SU690407A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

1

Устройство относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении больших изменений фазы переменного напр жени .

Известны циЛровые Фазометры, содержащие делители частрты, инверторы , триггеры, формирователи, схемы совпадени , триггериый фазометр l.

Однако он имеет недостаточную точность измерени .

Известны цифровые фазометры, состо щие из первого и второго формировател , соединенных с триггером, к выходам которого подключены входы элемента совпадени , вторые входы которого подключены к генератору импульсов заполнени , а выходы ко входам управл емого коммутато1ра/ выход которого подключен v.b входу элемента совпадени , второй вход которого соединен -с врем задаю- - щим устройством, а выход - со счетным входом счетчика импульсов. К одному из плеч триггера подключены также соединенные последовательно интегрирующа  и дифференцирующа  цепи . Выход последней подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, выходы котОрОгаг сое- динены со входами двух дешифраторов.

Выход первого дешифратора подключен к управл емому входу комМу татора, выходы второго дешифратора - ко входам начальной установки счетчика импульсов. Второй дешифратор имеет также дополйит(ельный выход, соединенный со вторым выходом врем .задающего устройства C2J.

Недостатком данного фазометра

0  вл етс  возможность измерени  только плавно измен к дегос  сдвига фаз, а также его сложность, обусловленна  необходимостью применени  интегрирующего и дифференцирующего

5 звеньбгв, коколутатора, двух дешифраторов и врем задающего устройства .. .....;..

При использовании данного фазометра дл  измерени  быстро изме0 н ющегос  сдвига фаз (измен кнцегос  между двум  циклами измерени  на величину, превышающую единицу дискретности измерени ) происходит потер  информации о переходе сдвига фаз через значени , кратные 360.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  при быстро измен ющемс  сдвиге фаз.

Данна  цель достигаетс  тем, 0 что в цифровой фазометр,содержсиций

ервый и второй формирователи, соеиненные с триггером, к выходу оторого подключен вход элемента овпадени , генератор заполн ющих импульсов, соединенный с вторым ходом элемента совпадени , а также счетчик и реверсивный счетчик, введены последовательно соединенные элемент задержки, регистр, блок вычитани  и блок сравнени , причем выход первого формировател  соединен с обнул ющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента совпадени , выход счетчика соединен со вторыми входами регистра и блока вычитани , к выходу которого подключен знаковый вход реверсивного счетчика, выход второго формител  соединен со входами элемента задержки и блока сравнени , к выходу которого подключен счетный вход реверсивного счетчика . .

Блок-схема цифрового фазометра представлена на чертеже. На входные формирователи 1 и 2 поступают соответственно опорное и исследуемое напр жение. Триггер 3 управл ет прохождением импульсов заполнени  через элемент совпадени  4, второй вход которого соединен с генератором заполн йщих импульсов 5. Выход элемента совпадени  4 соединен со счетным входом счетчика б, обнул емого формирователем 1 в начале каждого цикла .измерени . Така  структура образует известный фазометр с врем -импульсным преобразованием , обеспечивающим измерение угла сдвига фаз в пределах О - 360. Выход суетчика 6 соединен со входом регистра 7. С выхода формировател  2 через элемент задержки 8 на второй вход регистра 7 поступает сигнал занесени  информации со счетчика 6 в регистр 7. Выходы счетчика б и регистра 7 соединены со входами блока вычитани  9, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнени  10, а второй - к знаковому входу реверсивного счетчика 11. Второй вход блока сравнени  10 соединен с выходом формировател  2, а выход - со счетным входом реверсивного счетчика 11.

, Работа фазометра.заключаетс  в определении кода, соответствукндего текущему значению измер емого сдвига фаз опорного и исследуемого напр жени  в пределах О - 360 и кода, соответствующего числу/ переходов сдвига фаз через значени / кратные ЗбО, с учетом направлени  перехода. Код, соответствующий сдвигу фаз в пределах 0-360°, формируетс  на выходе регистра 7, а чирло переходов сдвига фаз подсчитываетс  реверсивным счетчиком 11. В общем случае сдвиг фаз определ етс  следующим выражением: ф + (п 4 k.)

04lnl4N-l(1)

m-i

где n - число переходов сдвига фаз через значени , кратные

к - число импульсов, соответствующее сдвигу фаз в пределах О - 360°; N - емкость реверсивного счетчика;

m - емкость регистра. Рассмотрим изменение   ик на числовой оси при изменении сдвига фаз .tf . Области положительного сдвига фаз соответствует значение ц в ПРЯМОМ коде, а области отрицательного сдвига фаз - в дополнительном . Ограничимс  допустимым сдвигом фаз между соседними циклами измерени , равнЕлм

ДК ± (f - 1) (2) что соответствует

(180°-342°) .

При этом, если между соседними циклами измерени  сдвиг фаз прошел значение, кратное 360 точка т), в ту или иную сторону, то разность предыдущего и текущего результатов измерени  в пределах О - 360 (дк) больше числа ф , т.е. дк ,(5 а знак разности д к однозначно определ ет направление перехода через значение, кратное 360°. Если перехода сдвига фаз через значение, кратное 360°, не было, то

|ДКК (4) При переходе сдвига фаз через значение , кратное 360°, в положительHCW направлении число гп увеличиваетс  на единицу, в отрицательном - уменьшаетс  на единицу.

Рассмотрим числовой пример. Пуст гп 100, а предыдущему положению сдвига фаз соответствует число 225 (, 25). С учетом (2) допустимый сдвиг фаз межДу соседними циклами измерени  не должен превышать величины, соответствующей дк ± 49 единиц дискретности, т.е. результат текущего цикла измерени  может находитьс  в диапазоне 176274 . .

Точке 176 соответствует дкж25-7б -51,,т.е. , поэтому с учетом (3) и знака Дк число п должно уменьшатьс  на единицу. Точка 274 соответствует лк 25-74 -49, т.е , поэтому с учетом (4) число п остаетс  прежним.

В начале работы регистр 7 и реверюивный счетчик 11 устанавливаетс  в любое (в том числе и нулевое) состо ние, прин тое за исходное.

Счетчик 6 устанавливаетс  в состо ние , совпадающее с состо нием регистра 7, В каждом текущем цикле измерени  с приходом опорного сигнала на выходе формировател  1 формируетс  импульс, обнул ющий счетчик 6 и переключающий триггер 3. Выходной сигнал триггера 3 раэрешает прохождение импульсов через элемент совпадени  4 от генератора заполн ющих импульсов 5 на счетный вход счетчика 6. С приходом . исследуемого сигнала на вход формипо тел  2, на выходе последнего формируетс  импульс, переключающий триггер 3 и прекращающий тем самым заполнение счетчика 6. На выходе счетчика 6 формируетс  код, соответствующий текущему значению сдвига фаз в пределах О - 360°. Блок вычитаний 9 вычисл ет код разности дк предыдущего результата измерени , хран щегос  в регистре 7, и текущего результата измерени , хран щегос  в счетчике б. Код разности д к поступает на первый вход блока сравнени  10, который сравнивает его с числом , хран щимс  в блоке сравнени . Выходной импульс формировател  2 поступает на второй вход блока сравнени  дл  опроса результата сравнени . Если в момент опроса выполн етс  условие (3), на выходе блока сравнени  формируетс  импульс, измен ющий содержимое реверсивного счетчика И на единицу. Если знак д к , поступающий со вторюго выхода блока вычитани  9 на знаковый вход реверсивного счетчика 11 положительный, содержимое реверсивного счетчика 11 увеличиваетс , если знак дк отрицательный , содержимое реверсивного счетчика уменьшаетс , если в момент опроса выполн етс  условие (4), содержимое реверсивного счетчика 11 не корректируетс . Через врем , неоходимое дл  корректировки содержимого реверсивного счетчика 11, на выходе элемента задержки 8 формируетс  сигнал переноса кода текущего положени  сдвига фаз в пределах О - 360 из счетчика 6 в регистр 7 На этом цикл измерени  заканчивает с  и на выходе фазометра формируетс  кол, определ емой выргикением (1). Признак знака выходного кода фазометра формируетс  на втором выходе реверсивного счетчика 11 в момент перехода его содержимого через нулевое состо ние с учетом направлени  этого перехода.

Диапазон измерени , точность измерени  и врем  измерени  фазометра остаютс  теми же, что и у известного, конструкци  существенно упрощаетс , а допустимое изменение сдвига фаз между циклами измерени  увеличиваетс  до t (180 360 --- ) градусов.

m

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 393692, кл. G 011 25/00, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 402819, кл.-Q 011 25/08, 1972.

(прототип).