SU788031A1 - Адаптивный цифровой фазометр - Google Patents

Description

(54) АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относитс  к измеритель ной технике.и может быть использовано дл  измерени  с повышенной точностью и быстродействием фазового сдвига между двум  периодическими сигналами при наличии аддитивной случайной помехи . Известно устройство, в котором из мерение сдвига фаз производитс  многократно (в каждом из нескольких периодов входных сигналов) с последующим определением среднего арифметического результатов замеров, содержащее два формировател , выходы кото рых соединены со входами триггера, подключенного нулевым входом к управ л ющему входу ключа, импульсный вход которого соединен с выходом генерато ра -импульсов, а выход - со входом счетчика l. Недостатком его  вл етс  недостаточна  точность измерени . Известен также цифровой фазометр, содержащий счетчик и преобразователь фазового сдвига между двум  входными сигналами, выход которого соединен со входом схемы выделени  заданного фронта сигнала и с первым входом эле мента И, второй и третий входы кото .рого соединены соответственно с выходом генератора высокой частоты и с выходом триггера. Фазометр автоматически производит заранее заданное число замеров фазового сдвига (в течение заданного числа периодов входных сигналов), выполн   одновременно деление результата каждого замера на их число и накаплива  .сумму частных 2 Недостатки устройства состо т в невысоких точности и быстродействии, что обусловлено сильной зависимостью относительной погрешности измерени  от измер емой величины, причем эта погрешность резко возрастает с уменьшением измер емого сдвига фаз. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее счетчик, преобразователь фазового сдвига в длительность импульсов, выход которого соединен со входом блока выделени  заднего фронта и с первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом генератора и с первым выходом первого триггера, введены второй триггер, второй и третий элементы И, ключ, элемент задержки, цифревой компаратор, логический узел, реверсивный счетчик и регистр, выходы которого  вл ютс ,выходами устройства , причем выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход генератора подключен к первому входу второго .элемента И, второй вход которого объединен с первым входом третьего элемента И и подсоединен к выходу второго триггера, а третий вход объединен с первым входом ключа и соединен со вторым выходом первого триггера, при этом его выход соединен с вьгчитаю1дим входом реверсивного счетчика , суммирующий вход которого подключен к выходу блока выделени  заднего фронта, подключенного через элемент задержки ко второму входу третьего элемента И, а выходы - к входам логического узла, первый выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, подключенного выходом ко второму входу первого триггера и к первому входу регистра, второй выход соединен со вторым входом ключа, подключенного выходом ко второму входу регистра, а третий выход логического узла соединен с первым входом второго триггера и сбросовым входом счетчика , выходы которого соединены с разр дными входами регистра и входами цифрового компаратора, соединенного лыходом со Бторым входом второго т; иггора.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит преобразователь фазового сдвига в длительность импульсов 1, генератор квантующих импульсов 2,. счетчик 3«, первый, второй и третий элементы И 4, 5 , б , первый и второй триггеры 7, 8, блок 9 выделени  заднего фронта, элемент задержки 10, ключ 11, реверсивный счетчик 12, цифровой компаратор 13, логический узел 14 (буквами А, В, С обозначены ее первый, второй и третий выходы соответственно) и регистр 15 (буквами Е и Д обозначены его первый и второй входы соответственно).

Фазометр работает следующим образом ,

В исходном состо нии триггер 7 установлен в единицу, а триггер 8 - в нуль, при этбм на первых входах элементов И 5 и И 6 -и на третьем входе элемента И 4 единичный сигнаш отсутствует; счетчик 3 и реверсивный счетчик 12 установлены в нуль; цифровой компаратор 13 настроен на срабатывание (выработку выходного импульса) при выбранном числе N .

Принцип работы устройства состоит в том, что пачки импульсов стабильной частоты, формируемые на выходе элемента И 4 в интервалах времени, соответствующих сдвигу фаз в каждом из периодов входных сигналов (т. е.

во врем  выходных пр моугольных И7

пульсов преобразовател  1), поступают на счетчик 3 до тех пор, пока не выполн тс  два услови : неравенство N i-N (1) (т, е , суммарное число импульсов пачек не меньше заранее заданного числа), число просуммированных пачек импульсов (иначе число отдельных замеров разности Фаз или число периодов входных сигналов, в течение которых ведетс  измерение) представл ет собой целую степень числа 2. Фазометр может находитьс  в одном из трех режимов, второй из которых имеет два .подрежима. Режим работы определ етс  состо ни ми триггеров 7 и 8. Обозначим эти состо ни  через Т 5 и Те соответственно.

Исходное состо ние Т 1

0. .

8

2.1.Режим накоплени  Т 0,

0.

0 т,

2.2.Режим накоплени  Т 0,

1.

8

3. Режим делени  Т-, 1 , Tg 1 .

Режимы работы схемы смен ют друг друга в указанной последовательности, .после режима делени  схема переходит в исходное состо ние.

Пуск схемы осуществл етс  подачей импульса на первый (нулевой) вход триггера. После опрокидывани  этого триггер1а импульсы с выхода генератора квантующих импульсов 2 начинают проходить , на счетный вход счетчика 3 в интервалах времени, когда на выходе преобразовател  1 поддерживаетс  высокий потенциал, в конце каждого такого интервала (в г- оменты сн ти  высокого потенциала с выхода преобразовател  1) возникает импульс на выходе блока 9. Эти импульсы суммируютс  реверсивным счетчиком 12, через элемент И б они не проход т, пока отсутствует единичный сигнал хот  бы на одном из остальных его входов. Таким образом, счетчик 3 накапливает сумму i; , а реверсивный счетчик 12 фиксирует соответствующую величину п .

В момент, когда достигаетс  равенство N N, возникает импульс на выходе цифрового компаратора 13, опрокидывающий триггер 8. Отметим, что номер пачки импульсов, при обработке которой это произойдет, будет обратно пропорционален измер емому сдвигу фаз и пр мо пропорционален величине N. Таким образом, точность измерений растет с ростом N, эта величина может быть выбрана так, чтобы при любом значении измер емой величины относительна  погрешность измерени -не превышала допустимрй. При конкретном выборе числа Ы следует учитывать, зависимость абсолютной ошибки от измер емой величины.

Если оказываетс , что номер пачки, при подсчете импульсов которой было

достигнуто указанное равенство, отвечает условию п 2 при k 0, 1, 2 то после окончани  подсчетаимпульсов этой пачки йчетчиком 3 на выходе А логического узла 14 устанавливаетс  единичный сигнал и импульс с выхода блока 9, задержанный элементом 10, пройдет через открытый теперь элемент И 6, устанавлива  триггер 7 и передава  содержимое счетчика 3 в регистр 15, Поступление импульсов на вход счетчика 3 прекращаетс .

Если же отмеченное условие не выполн етс , суммирование новых пачек импульсов будет продолжатьс  после достижени  равенства, т. е. после опрокидывани  триггера 8 до тех пор, пока на выходе Л логического узла 14 не по витс  единичный сигнал, открывааддий путь импульсу с выхода блока 9 через элемент 10 и элемент И б на единичный вход триггера 9 и,вход Е регистра 15.

В момент возврата триггера 7 в исходное единичное состо ние режим накоплени  заканчиваетс , и начинаетс  режим делени  содержимого регистра 15 на содержимое реверсивного счетчика 12. Этот оканчиваетс  в момент возврата в исходное нулевое состо ние триггера 8.

В режиме делени , когда Т 1, Дд 1, импульсы с выхода генератора 2 поступают через элемент И 5 на вычитающий вход реверсивного счетчика 12, При этом каждый раз, когда на счетчике 12 будет Ликсироватьс  число отвечающее отмеченному условию, будет формироватьс  импульс на выходе В логического узла 14, поступак дий через открытый теперь (т. е, после опрокидывани  триггера 7) ключ 11 на сдвиговый вход Д регистра 15, а в момент перехода счетчика 12 в исходное нулевое состо ние формируетс  импульс на выходе с узла 14, устанавливающий в исходное состо ние счетчик 3 и триггер 8, после этого в исходном состо нии оказываютс  все элементы схемы за исключением регистра 15, фиксирующего результат измерени , вычисленный по формуле Ч pj- sMi г причем значение п оЛредел етс  устройством автоматически как минимальное целое положительное число , т, е. растущее при уменьшении измер емой величины.

Повышение точности и сокращение времени измерени , достигаемые при использовании предложенного устройства , позволит повысить эффективность

метрологических служб и Э(1 ективмость систем управлени , использующих с1)азоимпульсное представление величины.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР 402827, кл, G 01 R 25/00, 1977.

5

2. Авторское свидетельство СССР № 216841, кл. G 01 R 25/00, 1966,

У, В У од

Х,hT43

Bhtxoff

-

75

/J

/2

10