SU699450A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗО/VIETP

1

Изобретение относитс  к области радиоизмерительной техники.

Известный цифровой фазометр, содержащий формирующие устройства, схему «исключающее ИЛИ (полусумматор), генератор импульсов, врем задающую схему, триггера знака, дифференцирующую цепь, электронные ключи и счетчик, обладает невысокой помехоустойчивостью определени  знака фазового сдвига, так как определение знака осуществл етс  по знаку последнего фазового сдвига без учета знаков фазовых сдвигов в течение измерительного временного интервала. Фазометр обладает также порогом чувствительности при асимметрии ограничени  входных сигналов фор.мирующими устройствами 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  цифровой фазометр , содержащий усилители-ограничител , реверсивный счетчик импульсов и св занный с ним по входу через схему И триггер знака, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен с входами формировател  квантующих импульсов непосредственно и через врем задающее устройство 2.

Недостатками такого фазометра  вл етс  низка  точность определени  среднего значени  фазового сдвига за измерительный временной интервал, так как значение фазового сдвига регистрируетс  суммирующим счетчиком импульсов без учета знака отдельных фазовых сигналов за измерительное врем , и низка  точность определени  знака среднего значени  фазового сдвига, так как определение знака осуществл етс  по разности чисел положительных и отрицательных фазовых сдвигов за измерительное врем  без учета величины каждого из усредн емых фазовых сдвигов. Кроме того, фазометр имеет порог чувствительности в области нулевых фазовых сдвигов при асимметрии ограничени  входных гармонических сигналов формирующими устройствами, причем величина порога чувствительности не посто нна , а зависит от амплитуды гармонических сигналов и направлени  асимметрии.

Целью изобретени   вл етс  повыщение точности измерени  и уменьшение порога чувствительности.

Указанна  цель в предлагаемом фазометре достигаетс  за счет того, что.в него введены триггер Е-типа, два полусумматора. последовательно соединенные схема ИЛИ и триггер, а формирователь квантующих импульсов выполнен двухканальным, причем одни входы полусумматоров соединены с выходом триггера Е-типа, а другие входы полусумматоров и входы триггера Е-типа соединены с выходами усилителей-ограничителей, выходы полусумматоров соединены с соответствующими входами двухканального формировател  квантующих импульсов, один выход которого соединен с входом реверсивного счетчика импульсов и входом схемы И, а другой К 1ход- со вторым входом реверсивного счетчика и входом схемы ИЛИ, другой вход которой соединен с выходом триггера знака, счетный вход которого соединен с выходом нулевого кода реверсивного счетчика импульсов а выход триггера соединен со вторым входом схемы И. На фиг. 1 изображена функциональна  схема цифрового фазометра дл  случа  использовани  его в измерителе момента; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу фазометра при отрицательном и положительном знаке фазового сдвига; на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие работу фазометра при измен ющемс  знаке фазового сдвига в течении измерительного временного интервала; на фиг, 4 - временные диаграглмы, по сн ющие работу фазометра при асимметрии ограничени  входного сигнала. Измеритель момента (фиг. 1) содержит упругий элемент 1, измерительные диски 2, 3 и датчики 4, 5 считывани  меток, соединенные с усилител ми-ограничител ми 6, 7 предложенного фазометра, выходы которых соединены с входами триггера Е-типа 8 и входами полусумматоров 9, 10, вторые входы которых соединены с выходом триггера Е-типа 8, а выходы - с входами двухканального формировател  11 пачек квантующих импульсов. Каждый из каналов формировател  11 содержит последовательно соединенные схемы совпадений 12, 13 и 14. 15. Выход генератора 16 квантуюп.их импульсов соединен с входами схем совпадений 13, 15 формировател  11 и входом врем задающего устройства 17, выход которого соединен с входами схем совпадений 12, 14 формировател  И. Выход одного из каналов формировател  11 (выход схемы совпадений 13) соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 18 импульсов и входом схемы И 19, а выход другого канала формировател  1 (выход схемы совпадений 15) соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов 18 и входом схемы ИЛИ 20. Выход схемы И 19 соединен с входом триггера знака 21, выход которого соединен с входом схемы ИЛИ 20. Выход схемы ИЛИ 20 соединен с входом триггера 22, выход которого соединен с входом схемы И 19. Выход нулевого кода реверсивного счетчика 18 импульсов соединен со счетным входом триггера знака 21. Цифровой фазометр работает следующим образом. При вращении упругого элемента 1 и измерительных дисков 2, 3 с выходов датчиков 4, 5 считывани  меток снимаютс  гармонические сигналы, совпадающие по фазе. Под действием крут щего момента М происход т скручивание упругого элемента 1, угловое смещение измерительных дисков 2, 3 и соответствующее изменение фазового сдвига между гармоническими сигналами датчиков 4, 5. Дл  по снени  работы фазометра принимаем , что при положительном фазовом сдвиге () гармонический сигнал (а на фиг. 2) на входе усилител -ограничител  6 опережает по фазе гармонический сигнал (б) на входе усилител -ограничител  7, а при отрицательном фазовом сдвиге (3 0) - наоборот. Гармонические сигналы (а, б, на фиг. 3) поступают на входы усилителей-ограничителей 6, 7. С выходов каждого из усилителей-ограничителей 6, 7 снимаютс  пр моугольные импульсы (в, г) типа «Меандр, фронты которых совпадают с моментами перехода гармоническими сигналами нулевого уровн . Импульсы с выходов усилителейограничителей 6, 7 поступают на входы триггера Е-типа 8 и входы соответствующих полусумматоров 9, 10. Выходные импульсы (д) триггера Е-типа 8,поступающие на входы полусумматоров 9,10, совпадают но фазе с импульсами одного из усилителей-ограничителей 6 или Z. При измерении положительного фазового сдвига импульсы (д) с выхода триггера Е-типа 8 совпадают с импульсами (г) усилител -ограничител  6, а при измерении отрицательного фазового сдвига импульсы (д) с выхода триггера Е-типа 8 совпадают с импульсами (в) усилител -ограничител  7. При положительном знаке фазового сдвига фазовые импульсы е снимаютс  с выхода полусумматора 9, а нри отрицательном знаке фазового сдвига - с выхода полусумматора 10 ж. Импульсы с выходов полусумматоров 9 или 10 поступают на входы формировател  11 квантующих импульсов (входы схем совпадений 12 или 14). Формирователь 1 осуществл ет квантование фазовых импульсов полусумматоров 9 или 10 импульсами генератора 16. Квантование фазовых импульсов происходит в течении временного интервала, формируемого врем задающим устройством 17. Пачки квантующих и.мпульсов (з, и) с выходов формировател  11 (выходы схем совпадений 13 или 15) поступают на входы реверсивного счетчика 18 импульсов. Знак измер емого фазового сдвига определ етс  по состо нию триггера 21 после

окончани  измерительного временного интервала .

Непосредственно перед измерением состо ние триггера 22 таково, что обеспечиваетс  открытое состо ние схемы И 19. В процессе измерени  первый квантующий импульс из пачки квантующих импульсов за измерительный временной интервал, поступивший с одного из выходов формировател  11 квантующих импульсов, проходит через схему И 19 или через схему ИЛИ 20 и устанавливает один из триггеров 21 или 22 в положение, противоположное исходному.

Например, при измерении положительного фазового сдвига первый квантующий импульс (з) в течение измерительного временного интервала снимаетс  с выхода схемы совпадений 13 формировател  11 квантующих импульсов. Этот импульс проходит через схему И 19 и опрокидывает триггер 21. Выходной сигнал (к) триггера 21 проходит через схему ИЛИ 20 и устанавливает триггер 22 в состо ние при котором закрываетс  схема И 19. По единичному состо нию триггера 21 (к), суд т о положительном знаке фазового сдвига. При измерении отрицательного фазового сдвига первый квантующий импульс (и), в течение измерительного временного интервала поступивший с выхода формировател  11 (выход схемы совпадений 15), проходит через схему ИЛИ 20 и опрокидывает триггер 22. При этом схема И 19 закрываетс . Состо ние триггера 21 не измен етс . По нулевому состо нию (к) .триггера 21 после окончани  измерительного временного интервала суд т об отрицательном знаке измер емого фазового сдвига.

При измерении фазового сдвига, знак которого измен етс  в течение измерительного временного интервала, пачки квантующих импульсов (фиг. 3) с выходов формировател  11 поступают на суммирующий (а) и вычитающий (б) входы реверсивного счетчика 18 импульсов, который осуществл ет их счет с учетом знака. В реверсивном счетчихе 18 импульсов фиксируетс  модуль измер емого фазового сдвига. Знак фазового сдвига определ етс  следующим образом. В зависимости от того, с какого из выходов формировател  11 поступил первый квантующий импульс за измерительный временной интервал, триггер 2 будет установлен в единичное или нулевое состо ние. Если в процессе измерени  фазового сдвига его знак мен етс  в течение из.мерительного временного интервала и при этом код реверсивного счетчика 18 несколько раз оказываетс  равным нулю, с выхода нулевого кода счетчика 18 каждый раз снимаетс  импульс, который поступает на счетный вход триггера 21, измен   его состо ние. Пусть, например , первый квантующий импульс (а) поступил с выхода схемы совпадений 13 формировател  11 на вход схемы И 19 и

опрокинул (в) триггер 21, а в процессе измерени  фазового сдвига код реверсивного счетчика 18 был равен нулю нечетное число раз. Состо ние триггера 21 (в) при этом будет противоположно тому, которое установилось после воздействи  первого квантующего импульса с выхода формировател  11, т. е. измер емый фазовый сдвиг имеет отрицательный знак. Аналогично происходит определение знака фазового сдвига при любом.сочетании пор дка поступлени  квантующих импульсов на временной интервал и числа нулевых кодов реверсивного счетчика 18 импульсов.

Уменьшение порога чувствительности фазометра в области нулевых фазовых сдвигов обусловлено тем, что результат измерени  не зависит от асимметрии ограничени  гармонических сигналов (а, в) усилител ми ограничител ми б, 7 (фиг. 4). Действительно , при асимметрии ограничени  гармонического сигнала, например, усилителем-ограничителем 7, длительность его выходных импульсов (а), например, больше паузы .между ними. В этом случае с выхода триггера Е-типа 8 снимаютс  импульсы (в), передние фронты которых совпадают по времени с передними фронтами выходных импульсов (б) усилител -ограничител  6, а задние фронты - с задними фронтами импульсов (а) усилител -ограничител  7. С выходов каждого из полусумматоров 9. 10 снимаютс  импульсы (г, д), разность длительности которых пропорциональна измер емому фазовому сдвигу, а частота следовани  равна частоте гармонических сигналов. Эти и.мпульсы поступают на вход формировател  1 квантующих импульсов. Квантующие импульсы с выходов формировател  11 поступают на суммирующий (ж и вычитающий (е) в.ходы реверсивного счетчика 18 импульсов, осуществл ющего их счет. При этом результат счета, зафиксированный в реверсивном счетчике 18, пропорционален измер емому фазовому сдвигу и не зависит от асимметрии ограничени  гармонических сигналов. Уменьшение порога чувствительности фазометра обеспечиваетс  как при асимметрии ограничени  в одном из усилителей-ограничителей , так и при одновременной асимметрии ограничени  в обоих усилител х-ограничител х и не зависит от направлени  асимметрии.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 352230, кл. G 01 R 25/00, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 469097, кл. G 01 R 25/00, 1973 (прототип ).

5- a

a.S

I.

H.

EL

..П П П

иг.г a

n

П