SU373645A1 - Способ измерения сдвига фаз - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области фазоизмерителыюй техпиКН и может быть использоваио при создании прецизионных цифровых фазометров с усредцеиием.

Известные способы измерени  сдвига фаз между двум  колебани ми при помощи цифровых фазометров, оснопаниые на подсчете числа квантующих импульсов, сгруппированных в пачки, длительность которых иропорциоиальна измер емому фазовому сдвигу и обратно пропорциональна частоте колебаний, характеризуютс  больнюй иогрешиостыо дискретного преобразовани  временных интервалов в цифровой код и нестабильностью пуска II окончани  времени измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышеиие точности измерени  фазовых сдвигов и сокраН1 ,ение времени измерени  на низких частотах. Это достигаетс  тем, что передний фронт нерiioro квантующего импульса синхронизуют относительно момента начала времени измерени , частоту генератора квантуюьцих импульсов ударного возбуждени  автоматически подстраивают так, чтобы за врем  измерени  на формирование начек постунало Л импульсов, передний фроит (;V-i-i)-ro и миульса путем плавной автоматическо подстройки частоты генератора кваптующих импульсов синхронизуют относительно момента окончани  «ремепи измерени , а формирование измерительного времени производ т путем делени  частоты входного сигнала в целое число раз (Д), причем К выбирают ие имеющим общего кратного с N, кроме единицы. Это позвол ет получать многократное квантование временных интервалов , близкое к оптимальному, при котором погрещность дискретного преобразовани  временных интервалов в цифровой код обратно пропорциональна количеству усредн емых

периодов входного сигнала (Д ). Формирование же измерительного времени, равного T К/пх. (где Ьх- период колебаний входного снгпала), практически устрап ет погрешность , св занную с произвольностью нуска и

окончани  времени измеренн .

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  реализаинн описываемого способа . Схема состоит из нреобразовател  сдвиг

фазинтервал времени /, делител  частоты 2, генератора ударного возбуждени  3, схемы цифровой автоподстройки частоты 4, схемы плавной иодстройки частоты 5, каскадов совпадени  6, 7 и 8, ;четч1№а 5 и блока автом: тнки 10.

Устройство работает следующим образом. Фазовый сдвиг между двум  колебани ми подаетс  на входы о и б и преобразуетс  во временной интервал, который поступает на каскад

совпадени  6. Одновременно короткие импульсы , соответствующие переходам через одного из входных колебаний (например, в начале положительного полупериода) поступают па вход делител  частоты 2 с коэффициентом делени  /С. Пр моугольные импульсы, длительностью ., поступают на вход генератора 3, выполненного по схеме ударного возбуждени , что обеспечивает синхронизацию переднего фронта первого квантующего импульса относительно переднего фронта выходного импульса делител  частоты, определ ющего врем  измерени . Задни-м фронтом пр моугольного импульса делител  2 с задержкой, обеспечивающей прохождение следующего квантующего импульса, после окончани  времени измерени , производитс  срыв колебаний генератора 3, охваченного схемой цифровой автоподстройки частоты 4, котора  устанавливает частоту генератора так, чтобы на его выходе за врем  Ги по вилось ровно Л квантуюихих импульсов. После этого включаетс  схема плавной подстройки частоты 5, обеспечивающа  полол ение переднего фронта ()-ro импульса примерно на таком же рассто нии относительно заднего фронта пр моугольного импульса делител  2, на каком находитс  от пего передний фронт первого квантующего импульса . Квантующие импульсы с генератора 3 через каскад совпадени  7 подают на вход каскада совпадени  6, с выхода которого через каскад совпадени  8 - на счетчик 9. В то врем , когда схемы 4 и 5 подстраивают частоту reiiepaTOpa 3, каскад совпадени  8 открыт, и на счетчике 9 производитс  запись поступающих импульсов и сброс непосредственно после измерени . По окончании подстройки частоты схемой 5 на выходе этой схемы, после очередного измерени , по вл етс  выходной импульс как результат совпадени  (Л+1)-го импульса и импульса, задержанного на врем  относительно заднего фронта измерительного строба (где fo выбираетс  равным времени задерл ки первого квантующего импульса относительно переднего фронта измерительного строба). Выходной импульс совпадени  поступает на залуск реле времени блока автоматики W, которое закрывает каскад совпадени  8 и запрещает сброс счетчика 9, обеспечива  съем результата измерени .

При выборе Д 360-10 можно получить отсчет фазового сдвига в градусах и дол х градуса. Коэффициент /С делител  частоты 2 определ етс  частотой квантующего генератора , частотой входного сигнала и выбранной величиной N. При .360-10 величина К не должна быть кратной 2, 3 и 5. Выбира  К-7, И, 13, 17, 19 и т. д., можно получать равномерное распределение фазы квантующих импульсов относительно начала квантуемых временных интервалов в течение времени измерени , что обеспечивает минимальную погрещность преобразовани  временных периодических интервалов в цифровой код.

Описываемый способ позвол ет также производить измерение фазовых сдвигов за один период, что приводит к существенному уменьшению времени измерени  при низкой частоте входного сигнала, а также к упрощению устройства , реализующему этот способ ввиду исключени  делител  частоты и схемы плавной регулировки частоты.

Предмет изобретени 

Способ измерени  сдвига фаз между двум  колебани ми, основанный на подсчете числа квантующих импульсов, сгруппированных в пачки, длительность которых пропорциональна измер емому фазовому сдвигу и обратно пропорционалБна частоте колебаний, которые подают на вход счетчика за определенное измерительное врем , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности измерени  фазовых сдвигов, первый квантующий импульс

синхронизуют относительно момента начала времени измерени , частоту генератора квантующих импульсов, выполненного по схеме ударного возбуждени , автоматически подстраивают так, чтобы за врем  измерени  на

формирование пачек поступало .V импульсов, (Л/+1)-ый имПЗльс квантующей последовательности путем плавной автоматической подстройки частоты генератора синхронизуют относительно момента окончани  времени измерени , а формирование измерительного времени производ т путем делени  частоты входного сигнала в целое число раз (К), причем /С выбирают не имеющим общего кратного с ;V, кроме единицы.

iSxod a

.Вход 5