Claims (2)
Изобретение относитс к фазоиэмеритель ой технике и может быть испол зовано при разработке цифровых фазо;метров дл широкого диапазона частот в том числе дл инфранизкочастот ого диапазбна. Известньа фазометры, содержащиезапоминающее устройство, кольцевые регистры сдвига, фильтры нижних частот , линию задержки, ключи, йизкочастотный фазометр и низкочастотный генератор 1. Этим устройствам свойственна невы ка точнос сь измерений в диапазоне низких и инфранизких частот. Наиболее близким по. технической сущности к изобретению вл етс цифровой фазометр, содержащий умнбжитель частоты, кольцевой регистр сдви га, две гpVппы ключей, запоминающие устройства, пересчетные схемы, фильт ры, индикатор нулевого фд зового сдви га, генератор импульсовvirT цифровое отсчетное устройсе зо 2 . С помощью к лючей, управл емых импульсами регистра сдвига,на запоминающих устройствах фиксируют р д мгновенных значений сравниваемых напр жений , равномерно распределенных внутри их периода. С помощью других ключей, управл емых пересчетными схемами , осуществл ют последовательное циклическое считывание напр жений, фиксируег их на запоминающих устройствах . Фильтрации выдел ют первые гармоники этих нaпt)йжёний и подают их на индикатор нулевого фазового сдвига. Разность фаз выходных напр жений пересчетных схем измен ют при помощи выходных сигналов индикатора нулевого фазового сАвига. Изменение производ т iвнесением соответствующего временного сдвига моментов заполнени пересчетных схем. При синфазности входных напр жений индикатора нулевого сдвига значение измер емого сдвига фаз определ етс сдвигом фаз напр жений пересчетных схем. Этот сдвиг индицируют при помощи цифрового отсчетного устройства, куда считывают код одной пересчетной схемы в момент заполнени другой . К недостаткам таких фазометров относ тс значительные погрешности, возникающие при подключении прибора к источникам исследуемых напр жений (в каждом канале к источнику сигналов параллельно подключены п-ключей), Ьбусловленных малым вхолчым импедансОм ,: Si taKxe наличие погрешности измерени , вызванной искажением формы выходных сигналов при их циклическом считывании с запоминающих устройств из-за неидентичности каналов схем запоминани и считывани каждой выборки, а также ограничениё частотного диапазона снизу за счет конечного времени хранени запомненных уровней мгновенных значеНИИ исследуемых напр жений. Целью изобретени вл етс првьние ние точности измерений и расширение частотного диапазона в сторону низких , и инфранизких частот. Достигаетс это тем, что в цифровой фазометр, содержащий умножитель частоты, вход которого подключён к первой входной шине фазометра, выход умножител частоты подключен к входу кольцевого регистра сдвига, два фильт ра, выходы которых подключены к вхо да гйЙЙййатЬранулевого фагового сдви га, выходы индикатора нулевого фазового сдвига подключены к nepatm входа пересчетных схем, к вторым входам кбторых подключены выходы генератора йЙЩй ёВв, пёрШй вУГход первой пересчетной схемы подключен к третьему входу второй пересчетной схемы, а первый выход второй пересчетной схеки подключен к входу цифрового ийдйкаторного блока,введены группа элементов И,элемент ИЛИ,формирователь стро бирукадих йМпульсов/второй кольцевой регистр сдвига, элемент совпадени , два блока стробировани , дйа аналогоцифровьгх и два цифроаналоговых преоб разовател , два буферных запоминающих устройства, причем входные шины фазоMSlrpa подключены к первым входам блог ков стробировани , вторые входы которых соединены с -выходами формировател стробирующих импульсов, выход первого блока стробировани черкез последо ватеЛьно соединенные первь1е аналрго цифровой преобразователь, буферное запоминающее устройство и цифроаналогбвый преобразователь подключены к первому фильтру, выход второго блока стробировани через последовательно соединенные вторые аналого-цифровой преобразователь, буферное запоминающее устройство и цифроанапоговый преобразователь подключены к входу второго фильтра, вторые выходы аналого-цифровых преобразователей через элемент совпадени подключены к входам второго кольцевого регистра, сдвига, выходы первого ; кольцевого регистра сдвига подключены к первым входам группы элементов И, выходы . второго кольцевого регистра сдвига подключены к вторым входам группы зл ёментов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с входом формировател стробирующих импульсов. На чертеже дана блок-схема предлагаемого фазометра. 6 0 4 Она содержит умножитель 1 частоты, кольцевые регистр сдвига 2,3, элементы И 4i - 4 , элемент ИЛИ 5, форрователь 6 стробирующего импульса, элемент совпадени 7, блоки стробировани 8 и 8j , аналого-цифровые преобразователи 9 и 9, буферные вапоминающие устройства 10 и 102. со схемами адресами, циФроаналого;вые преобразователи lij и llj., фильтры 12 и 122., пересчетные схемы 13 и 13{1 , индикатор 14 нулевого фазового сдвига, импульсный генератор 15 и цифровой индикатор 16. Цифровой фазометр работает следующим образом. Одно из входных напр жений поступает на вход умножител 1 частоты, на выходе которого получают.напр жение , умноженное по частоте по отношению к входному в п раз. Сигнал с выхода умножител 1 частсзтй поступает на вход кольцевого регистра сдвига 2, на выходах которого образуетс последовательность импульсов с частотой входного (исследуемого ) сигнала, сдвинутых относительно друг друга на врем дт где период входного сигнала; п - коэффициент умножени умножител . Одна из этих последовательностей импульсов через открытый элемент И (из группы элементов И 4 4„), элемент ИЛИ 5 и формирователь стробирующих импульсов 6 проходит на входы блоков стробировани , 8 и фиксирует мгновенные значени , т.е. производит выборку напр жений входных сигналов , которые аналого-цифровыми преобразовател ми 9 и Qj преобразуютс в код. Полученные коды мгновенных значений занос тс по одному и тому же адресу в каждом канале в, буферные запоминающие устройства 10 и lOg После окончани этой операции в обоих каналах на выходе элемента совпадени 7 формируетс импульс, поступающий на вход кольцевого регистра сдвига 3. На соответствующих выходах регистра сдвига 3 по вл ютс управл ющие сигналы , которые открывают очерёдной и закрывают предьщущий элементы И (из группы элементов И 4п). Теперь на вход блоков стробировани 8, 8ji через открытый элемент И, элемент ИЛИ. 5 и формирователь 6 проход т импульсы, смещенные во времени по Отношению к предыдущим, и фиксируют мгновенные значени напр жений входных сигналов в момент, смещенный по отношению к предыдущему на врем KTj + iAT,гдеК - О, 1,2,...; i - 1, 2, 3,... - пор дковый номер выборки. В дальнейшем цикл работы повтор етс . Таким образом производитс дискретизаци во времени и квантование по уровню исследуемых напр жений , а также запоминание кодов мгновенных значений напр жений в моменты дискретизации. Если сравниваемые напр жени имею вид и Urn sin Ut Н-Ч) ; , Uj, и;; sinujt , то на блоках стробйровани 8, Sj, в мо менты времени 1дТ фиксируютс соответственно напр жени И ., .. ,К2гГ..- „ . ,211 (i+(f) ; и U;,siп() 1з u;sin -hкоды ,пропорциональные которым, занос тс в буферные запоминающие устрой ства. Пересчетными : схемами 13. , 13, ос ществл етс последовательное цикличе кое считывание кодов мгновенных знач НИИ напр жений, хран щихс в буферны запоминающих устройствах 10, Юг, и подача их на цифроаналоговые преобр зователи Hi, На/ а выходе которых формируютс переменные непрерывные напр жени . .Основные гармоники этих напр жений, выделенные фильтрами 12. и 122, равны , 1 п sin ii - sin( sin (Sit- -.yj. где SI - кругова частота выходных напр жений пересчетных схем 13, ( фазы этих напр жений . Разность фаз выходных напр жений пересчетных схем 13,, 13„- ц «Vi- V измен ют при помощи управл ющих сигн лов индикатора нулевого фазового сдвига 14. Это изменение производитс путем внесени соответствующего временного сдвига моментов заполнени пересчётных схем. При достиже(ии синфазности напр ж НИИ на входе индикатора 14 нулевого фазового сдвига выполн етс равенств , Ч -М1-Цг Ц , т.е. значение измер емого сдвига фаз (f определ етс сдвигом фаз у найр |жений пересчетных схем 13, 132, торый индицируетс цифровым отсчетным устройством 1б путем считывани кода пересчётной схемы 132 момент переполнени пересчетной схемы 13. Разрешающа способность измерени определ етс коэффициентом делени частоты Kq пе есчетных схем 13, 132 Разность фаз выходных напр жений этих схем может принимать дискретные значени 360 где N - О, 1, 2,.. ., К При выборе Kg 36000 дискретность измерени сдвига Фаз напр жений пересчетных схем 13| и 13, а, следо-вательно , и дискретность измерени сдвига фаз исследуемых сигналов составл ет 0,01 . Сигналы управлени схемами адресации буферных запоминающих устройств ДО и 10 , считывающие оды мгновенных значений входных напр жений,, фор трукгс ТВ моменты прохождени пересче ными схемами I3j; и 132 состо НИИ 2;, Таким образом, использование в каждом канале только одного стробирующего устройства и возможность фик-г сации мгновенных значений исследуемых напр жений через несколько периодов ВХОДНЫХ сигналов существенно повЕлиают входной импеданс фазометра и значительно снижают погрешность, возникаю У Р подключении его к источникам сигналов. При этом, по сравнению с известным техническим решением .°...L° f, -- ....-,-.,«« „ ..т.« ности схем за1Прминани и считывани каждой выборки. Применение аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и буферных запомингиощих устройств позвол ет неограниченно долго без потерь хранить информацию о мгновенных значени х исследуемых напр жений, что позвол ет повысить точность измерений , производить запоминание и считывание информации о сигналах в разные моменты времени, а также производить измерени на низких, практически не ограниченных снизу, частотах. Использование изобретени позво . л ет создать высокоточный широкодиапазонный цифровой фазометр на диапазон .частот от единиц мегагерц до тыс чных долей герца. Предложенный цифровой фазометр изтотовлен и испытан в лабораторных услови х. Результаты испытаний подтверждают положительный эффект его применени . Формула изобретени Цифровой фазометр, содержащий умножитель Частоты/ вход которого подключен к первой входной шине фазометра, выход умножител частоты подключен к входу кольцевого регистра сдвига, два фильтра, выходы которых подключены ко входам индикатора нулевого фазового сдвига, выходы индикатора нулевого фазового сдвиг.а подключены к первым входам .пересчетных схем, к вторым входам которых подключены выходы генератора импульсов, первый выход первой пересчетной схемы подключен к третьему входу второй пересчетной схемы , а первый выход второй пересчетной схемы подключен к входу цифрового индикатора, о т л и ч a ю щ .и и с тем, что, с целью повышени точности измерений и расширени частотного диапазона в сторону низких и инфранизких частот, в него введеныгруппа элементов И, элемент ИЛИ, формирователь стробирующих импульсов, второй кольцевой регистр сдвига, элемент совпадени , введены два блока строрировани , два аналого-цифровйх и два цифроаналоговых преобразовател , два буферных запоминающих устройства причем входные шины фазометра подключены к первым входам блоков стробировани , вторые входы кот.орых соединены .с выходом формировател стробирующих импульсов, выход первого блрка стробировани через последовательно соединенные первые а албго-дифровой; преобразователь, буферное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь подключены к входу первОго фильтра, выход второго блока 66 8 . стробировани через последовательно соединенные вторые аналого-цифровой преобразоват ь, буферное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь подключены к входу второго фильтра, вторые выходы первого и второго аналого-цифрового преобразователей через элемент совпадени подключены к входу второго кольцевого регистра сдвига, выходы первого сдвига подключены к первым входам группы элементов И, выхода второго кольцевого регистра сдвига подключены к вторым входам группы элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с входом формировател стробирующих импульсов. Источники информации, принйтые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №371526, кл, G 01 R25/qO.r The invention relates to a phase imaging technique and can be used in the development of digital phases, meters for a wide range of frequencies, including for the low frequency range. Lime phase meters, containing a memory device, ring shift registers, low-pass filters, delay line, keys, phase frequency meter and low-frequency generator 1. These devices are characterized by inaccurate measurements in the range of low and infra-low frequencies. The closest to. The technical essence of the invention is a digital phase meter, comprising a frequency multiplier, a ring shift register, two keys, memory devices, scaling circuits, filters, a zero shift shift indicator, a pulse generator virT digital reading device 2. With the help of the keys controlled by the pulses of the shift register, a series of instantaneous values of the compared voltages uniformly distributed within their period are fixed on the memory devices. With the help of other keys controlled by scaling circuits, they perform sequential cyclic reading of voltages, fixing them on storage devices. Filtrations select the first harmonics of these parameters and feed them to the zero phase shift indicator. The phase difference of the output voltages of the scaling circuits is changed using the output signals of the zero phase voltage indicator. The change is made by introducing an appropriate time shift for filling the scaling schemes. When the input voltage of the zero-shift indicator is in phase, the value of the measured phase shift is determined by the phase shift of the recalculation circuit voltages. This shift is indicated by means of a digital reading device, where the code of one conversion circuit is read at the moment of filling the other. The disadvantages of such phase meters include significant errors arising when the device is connected to the sources of the voltages under study (p-keys are connected in parallel to the signal source in each channel) caused by a small impedance, Si taKxe, the measurement error caused by the distortion of the output signals at their cyclic reading from memory devices due to the non-identical channels of the memory circuits and the reading of each sample, as well as the limitation of the frequency range from the bottom due to the finite time nor the storage of memorized levels of instantaneous values of the investigated voltages. The aim of the invention is the measurement accuracy and the expansion of the frequency range in the direction of low and infra-low frequencies. This is achieved by the fact that in a digital phase meter containing a frequency multiplier, the input of which is connected to the first input bus of the phase meter, the output of the frequency multiplier is connected to the input of the ring shift register, two filters whose outputs are connected to the input of the YYYYyyaty phage shift indicator zero phase shift is connected to the nepatm input of scaling circuits, to the second inputs of the generator are connected the outputs of the generator YESch, the first input of the first scaling circuit is connected to the third input of the second scaling circuit, and the first Exit second scaler skheki connected to the input digital iydykatornogo block administered group of AND gates, an OR gate, shaper tup birukadih yMpulsov / second circular shift register, the coincidence element, two blocks gating dya analogotsifrovgh and two digital to analog transformations verters, two buffer memory device, wherein Phase-MSlrpa input buses are connected to the first inputs of the gating blog, the second inputs of which are connected to the gates pulse driver outputs, the output of the first gating unit, cherkes, sequentially connected first analog digital converter, buffer memory and digital analog converter are connected to the first filter, output of the second gating unit through serially connected second analog-digital converter, buffer memory and digital analog signal converter connected to the input of the second filter, second outputs of the analog memory and digital digital signal converter connected to the input of the second filter, second outputs of the analog memory and digital digital signal converter connected to the input of the second filter, second outputs of the analog memory and digital digital signal converter connected to the input of the second filter, second outputs of the analog memory and digital digital signal converter connected to the input of the second filter, the second outputs of the analog memory and digital digital signal converter connected to the input of the second filter, the second outputs of the analog memory and digital digital signal converter are connected to the input of the second filter, the second outputs of the analog memory and digital digital signal converter are connected to the input of the second filter, the second outputs are connected to the analog memory and digital digital signal converter and are connected to the input of the second filter, the second outputs are connected to the analog memory and digital digital signal converter and connected to the input of the second filter through a matching element connected to the inputs of the second ring register, shift, the outputs of the first; ring shift register connected to the first inputs of a group of elements And outputs. The second ring shift register is connected to the second inputs of the AND group, the outputs of which through the OR element are connected to the input of the gating pulse generator. The drawing is a block diagram of the proposed phase meter. 6 0 4 It contains a frequency multiplier 1, a circular shift register 2,3, AND 4i - 4 elements, an OR 5 element, a gate pulse shaper 6, a coincidence element 7, gating blocks 8 and 8j, analog-to-digital converters 9 and 9, and buffer va-memory devices 10 and 102. with address schemes, digital channels; lij and llj. converter, filters 12 and 122., scaling schemes 13 and 13 {1, zero phase shift indicator 14, pulse generator 15 and digital indicator 16. Digital phase meter works in the following way. One of the input voltages is fed to the input of the frequency multiplier 1, the output of which is a voltage multiplied in frequency with respect to the input voltage n times. The signal from the output of the multiplier 1 is fed to the input of the ring shift register 2, the outputs of which form a sequence of pulses with a frequency of the input (test) signal shifted relative to each other by the time dt where is the period of the input signal; n is the multiplier of the multiplier. One of these sequences of pulses through the open element AND (from the group of elements AND 4 4), the element OR 5 and the driver of the gating pulses 6 passes to the inputs of the gating units 8 and records the instantaneous values, i.e. produces a sample of input voltages, which are converted by analog-to-digital converters 9 and Qj to code. The resulting codes of instantaneous values are recorded at the same address in each channel, buffer storage devices 10 and lOg After this operation is completed, in both channels the output of the coincidence element 7 generates a pulse arriving at the input of the ring shift register 3. At the corresponding outputs of the register the shift 3, the control signals appear that open the next and close the precursor And elements (from the group of elements And 4n). Now to the input of gating blocks 8, 8ji through the open element AND, the element OR. 5 and shaper 6 pulses are shifted in time with respect to the previous ones, and the instantaneous values of the input signal voltages are fixed at a moment offset from the previous one by the time KTj + iAT, where K is O, 1, 2, ...; i - 1, 2, 3, ... is the sampling sequence number. In the future, the work cycle is repeated. Thus, time discretization and quantization by the level of the investigated voltages, as well as memorization of the codes of the instantaneous values of voltages at the sampling instants, are performed. If the compared stresses have the form (Urn sin Ut N – H); , Uj, and ;; sinujt, then at the strobing units 8, Sj, at the instants of time 1dT, the voltages,., .., K2gG ..- „are recorded, respectively. , 211 (i + (f); and U;, sip () 1u u; sin -hcodes, proportional to which, are stored in the buffer storage devices. Recalculated: circuits 13., 13, there is a sequential cyclic reading of instant codes the values of the scientific research institutes of voltages stored in buffer memories 10, South, and their supply to digital analogue converters Hi, whose output produces variable continuous voltages. The main harmonics of these voltages, selected by filters 12 and 122, are equal , 1 n sin ii - sin (sin (Sit-.yj. Where SI is the circular frequency of the output voltages are recalculated 13, (the phases of these voltages. The phase difference of the output voltages of the recalculating circuits 13 ,, 13 "- V" V-V is changed by means of the control signals of the zero phase shift indicator 14. This change is made by introducing the corresponding time shift the moments of filling the scaling schemes. When it reaches (and the synphasic voltage of the SRI at the input of the indicator 14 has zero phase shift, the following equalities are fulfilled, H -M1-Cg Ts, i.e. the value of the measured phase shift (f is determined by the phase shift of the detections of the recalculating circuits 13, 132, which are indicated by the digital reading device 1b by reading the code of the recalculating circuit 132 overflow time of the recalculating circuit 13. The measurement resolution of the measurement frequency Kq is not equivalent to circuits 13, 132 The phase difference of the output voltages of these circuits can take discrete values 360 where N is O, 1, 2, ..., K When Kg 36000 is chosen, the measurement resolution of the phase shifts of the voltages of the recalculating circuits 13 | and 13, and - briefly the phase resolution of the measured signals is discrete 0.01. The control signals of the buffer memory devices D0 and 10, the readings of the instantaneous values of the input voltages, the fortrugs TV, the moments of passage through the transverse circuits I3j; and 132 states of the SRI 2; Thus, the use of only one gating device in each channel and the possibility of fixing the instantaneous values of the investigated voltages after several periods of the INPUT signals significantly affect the input impedance of the phase meter and It is accurate to reduce the error; I have it by connecting it to the signal sources. At the same time, in comparison with the known technical solution. ° ... L ° f, - ....-, -., "" "..T." Of the capacity of recording and reading each sample. The use of analog-digital and digital-analog converters and buffer memories allows you to store information about the instantaneous values of the voltages under study for an unlimited time without loss, which allows you to improve measurement accuracy, memorize and read information about signals at different points in time, and also take measurements at low frequencies, practically unlimited from below. Use of the invention is possible. It is possible to create a high-precision wide-range digital phase meter for the frequency range from megahertz to thousands of hertz. The proposed digital phase meter is manufactured and tested in laboratory conditions. The test results confirm the positive effect of its use. A digital phase meter containing a frequency multiplier / input is connected to the first input bus of the phase meter, the output of the frequency multiplier is connected to the input of the ring shift register, two filters whose outputs are connected to the inputs of the zero phase shift indicator, the outputs of the zero phase shift indicator. first inputs of transfer circuits, to the second inputs of which the outputs of the pulse generator are connected, the first output of the first conversion circuit is connected to the third input of the second conversion circuit, and the first The second output of the second scaling circuit is connected to the input of a digital indicator, which is used to increase the accuracy of measurements and expand the frequency range towards low and infra-low frequencies, the group of elements I, the element OR, a gating pulse driver, a second ring shift register, a matching element, two construction blocks, two analog-to-digital and two digital-to-analog converters, two buffer memories with the input of the phase meter connected to the first inputs locks gating, second inputs connected kot.oryh .s output of the gating pulses, the output of the first gating blrka via series connected first and albgo-difrovoy; the converter, the buffer memory and the digital-to-analog converter are connected to the input of the first filter, the output of the second block 66 8. gating through serially connected second analog-to-digital converter, buffer memory and digital-to-analog converter are connected to the input of the second filter, second outputs of the first and second analog-to-digital converters are connected through the matching element to the input of the second ring shift register, outputs of the first shift are connected to the first inputs the groups of elements AND, the output of the second ring shift register are connected to the second inputs of the group of elements AND whose outputs through the element OR soy dineny with the entrance of the gating pulse shaper. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate №371526, class, G 01 R25 / qO.r
2.Авторское свидетельство СССР №472308, кл. G 01 R 25/00, 1973.2. USSR author's certificate №472308, cl. G 01 R 25/00, 1973.