делени  делител  7 частоты, который зависит от состо ни  o((t) реверсивного счетчика 9.

Изменение состо ни  счетчика 9 определ етс  разностью чисел импульсов в единицу времени, поступающих на его суммирующий и вычитающий входы . Пользу сь непрерьгоной моделью работы счетчика 9, верной при fp

-7:, , имеют

do;(t) ,

3600- a/(t)

-о

Обозначив у fo/2 , подучают

уравнение

Т 3600, (3)

решение которого имеет следующий вид; oi(t) (с/о - 3600) ЗбОО; (4)

1442930

состо ние счетчика в момент

где oi o времени t О (фиг,2ж).

Тогда состо ние счетчика в момент времени t L следующее:

К- 3600) + 3600. (5)

Состо ние счетчика в момент времени t Т

0/0 ,

-у (г- С е 1

Исход  из услови  (10) и учитыва , что fo/2, необходимо выбрать частоту fa генератора 1 образцовой частоты и разр дность кода управлени  делител ми 6 и 7.

Таким образом, дл  требуемой точности в 1% посто нна  времени цифрового фазометра составл ет

10

ri --- ЮТ

г

(11)

поскольку в период времени Т - f импульсы , измен ющие состо ние счетчика , отсутствуют.

Учитыва , что в установившемс  режиме выполн етс  условие , /о а i можно записать

о(, с {d, - 3600) е + 3600

L - о

У

0/0 3600

е Г

При этом следует отметить, что в разложении в р д Тейлора функции

е Н-1. Ly|li. ... ЛМзО

п

учитывались только два первые члена.

Таким образом, состо ние реверсивного счетчика (t) пропорционально отношению величины фазового сдвига к периоду следовани  исследуемых сигналов.

Установившеес  значение кода фазового сдвига подаетс  на шины ЭВМ автоматизированной информационной системы , котора  фиксирует фазовый сдвиг непосредственно в дес тых дол х градуса согласно уравнению (7).

Погрешность cf измерений цифрового фазометра, если не учитывать величины дискретности, определ етс  числом неучтенных членов в разложении экспоненциальной функции.

Пусть

(Т)

тогда дл  достижени  заданной погрешности , например (f 1,0%, необходимо выполнить условие

Too

откуда

1

10Т

20

25

зО

г

35

40

45

50

55

Установление процесса измере«и  происходит по экспоненциальной зависимости и можно прин ть, что заканчиваетс  в течение (4-5) /3, т.е. в течение 40 или 50 периодов измер емого сигнала.

В известном фазометре дл  получени  этой же точности измерений требуетс  100 периодов, поскольку установление процесса измерени  осуществл етс  по гиперболической зависимости (из ста пачек счетных импульсов одна может быть потер на частично или полностью ) .

Применением цифрового фазометра примерно в два раза повьшаетс  быстродействие по сравнению с известным при заданной точности измерений.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой фазометр, содержащий генератор образцовой частоты, два формировател  импульсов, счетчик, выходами соединенный с узлом цифровой обработки , формирователь временных интервалов , входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, и временной селектор, первый вход которого соединен с выходом формировател  временных интервалов, а второй вход через делитель частоты - с выходом генератора образцовой частоты, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  быстродействи , в нем первый делитель частоты выполнен управл емым, а счетчик - реверсивным, в цифровой фазометр введены также блок задани  максимального значени  кода, второй управл емый делитель частоты и элемент задержки, через который выход генератора образцовой частоты соединен с входом второго управл емого делител  частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, а управл ющие входы - с выходами реверпервого управл емого делител  частоMIIIIIIIIIIIIIIIIIII

   oLii) ОСо

   ни  максимального значени  кода.