SU651268A1 - Способ измерени фазового сдвига и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, может быть использовано дл  измерени  фазовых сдвигов переменных напр жений. Известен способ измерени  угла фазового сдвига, который заключаетс  в фиксации моментов перехода напр жений через нуль и по этим моментам определении начала и конца временных интерв& лов периода и фазового сдвига, формировании пр моугольных импульсов длительностью , равной периоду и фазовому сдвигу исследуемых напр жений, кодировании интервалов периода и фазового сдвига путем заполнени  их квантующими импул сами и вьшолнении операции определени  фазового сдвига . Недостатком этого способа  вл етс  значительна  погрешность определени  временного интервала, по длительности равного фазовому сдвигу, полученному при фиксации моментов перехода исследуемых напр жений через нулевые значени . Эта погрешность в значительной степени св зана с нестабильностью, обусловленной дрейфом нул  усилителыной и формирующей аппаратуры (особенно в области инфразвукового диапазона частот). Известно устройство цифрового измерени  угла фазового сдвига, прин тое в качестве прототипа, которое на входах содержит компараторы дл  формировани  коротких импульсов в моменты перехода исследуемых напр жений через нуль . Недостатком этого устройства  вл ет с  значительна  погрешность определени  угла фазового сдвига вследствие погрешности фиксирующих узлов перехода исследуемых напр жений через нуль при наличии дрейфа нул . Цель изобретени  - повьпиение точности измерени  угла фазового сдвнга между переменными напр жени ми. Эта цель достигаетс  за счет того, что при фиксации начала и конца временных интервалов периода в моменты пер. хода исследуемых переменных напр жвНИИ через нуль, формировании пр моугозТ5 ных импульсов длительностью, равной периоду и углу фазового сдвига, фиксируют начало и конец временного интервала фазового сдвига в моменты, соответствующие середине полупериода каждого из исследуемых напр жений.

Эта цель достигаетс  также тем, что устройство, содержащее-ёпорныА ка ал, выполненный из последовательно соединенных первого входного узла и формировател , вьцсод которого соединен с одним из входов переключател  режимов , управл ющий триггер, блок определени  фазового сдвига, состо щий из последовательно соединенных генератора опорных импульсов, элемента ровпадени  и регистрирующего счетчика, управл ющий вход которого подсоединен к одному из входов управл ющего триггера , второй вход которого и выход соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами элемента совпадени  блока определени  фазового сдвига и второй входной узел, снабжено генератором импульсов, управл ющим триггером и двухканальным блоком формировани  фазовых импульсов, причем генератор импульсов соединен с первым входом двухканального блока формировани  фазовых импульсов, второй , третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого входного узла, второго входного узла и управл ющего триггера, а выходы его соединены соответственно с первым и вторым входами управл емого триггера. Выход триггера соединен со вторым входом переключател  режимов, выход которого подсоединен ко второму входу управл ющего триггера. При этом дву канальный блок формировани  фазовых Импульсов в каждом из каналов снабжен узлом управлени , триггером, первым и вторым счетчиками импульсов и элементом совпадений, причем первый выход узла управлени  через посредовательно соединенные триггер и первый счетчик импульсов соединен с одним из входов элемента совпадений, а второй через второй счетчик импульсов - со вторым входом элемента совпадений, выходы которых в каждом из каналов соединены с выходами двухканального блока формировани  фазовых импульсов. Первые и вторые входы узлов управлени  каждого из каналов соотвественно соединены и образуют первый и четвертый.

а третьи - соответственно второй и третий входы двухканального блока формировани  фазовых импульсов.

По данному способу короткие импуль сы независимо от длительности полупериода формируютс  в точках, равноудаленных от точек перехода напр жени  через нуль. Смещение нулевого уровн  под действием дестабилизирующих факторов не вли ет на величину угла фазо вого сдвига исследуемых напр жений. Способ заключаетс  в том, что сначала фиксируют моменты перехода исследуемых напр жений через нулевые значени . В эти моменты формируют короткие импульсы, с помощью которых формируют пр моугольные импульсы длительностью , равной периоду исследуемых напр жений. Эти импульсы кодируют и занос т в пам ть или регистрируют с помощью индикаторов. Затем временные интервалы, равные первым полупериодам исследуемых напр жений, заполн ют квантующими импульсами высокой частоты. Информаци  о числе импульсов, запол11Яю щих эти интервалы, заноситс  в пам ть и сохран етс  на врем  вторых периодов исследуемых напр жений. Временные интервалы , равные первым полупериодам вторых по счету периодов напр жений, заполн ют квантующими импульсами удвоенной частоты. В момент, когда количество импульсов, занесенных в пам ть, становитс  равным количеству импульсов , поступающих во врем  вторых периодов , вырабатываютс  короткие импульсы , временное положение которых соот ветствует середине первых полупериодов исследуемых напр жений. С помощью этих коротких импульсов формируют пр моугольный импульс, длительность которого равна углу фазового сдвига напр жений . Полученный импульс кодируют и занос т в пам ть или регистрируют с помощью индикаторов. Затем определ ют угол фазового сдвига в градусах.

На чертеже приведена структурна  схема устройства дл  измерени  фазового сдвига между переменными напр же- ки ми предлагаемым способом.

Устройство со входами исследуемых напр жений i -« входом Запуск содержит опорный канал, состо щий из последовательно соединенных входного узла 1 и формировател  2, выход которого соединен с одним из входов переключател  режимов 3, управл ющий триггер 4, блок определени  фазового сдви- га 5, состо щий из последовательно сое диненных генератора опорных импульсов 6, элемента совпадэнл  7 и регистрирую щего счетчика 8, управл ющий вход которого подсоединен к одному из входов управл ющего триггера, второй вход и выход которого соединены соответственно с первым и вторым управл ющими вхо дами элемента совпадени  блока определени  фазового сдвига; Ьторой входной узел 9. Устройство также снабжено генератором импульсов 10, управл емым триггером Ни двухканальным блоком формировани  фазовых импульсов 12. Генерато импульсов 1О соединен с первым входом двухканального блока формировашш импульсов, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами входного узла 1, входного узла 9 и управл ющего триггера 4, а выходы блока формировани  фазовых импульсов соединены соответстве№ но с первым и вторым входами управл емого триггера, выход которого соединен со вторым входом переключател  режимов . Выход последнего подсоединен ко второму входу управл ющего триггера 4. Двухканальный блок формировани  фазовых импульсов 12 в каждом из каналов снабжен узлом управлени  13, триггером 14, счетчиками импульсов 15, 16 и элементом совпадени  17. Первый выход узла управлени  через последователь но соединенные триггер и первый счетчи импульсов соединен с одним из входов элемента совпадени , а второй - через второй счетчик импульсов со вторым входом элемента совпадени , выходы которых в каждом из каналов соединены с выходами двухканального блока формировани  фазовых импульсов; первые и вторые входы узлов управлени  каждого из каналов соответственно соединены и образуют первый и четвертый, а третьи соответственно второй и третий входы двухканального блока формировани  фазовых импульсов. Устройство работает следующим образом . Входные сигналы 11 ) 2 ид® сдвинутых по фазе переменных напр жений подаютс  на входные узлы 1 и 9, где они преобразуютс  в короткие импульсы в моменты перехода переменных напр жений через нулевые значеьш .Со сходного узла 1 эти импульсы поступают на формирователь 2, где вырабатываютс  . пр моугольные импульсы длительностью. 686 равной периоду напр жени  1, , н далее - через переклдочатель 3, наход щнйс  в режиме измерени  периода Т, - на один вход элемента совпадени  7, открыва  его по первому входу передним фронтом импульса, и на один вход управл ющего триггера 4. По входу Залуск запускаетс  регистрирующий счетчик 8 и вклкэтает- с  управл ющий триггер 4, который, в свою очередь, открывает элемент совпадени  7 по второму входу. Управл кндий триггер отключаетс  аащшм фронтом импульса , поступившего с форкгаровател  2 черев переключатель режимов 3, закрыва  элемент совпадени  7. Таким образом регистрирующий счетчик 8 заполн етс  через элемент совпадешш 7 квантующими импульсами генератора 6, чис ло которых пропорционально периоду напр жени  Uj . Затем информаци  из счетчика 8 заноситс  в пам ть или регистрируетс  с помощью ивдикаторов, и переключатель 3 переводитс  в режим измерени  угла фазового сдвига переменных напр жений IT По входу Запуск включаетс  управл ющий триггер 4, сигнал с него разрез щает прохождение импульсов со входного узла 1 и открывает элемент совпад&ни  7 по второму входу. Со входного узла 1 короткие импульсы, сформированные в момент перехода напр жени  U j через нуль, поступают на узел управлени  13. Этот узел работает таким образом , что в течение первого периода на счетчик 15 через счетный триггер 14 с генератора импульсов 1О поступает последовательность импульсов, число которых пропорпионально полупе- риоду напр жени  1J, .В течение второго периода напр жешш Ц на счетчик 16 поступает с генератора импуль сов последовательность импульсов, чао« тота которых в два раза больще частоты следовани  икшульсов,. поступавших в счетчик 15. Когда количество импульсов , поступивших в счетчики 15 и 16 становитс  одинаковым, с элемента совпадени  17 на управл емый триггер 11 поступает импульс, который включает Этот триппер, и его выходной сигнал через переключатель 3, наход щийс  в режиме измерени  угла фазового сдвига 11 , поступает на первый вход элемента совпадени  7, открыва  его по этому входу. Элемент совпадени  7 уже был подготовлен по второкту входу сигналом управл ющего триггера 4, поэтому на

регистрирующий счетчик 8 начинает поступать последовательность импульсов с генератора 6«

Одновременно с первым каналом и аналогично ему работает второй канал блока формировани  фазового импульса, который формирует конец фазового импульса . Этот импульс поступает на вто рой вход управл емого триггера 11 и переключает его. Сигнал с этого триггера .через переключатель режимов 3 .закрывает элемент совпадени  7 по первому входу, прекраща  поступление импульсов ,рт генератора 6 на регистрирующий счетчик 8, и переключает управл ющий триггер 4, сигнал с которого закрывает элемент совпадени  7 по второму входу и отключает узел управлени  13, прекраща  подачу импульсов с генератора 1О;На счетчики 15 и 16. Таким образом регистрирующий счетчик 8 заполн етс  квантующими импульсами с генератора 6, число которых пропорционально углу фазового сдвига переменных напр жений TJ , 1J2

Затем определ етс  угол фазового сдвига в градусах, например по алгоритму

ф М /Н -360°,

где ф - угол фазового сдвига;

N .N,p- число импульсов, аарегистрированиых с помощью счетчика 8 за врем , равное фазовому сдвигу и периоду.

Далее устройство приводитс  в исходное состо ние.

В диапазоне частот О,1-10О гц пог рещность измерени  фазового сдвига не превышает О,2 .

Claims (3)

1. Способ измерени  фазового сдвига путем фиксации начала и конца временных интервалов периода в моменты перехода исследуемых переменньж напр жений че« рез нуль, формировани  пр моугольных импульсов длительностью, равной периоду и углу фазового сдвига исследуемых напр жений, кодировани  интервала периода и угла фазового сдвига заполнением квантующими импульсами и определении угла сдвига фаз, отличающийс  тем, что, с цепью повышени  точности измерени , фиксацию начала и конца временного интервала производ т в моменты, соответствующие середине

полупернода каждого из исследуемых напр жений.

2.Устройство дл  осуществлени  способа по п, 1, содержащее опорный

канал, выполненный из последовательно соединенных первого входного узла и формировател , выход которого соединен с од1щм из входов переключател  ре си- мов, управл ющий триггер, блок определени  фазового сдвига, состо щий из последовательно соединенных генератора опорных импульсов, элемента совпадени  и регистрирующего счетчика, управл ющий вход которого подсоединен к одному из

входов управл ющего триггера, второй вход которого и выход соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами элемента совпадени  блока определени  фазового сдвига; и второй

входной узел, отличающеес  тем, что, с целью повьш1е11и  точности, оно снабжено генератором импульсов, управл емым триггером и двухканальным блоком формировани  фазовых импульсов,

причем генератор импульсов соединен с первым входом двухканального блока формировани  фазовых импульсов, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами пер-

вого входного узла, второго входного узла и управл ющего триггера, а выходы его соединены соответственно с первым и вторым входами управл емого триггера , выход которого соединен со вторым входом переключател  режимов, выход которого подсоединен ко второму входу управл ющего триггера.

3.Устройство по п. 2, о т л и ч &ю щ е е с   тем, что двухканальный

блок формировани  фазовых импульсов в каждом из каналов снабжен узлом управлени , триггером, первым и вторым счетчиками импульсов и элементом совпадений , причем первый выход узла управлени  через последовательно соединенные триггер и первый счетчик импульсов соединен с одним из входов элемента совпадений, а второй - через второй счетчик импульсов со вторым входом элеменрга совпадений, выходы которых в каждом из каналов соединены с выходами двухканального блока формировани  фазовых импульсов, первые и вторые входы узлов управлени  каждого из каналов соответственно соединены и образуют первый и че-гаертый, а третьи - соответственно второй и третий входы двухканального блока формировани  фазовых импульсов. 9 Источники информации, прин тые во виимание при экспертизе 1. Вишенчук И. М., Котюк Ф. А., Миаюк Л. Я. Электромеханические и 65126810 электронные фазометры. MW1., Госэнергоиздат , 1962, с. 164-174. 2. Смирнов П. Т. Цифровые фазометры. Л., Энерги , 1974, с.15-17.