SU754326A1 - Digital phase meter - Google Patents
Digital phase meter Download PDFInfo
- Publication number
- SU754326A1 SU754326A1 SU782622253A SU2622253A SU754326A1 SU 754326 A1 SU754326 A1 SU 754326A1 SU 782622253 A SU782622253 A SU 782622253A SU 2622253 A SU2622253 A SU 2622253A SU 754326 A1 SU754326 A1 SU 754326A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- inputs
- output
- digital
- outputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
Description
Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть исполь— : зовано при создании высокоточных широкополосных цифровых фазометров с широким динамическим диапазоном входных напряжений, предназначенных для измерения сдвига фаз между двумя синусоидальными напряжениями.The invention relates to a phase-measuring technique and can be used to create high-precision wideband digital phase meters with a wide dynamic range of input voltages, designed to measure the phase shift between two sinusoidal voltages.
Известно устройство, содержащее умножитель частоты, вход которого подключен к первой входной клемме фазометра, а выход — ко входу кольцевого регистра сдвига, два канала запоминания и восстановления исследуемых сигналов, .выходы которых подключены ко входам нуль-индикатора, две пересчетных схемы, к первым входам которых подключены выходы нуль-индикатора, а ко вторым входам подключен генератор импульсов. Выходы каждой из пересчетных схем подключены соответственно к первому и второму каналам восстановления сигналов, а второй выход одной из пере— счетных схем соединен с цифровым ин2There is a device containing a frequency multiplier, the input of which is connected to the first input terminal of the phase meter, and the output to the input of the ring shift register, two channels for storing and recovering the signals under study, whose outputs are connected to the inputs of the null indicator, two scaling circuits, to the first inputs which are connected to the outputs of the null indicator, and to the second inputs of the connected pulse generator. The outputs of each of the scaling circuits are connected respectively to the first and second channels of signal recovery, and the second output of one of the counting circuits is connected to the digital input.
дикагором. На запоминающих устройствах с помощью кольцевого регистра сдвига фиксируют ряд мгновенных значений сравниваемых напряжений, равномерно распределенных внутри их периода.dikagorom. On memory devices using a ring shift register, a series of instantaneous values of the compared voltages are fixed, evenly distributed within their period.
С помощью двух пересчетных схем осуществляют последовательное циклическое считывание запомненных напряжений. Фильтрами выделяют первые гармоники этих напряжений и подают их на нуль-индикатор, который управляет разностью фаз пересчетных схем. При-сикфазносги входных напряжений нуль-индикатора значение измеряемого сдвига фаз определяется сдвигом фаз напряжений пересчет— ных схем, который регистрируется цифровым индикатором [1^.Using two scaling circuits, sequential cyclic reading of the stored voltages is performed. Filters isolate the first harmonics of these voltages and feed them to a null indicator that controls the phase difference of the recalculating circuits. When the input voltages of the null indicator are applied, the value of the measured phase shift is determined by the phase shift of the recalculated voltage circuits, which is recorded by the digital indicator [1 ^.
Недостатком такого устройства является наличие погрешности от искажения формы восстанавливаемых сигналов при их считывании (из-за неидентичности каналов запоминания и считывания каждой выборки), а также ограничение рабочего частотного диапазона снизу за счетThe disadvantage of such a device is the presence of an error due to the distortion of the shape of the restored signals when they are read (due to the non-identical channels of memorization and reading of each sample), as well as the limitation of the operating frequency range from below
33
754326754326
конечного времени хранения запомненных мгновенных значений исследуемых напряжений.the final storage time of the stored instantaneous values of the investigated stresses.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известный цифровой фазометр, содержащий умножитель частоты, вход которого подключен к первой входной шине фазометра, выход умножителя подключен к блоку формирования стробирующих импульсов (элемент совпадения, два кольцевых регистра сдвига, группа элементов И, элемент ИЛИ и формирователь стробирующих импульсов), два блока стробирования, первые входы которых подключены соответственно ко входным клеммам фазометра, а вторые входы подключены к выходу блока формирования стробирующих импульсов, два аналого-цифровых преобразователя, первые выходы которых подключены к управляющим входам блока формирования стробирующих импульсов, а вторые выходы через последовательно соединенные оперативные запоминающие устройства, цифроаналоговые преобразователи и фильтры подключены ко входам нульиндикатора, выход которого подключен ко входу меры фазовых сдвигов (две пересчетных схемы и генератор импульсов). Вторые входы оперативных запоминающих устройств подключены к управляющим выходам меры фазовых сдвигов, выход которой подключен ко входу цифрового индикатора. С помощью блоков стробирования одновременно .в обоих каналах фиксируют мгновенные значения исследуемых напряжений, преобразуют их аналогоцифровыми преобразователями в код и заносят в оперативные запоминающие устройства. С помощью пересчетных схем и цифроаналоговых преобразователей производят восстановление исследуемых напряжений и измеряют их сдвиг фаз [2^.The closest in technical essence to the present invention is a well-known 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 multiplier is connected to the gate generating unit (coincidence element, two ring shift registers, group of elements AND, element OR, and driver gating pulses), two gating units, the first inputs of which are connected respectively to the input terminals of the phase meter, and the second inputs are connected to the output of the shaping unit page encircling pulses, two analog-to-digital converters, the first outputs of which are connected to the control inputs of the gating pulse shaping unit, and the second outputs through serially connected random access memory, digital-analog converters and filters connected to the inputs of the zero-indicator, the output of which is connected to the input of the phase shift measure (two scaling circuit and pulse generator). The second inputs of the operational storage devices are connected to the control outputs of the phase shift measure, the output of which is connected to the input of the digital indicator. With the help of gating blocks, the instantaneous values of the investigated voltages are simultaneously fixed in both channels, converted by analog-digital converters into a code, and entered into operational memory. With the help of scaling circuits and digital-analog converters, the voltages under study are restored and their phase shift is measured [2 ^.
Недостатки фазометра - ограничение динамического диапазона входных напря- 45 жений фазометра из-за конечного предала их преобразователей аналого-цифровыми преобразователями и наличие значительной амплитудно-фазовой погрешности измерений, вызванной поступлением на вхо— 50 ды нуль-индикатора напряжений, отличающихся по величине в пределах рабочего динамического диапазона фазометра.Disadvantages phasemeter - limiting the dynamic range of input 45 zheny phasemeter The stresses due to their finite betrayed transducers analog-to-digital converters and the presence of large amplitude-phase measurement error caused by the arrival at the input 50 rows null indicator voltages differing in value within the operating dynamic range of the phase meter.
Цель изобретения - повышение точности измерения.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.
Поставленная цель достигается тем, что что в фазометр, содержащий блок формирования стробирующих импульсов, вход которого через умножитель частоты подключен к первому источнику входного сигнала, два блока стробирования, первые входы которых подключены к источникам вход$ ных сигналов,а вторые входы их-к выходу блока формирования стробирующих импульсов, два аналого-цифровых преобразователе первые выходы которых соединены с управляющими входами блока формирования 10 стробирующих импульсов, вторые выходы черрз последовательно соединенные оперативные запоминающие блоки, цифроаналоговые преобразователи и фильтры подключены ко -входам нуль-индикатора,This goal is achieved by the fact that the phase meter, which contains the gating pulse shaping unit, whose input is connected to the first input source through a frequency multiplier, two gating units, the first inputs of which are connected to the input sources, and the second inputs to the output a gate forming unit, two analog-to-digital converters whose first outputs are connected to control inputs of a 10 gate generating unit; the second outputs are connected in series e online storage blocks, digital-to-analog converters and filters are connected to the inputs of the null indicator,
15 выход которого подсоединен ко входу меры фазовых сдвигов, при этом вторые входы оперативных запоминающих блоков подключены к управляющим выходам меры фазовых сдвигов, содержащий также циф20 ровой индикатор, вход которого соединен с выходом меры фазовых сдвигов, дополнительно введены источник опорного 'напряжения, два компаратора, два интегратора, два управляемых усилителя и два 25 детектора, причем выход источника опорного напряжения подключен к первым вховходам компараторов, выход каждого из блоков стробирования через управляемый усилитель соединен с входом аналого30 цифрового преобразователя, а второй15 whose output is connected to the input of the phase shift measure, while the second inputs of the operational storage units are connected to the control outputs of the phase shift measure, which also contains a digital indicator, whose input is connected to the output of the phase shift measure, a reference voltage source is added, two comparators, two integrators, two controlled amplifiers and two 25 detectors, with the output of the reference voltage source connected to the first inputs of the comparators, the output of each of the gating units through a controlled device connected to the input divisor analogo30 digital converter, and the second
вход каждого из управляемых усилителей через интегратор, компаратор и детектор подключен к выходу фильтра.the input of each of the controlled amplifiers through the integrator, comparator and detector is connected to the output of the filter.
На чертеже представлена структурная схема цифрового фазометра.The drawing shows a block diagram of a digital phase meter.
Фазометр содержит умножитель 1 частоты, блок 2 формирования стробирующих импульсов, блоки 3, 4 стробирования, управляемые усилители 5, 6, аналого-цифровые преобразователи 7,The phase meter contains a frequency multiplier 1, a gate pulse shaping unit 2, gating blocks 3, 4, controlled amplifiers 5, 6, analog-digital converters 7,
8, оперативные запоминающие блоки 9,8, operational storage units 9,
10, цифроаналоговые преобразователи10, D / A converters
11, 12, фильтры 13, 14, нуль-индикатор 15, меру 16 фазовых сдвигов, в состав которой входят пересчетные схемы 17, 18 и генератор 19, интеграторы 20, 21, компараторы 22, 23, детекторы 24, 25, источник 26 опорного напряжения и цифровой индикатор 27.11, 12, filters 13, 14, zero-indicator 15, a measure of 16 phase shifts, which includes scaling circuits 17, 18 and generator 19, integrators 20, 21, comparators 22, 23, detectors 24, 25, source 26 reference voltage and digital indicator 27.
Фазометр работает следующим образом.Phase meter works as follows.
Одно из входных напряжений поступает на умножитель 1, на выходе которого получают напряжение,, умноженное по частоте по отношению ко входному в η раз. Напряжение с выхода умножителя 1 поступает на вход блока 2. На управляющие входы блока 2 поступают сигналыOne of the input voltages is fed to the multiplier 1, the output of which receives a voltage that is multiplied in frequency with respect to the input one η times. The voltage from the output of the multiplier 1 is fed to the input of block 2. The control inputs of block 2 receive signals
5five
754326754326
66
управления от аналого-цифровых преобразователей 7, 8, на его выходе получают стробирующие импульсы, сдвинутые относительно друг друга на времяcontrol from analog-digital converters 7, 8, at its output receive gating pulses shifted relative to each other by time
ТВк T VK
гдеWhere
Т„ - период входного напряжения; К - 0,1,2, . . . ;T „- the period of the input voltage; K - 0,1,2,. . . ;
Ϊ —1,2,3,...;Ϊ —1,2,3, ...;
П — порядковый номер выборки.P - the serial number of the sample.
10ten
Каждый из этих импульсов поступает на входы блоков, 3, 4 и фиксирует в каждом канале фазометра мгновенные значения (производит выборки) входных напряжений. Запомненные таким образом постоян- 15 ные напряжения поступают на управляемые усилители 5, 6, а с их выхода — на входы преобразователей 7, 8 и дальше в виде кодов, на оперативные запоминающие блоки 9, 10. 20Each of these pulses is fed to the inputs of the blocks 3, 4 and captures in each channel of the phase meter instantaneous values (sampling) of the input voltages. Constant memorized voltages stored in this way are fed to controlled amplifiers 5, 6, and from their output to the inputs of converters 7, 8 and further on in the form of codes, to operational storage units 9, 10. 20
Очередной стробирующий импульс формируется после окончания процесса преобразования преобразователями 7, 8 постоянного напряжения предыдущих выборок в коды, занесения этих кодов в бло- 25 ки 9, 10 и подачи разрешающих сигналов на входы блока 2.The next gating pulse is formed after the conversion of converters 7, 8 of the direct voltage of the previous samples into codes, entering these codes into blocks 9, 10, and applying permission signals to the inputs of block 2.
Таким образом производится дискретизация и квантование входных напряжений и запоминание кодов, пропорциональ— зо ных мгновенным значениям напряжений в моменты дискретизацииIn this way, the input voltages are sampled and quantized, and the codes, which are proportional to the instantaneous voltages at the sampling points, are memorized.
Если входные напряжения имеют видIf the input voltages are
υρΙΙ^δίηίωί. + ψ)’ υζ=υ^5ΐηωΙ,υρΙΙ ^ δίηίωί. + ψ) 'υ ζ = υ ^ 5ΐηω,
то блоками 3, 4 фиксируются соответственно напряженияthen the blocks 3, 4 are fixed respectively voltage
и 2 11 га 5'"(а? ,,φ). and 2 11 hectares 5 '"(and? ,, φ ).
представляющие собой уровни постоянно—representing levels constantly—
3535
4040
го напряжения, соответствующие мгновенным значениям входных сигналов в моменты стробирования. 45voltage, corresponding to the instantaneous values of the input signals at the moments of gating. 45
На выходе усилителей 5, 6 получают соответственно напряженияAt the output of the amplifiers 5, 6 receive voltage, respectively
и«>р.и'ги2р‘РХ, and "> p . and 'g and 2p' P x,
5050
где Р) , Р2 - коэффициенты передачи поwhere P), P 2 - transfer coefficients
постоянному току соответственно управляемых усилителей 5, 6.direct current respectively controlled amplifiers 5, 6.
Так как регулирование коэффициентов передачи сигналов в каналах фазометра производится в цепях усиления постоянного напряжения, то амплитудно-фазовые погрешности при этом не возникают. Коды напряжений каждой выборки с выходов преобразователей 7, 8 поступают соответственно в блоки 9, 10. Пересчетными схемами 17, 18 осуществляется последовательное циклическое считывание этих кодов и подача их на преобразователи 11, 12, на выходе которых формируются переменные непрерывные напряжения. Основные гармоники этих напряжений Щосн ι и 20СН > выделенные фильтрами 13, 14 поступают на выходы нуль-нндккатора 15 и, через детекторы 24, 25 соответственно, на входы компараторов 22, 23, где они сравниваются с напряжением источника 26 опорного напряжения. Сигналы результатов сравнения с компараторов 22, 23 через интеграторы 20,Since the regulation of the signal transmission coefficients in the phase meter channels is carried out in dc voltage amplification circuits, amplitude-phase errors do not occur. The voltage codes of each sample from the outputs of the converters 7, 8 are received respectively in blocks 9, 10. The scaling circuits 17, 18 sequentially read these codes and feed them to the converters 11, 12, the output of which generates variable continuous voltages. The main harmonics of these voltages, Schosn ι and 20СН>, selected by filters 13, 14 are fed to the outputs of the null-nkkator 15 and, through the detectors 24, 25, respectively, to the inputs of the comparators 22, 23, where they are compared with the voltage of the voltage source 26 of the reference voltage. The signals of the comparison results from comparators 22, 23 through integrators 20,
21 поступают на усилители 5 и 6 и изме· няют их коэффициенты передачи таким образом, чтобы амплитудные значения напряжений на выходах фильтров 13, 14 были равны напряжению опорного источника Ео , которое выбирают с учетом оптимального использования возможностей АЦП, т. е. Рг11го ” ЕоТогда напряжения основных гармоник на выходах фильтров 13, 14 можно представить в виде21 arrive at amplifiers 5 and 6 and change their transmission coefficients so that the amplitude values of the voltages at the outputs of the filters 13, 14 are equal to the voltage of the reference source E o , which is chosen taking into account the optimal use of the capabilities of the ADC, i.e. P g 11th ” E then the voltage of the main harmonics at the outputs of the filters 13, 14 can be represented as
^2 ОСН 54 η >^ 2 och 54 η >
где Λ - круговая частота выходных напряжений пересчетных схем 17, 18;where Λ is the circular frequency of the output voltages of the recalculating circuits 17, 18;
ψ ,ψ2— начальные фазы этих напряжений.ψ, 2 - the initial phases of these voltages.
Следовательно, на входы нуль—индикатора 15 поступают равные между собой напряжения . Разность фаз выходных напряжений пересчетных схем 17, 18 изменяют при помощи управляющих сигналов нуль-индикатора 15 путем внесения соответствующего временного сдвига моментов заполнения пересчетных схем 17, 18. При достижении синфазности напряжений на входе нуль-индикатора 1 5 значение измеряемого сдвига фаз (р определяется сдвигом фаз напряжений пересчетных схем 17, 18, который индицируется цифровым индикатором 27 путем считывания кода пересчетной схемы 18 в момент переполнения пересчетной схемы 17.Consequently, the inputs of the zero-indicator 15 receive equal voltages. The phase difference of the output voltages of the scaling circuits 17, 18 is changed using the control signals of the null indicator 15 by introducing an appropriate time shift of the filling points of the scaling circuits 17, 18. When the voltages at the input of the null indicator 1 5 are reached, the measured phase shift (p is determined by the shift voltage phases of scaling circuits 17, 18, which is indicated by digital indicator 27 by reading the code of scaling circuit 18 at the moment of overflow of scaling circuit 17.
Разрешающая способность измеренияMeasurement resolution
сдвига фаз определяется коэффициентомthe phase shift is determined by the coefficient
деления частоты К^ сигнала генератораfrequency division K ^ signal generator
19 пересчетных схем 17, 18. Разность19 recalculation schemes 17, 18. Difference
754326754326
8eight
фаз выходных напряжений этих схем может принимать дискретные значенияphases of the output voltages of these circuits can take discrete values
где VI - целое число, принимающее значения ог 1 до К .where VI is an integer, taking values og 1 to k.
При выборе К£ - 36000 дискретность измерений сдвига фаз Ф входных напряжений фазометра составляет 0,01°. Сигналы считывания кодов с блоков 9, 10 формируются в моменты прохождения Перес четными схемами 17, 18 состоя—When choosing K £ - 36000, the measurement resolution of the phase shift Φ of the phase meter input voltages is 0.01 °. The signals read codes from blocks 9, 10 are formed in the moments of passage of Perez even circuits 17, 18 states—
Таким образом, применение управляе— кш1Х усилителей 5, 6 позволяет, независимо от уровней напряжений на входах фазометра, формировать на входах преобразователей 7, 8 напряжения, заданной источником 26 опорного напряжения величины, и использовать максимальный объем аналого-цифровых преобразователей. Это позволяет значительно расширить динамический диапазон, входных напряжений фазометра, повысить точность кодирования выборок (мгновенных значений), фиксируемых блоками 3, 4 стробирования, и точность их воспроизведения, а, следовательно, и точность измерений. Регулирование коэффициентов передачи в цепях постоянного тока и подача на входы нульиндикатора 15 равных между собой напряжений. не зависящих от уровней напряжений на входах фазометра, позволяет практически полностью исключить амплитуднофазовую погрешность измерений.Thus, the use of controllable amplifiers 5, 6 allows, regardless of the voltage levels at the phase meter inputs, to generate voltages at the inputs of converters 7, 8 given by the reference voltage source 26 and to use the maximum amount of analog-digital converters. This allows you to significantly expand the dynamic range, the input voltages of the phase meter, improve the coding accuracy of samples (instantaneous values) fixed by gating units 3, 4, and the accuracy of their reproduction, and, consequently, the accuracy of measurements. Regulation of transmission coefficients in DC circuits and supply to the inputs of a null indicator 15 equal voltages. independent of the voltage levels at the inputs of the phase meter, makes it possible to almost completely eliminate the amplitude-phase measurement error.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782622253A SU754326A1 (en) | 1978-06-01 | 1978-06-01 | Digital phase meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782622253A SU754326A1 (en) | 1978-06-01 | 1978-06-01 | Digital phase meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU754326A1 true SU754326A1 (en) | 1980-08-07 |
Family
ID=20767443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782622253A SU754326A1 (en) | 1978-06-01 | 1978-06-01 | Digital phase meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU754326A1 (en) |
-
1978
- 1978-06-01 SU SU782622253A patent/SU754326A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3234238B2 (en) | Analog-to-digital converter | |
US3879724A (en) | Integrating analog to digital converter | |
US4786861A (en) | Frequency counting apparatus and method | |
WO2002059632A1 (en) | Interleave ad conversion system waveform digitizer device, and test device | |
CN112269065B (en) | Double-excitation high-precision absolute impedance measurement method | |
EP0047090B1 (en) | Method of and apparatus for converting an analogue voltage to a digital representation | |
SU754326A1 (en) | Digital phase meter | |
JPH0132692B2 (en) | ||
SU664120A1 (en) | Digital phase meter | |
US4654585A (en) | Phase detection method | |
SU752170A1 (en) | Digital meter of signal effective value | |
EP0465476A4 (en) | A sampling circuit | |
SU938226A1 (en) | Device for measuring magnetic field parameters (its versions) | |
SU1182436A1 (en) | Digital phasemeter | |
SU706925A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU1064454A1 (en) | Device for measuring differential non-linearity of digital/analog converters | |
SU938399A1 (en) | Method and device for analog-digital conversion | |
SU1647292A1 (en) | Device for quantity of heat measurement | |
SU869025A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU1211658A1 (en) | Apparatus for measuring peak values of analog signal | |
SU1051702A1 (en) | Method of calibrating linear scale of d/a converter | |
SU723585A1 (en) | Analogue-digital filter | |
SU472454A1 (en) | Measuring instrument of dynamic parameters of analog-digital converters | |
SU1615643A1 (en) | Apparatus for determining rise and fall time of pulse signal fronts | |
SU1336233A1 (en) | Device for measuring differential non-linearity of digital-to-analog converters |