SU1688186A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  сдвига фаз синусоидальных сигналов. Цель - повышение точности измерени  сдвига фаз. Устройство содержит входные шины 1 и 2, шину запуска 3, усилители-ограничители 4 и 5, фа зовые детекторы 6 и 7 с запоминанием знака, элементы И 8-11, селектор 12 импульсов, реверсивные счетчики 13 и 14, сумматор 15, генератор 16, делитель 17 частоты и триггер 18. Цель изобретени  достигаетс  путем компенсации ухода нулевых линий введением предварительной записи в реверсивные счетчики и регистрации ошибок с разными знаками с последующим вычитанием. 2 ил

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  сдвига фаз между двум  напр жени ми синусоидальной формы.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  фазового сдвига.

На фиг. 1 приведена структурна  схема цифрового фазометра; на фиг. 2 - диаграммы напр жений, по сн ющие работу цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит входные шины 1 и 2, шину 3 запуска, усилители-ограничители 4 и 5, основные выходы которых подключены к соответствующим входам фазового детектора 6 с запоминанием знака, а инверсные выходы - к соответствующим входам фазового детектора 7 с запоминанием знака. Выходы фазового детектора 6 соединены соответственно с первыми входами элементов И 8 и 9, а выходы второго фазового детектора 7 соединены соответственно с первыми входами элементов И 10 и 11. Вторые входы элементов И 8-11 соединены с выходом селектора 12 импульсов. Выходы реверсивных счетчиков 13 и 14 соединены со входами сумматора 15. Выходы элементов И 8 и 9 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 14. Выходы элементов И 10 и 11 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 13. Выход генератора 16 соединен с первым входом селектора 12 импульсов, выход которого через последо- ательно соединенные делитель 17 и триггер 18 подключен к второму входу селектора 12. Шина 3 запуска соединена с установочными входами реверсивных счетчиков 13 и 14 и триггера 18.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Запускающее напр жение через шину 3 открывает триггер 18 и в счетчики 13 и 14

(Л

С

о

СО СО

00 ON

записываетс  цифровой код, соответствующий половине максимального числа объема счетчика. На выходе сумматора 15 после предварительной записи будет сформировано число, которому ставитс  в соответствие фазовый сдвиг, равный 0°. Триггер 18 по сигналу с делител  17 управл ет селектором 12, который открываетс  на периодически повтор ющиес  интервалы времени Тч, соответствующие длительности времени измерени  сдвига фаз. Селектор 12 в течение измерительного времени Ti пропускает импульсы генератора 16

Ti miTo,

где mi - коэффициент делени  делител  17 частоты;

Ti - заданный промежуток времени;

То - период следовани  счетных импульсов с генератора 16.

Формирование импульсов, соответствующих сдвигам фаз между исследуемыми синусоидальными сигналами (фиг. 2, а, б), производитс  следующим образом.

Исследуемые напр жени  поступают на входы усилителей-ограничителей 4 и 5 (фиг. 2 а, б) и преобразуютс  в пр моугольные импульсы положительной пол рности, соответствующие по длительности положительным (фиг. 2 в, г) и отрицательным {фиг. 2 д, е) полуволнам исследуемых напр жений .

Усилители-ограничители 4 и 5 имеют основные и инверсные выходы. Фазовыми детекторами 6 и 7 с запоминанием знака, срабатывающими по фронту, пр моугольные импульсы (фиг.2 в,г,д,е)- преобразуютс  в импульсы, соответствующие по длительности сдвигам фаз между исследуемыми напр жени ми. (Выполнение фазовых детекторов 6 и 7 см. в кн.: У.Титце и К.Шенк. Полупроводникова  схемотехника. М,; Мир, 1982, с. 493-495). На первых выходах фазовых детекторов 6 и 7 формируютс  импульсы (фиг. 2, ж, и), если исследуемое напр жение, поступающее на усилитель- ограничитель 4, опережает по фазе напр жение , поступающее на вход усилител -ограничител  5. На вторых выходах фазовых детекторов 6 и 7 формируютс  импульсы (фиг. 2 з, к), если исследуемое напр жение, поступающее на усилитель-ограничитель 4, отстает по фазе от напр жени , поступающего на вход усилител -ограничител  5. Импульсы с выходов фазового детектора 6 (фиг. 2 ж, з) поступают на входы элементов И 8 и 9, Импульсы с выходов фазового детектора 7 (фиг. 2. и, к) поступают на элементы 10 и 11 И.

В течение времени измерени  лвантую- щие импульсы генератора 16 через селектор 12 поступают на входы элементов И 8-11. Пачки квантующих импульсов с выходов

элементов И 8 и 9 поступают на суммирующий и вычитающий входы счетчика 14. Пачки квантующих импульсов с выходов элементов И 10 и 11 поступают на суммирующий и вычитающий входы счетчика 13.

0 Таким образом, на выходах реверсивных счетчиков 13 и 14 в цифровом коде будет формироватьс  информаци  о линейной области измерени  фазы 0-360°. Следует отметить , что на выходе реверсивного

5 счетчика 14 формируетс  цифровое число, соответствующее измер емому сдвигу фаз в диапазоне 0-360°, по переходам измер емых синусоидальных сигналов в усилител х- ограничител х 4 и 5 через нуль в положи0 тельном направлении, а на выходе реверсивного счетчика 13 - в отрицательном направлении. Так как сумматором 15 производитс  суммирование выходной цифровой информации счетчиков 13 и 14, то очевидно,

5 что выходна  информаци  сумматора 15 не будет зависеть от уходов нулевых линий усилителей-ограничителей 4 и 5 из-за суммировани  информации при переходах входных сигналов через нуль в усилител х-ограничи0 тел х 4 и 5 в положительном и отрицательном направлени х. Уход нулевых усилителей 4 и 5 не приводит к ошибке измерени  и при измерении фазовых сдвигов, близк к 0°, так как в данном случае корот5 кие импульсы, пропорциональные относительной величине ухода от нулевых линий усилителей-ограничителей 4 и 5, формируютс  на перекрестных выходах фазовых детекторов 6 и 7. При этом счетные импульсы

0 в течение длительности коротких импульсов поступают через элемент И 8 на суммирующий вход счетчика 14 и через элемент 11 на вычитающий вход счетчика 13, если абсолютный уход нулевой линии в усилите5 л е-огран ичител е 4 больше, чем в усилителе- ограничителе 5. Если, наоборот , абсолютный уход нулевой линии в усилителе-ограничителе 4 меньше, чем в усилителе-ограничителе 5, то счетные им0 пульсы в течение длительности коротких импульсов поступают через элемент И 10 на суммирующий вход счетчика 13 и через элемент И 9 на вычитающий вход счетчика 14. Очевидно,что как в первом,так и во втором

5 случае в информации сумматора 15 указанные ошибки будут отсутствовать.

В цифровом фазометре повышаетс  точность измерени  фазового сдвига при флуктуаци х фазы вблизи нулевого фазового сдвига за счет усреднени  результатов

измерени , а также компенсации ухода нулевых линий усилителей-ограничителей за счет введени  предварительной записи и регистрации ошибок с разными знаками с последующим вычитанием.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Цифровой фазометр, содержащий два усилител -ограничител , первый элемент И, один вход которого соединен с выходом селектора и входом делител  частоты, а выход - с первым входом первого реверсивного счетчика, вход установки которого подключен к входу триггера и шине запуска, выход делител  частоты подключен к второму входу триггера, соединенного выходом с первым входом селектора, второй вход которого соединен с выходом генератора , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  фазового сдвига, в него введены два фазовых детектора с запоминанием знака, второй, третий и четвертый элементы И, второй реверсивный счетчик и сумматор, причем оснопмMr- выходы усилителей-ограничителей подкшо чены ко входам первого, а инверсные выхо ды - к входам второго фазовых детекторов

   с запоминанием знака, выходы первого Фазового детектора с запоминанием знака со единены соответственно со вторым входом первого и первым входом второго элементов И, выход второго элемента И соединен

   со вторым входом первого реверсивного счетчика, а выходы второго фазового детектора с запоминанием знака соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых

   соединены соответственно с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика , установочный вход которого соединен с шиной запуска, а выход - с первыми входами сумматора, вторые входы которого соединены с выходом первого реверсивного счетчика, а выход селектора соединен со вторыми входами второго, третьего и четвертого элементов И.

   сркг. 1