Claims (2)
10 триггерный преобразователь соединен с сигнальными входами фазометра непосредственно и Через коммутатор, соединенный с одним из выходов блока управлени , три других выхода котоts рого соединены с входами реверсивного счетчика импульсов, цифрового отсчетного блока и генератора квантующих импульсов соответственно , выход однопол рного триггерно30 го преобразовател соединен с одним из входов логического элемента И, другой вход которого соединен с одним из выходов генератора квантующих импульсов, а выход через первый блок пересчета соединен со счетным входом реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом цифрового отсчетного блока, второй выход генератора квантующих импульсов через второй блок пересчета соединен с вхо дом блока управлени 2. Непосредственное кодирование временного интервала , пропорционального измер емого фазовому сдвигу, повьшает точность измерени . Недостатком этого устройства вл етс наличие случайной погрешности, обусловленной нецелочисленным соотношением частоты . исследуемых сигналов и частоты Q сигналов генератора квантующих импульсов , а также частоты коммутации F управл ющего напр жени и входных исследуемых сигналов, т.е. - 4 m и т h , где тип- целые числа. Целью изобретени вл етс повышение точности, и быстродействи измерени фазовых сдвигов сигналов. Эта цель достигаетс тем, что в коммутационный фазометр, содержащий последовательно соединенные с входной клеммой источника измерительного сигнала коммутатор, однопол рный триггерный преобразователь, пер вый логический элемент И, первый бл пересчета, реверсивный счетчик импу сов и цифровой отсчетный блок, втор блок пересчета, генератор квантующих импульсов,выход которого соедин с вторым входом первого логического элемента И и входом второго блок пересчета, а также блок управлени , выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора, и с входом установки режима работы реверсивного счетчика импульсов, введены блок сравнени временных интервалов, фор мирователь импульсов сброса и после довательно соединенные с управл ющим входом генератора квантующих им пульсов преобразователь код-напр жение счетчик и шyльcoв и второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а второй вход - с выходом блока сравнени временных интервалов, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго блока пересчета и выходом блока управлени , вход сброса в нуль счетчика им пульсов соединен с третьим выходом 4 ормировател импульсов сброса, выход второго элемента И соединен с ходом счетчика импульсов, выход которого соединен с входом преобразовател код-напр жение, первый и второй выходы формировател импульсов сброса соединены соответственно с входами сброса в нуль реверсивного счетчика импульсов и цифрового отсчетного блока, выход блока управлени соединен с входом формировател импульсов сброса, а синхронизирующий вход - с вторыми входами коммутатора , однопол рного триггерного преобразовател и с выходной клеммой источника опорного сигнала. Функциональна схема коммутационного фазометра приведена на чертеже. Фазометр содержит коммутатор 1, блок 2 управлени , однопол рный триггерный преобразователь 3, первый логический элемент И 4, первый блок 5 пересчета, реверсивный счетчик 6 им-пульсов , цифровой отсчетный блок 7, генератор 8 квантующих импульсов, второй блок 9 пересчета, формирователь 10 импульсов сброса, преобразователь код-напр жение 11, второй логический элемент 12, блок 13 сравнени временных интервалов, счетчик 14 импульсов. При этом первый вход коммутатора 1 соединен с входной клеммой источника измерительного сигнала, второй вход соединен с синхронизирующим входом блока 2 вторым входом преобразовател 3 и с входной клеммой источника опорного сигнала. Вход управлени коммутатора I соединен с выходом блока 2. Выход коммутатора 1 через последовательно соединенные преобразователь 3, элемент И 4, блок 5 пересчета и счетчик 6 соединен с блоком 7. Входы сброса в нуль счетчика 6 и блока 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами формировател 10, вход которого соединен со входом установки режима работы реверсивного счетчика импульсов, вторым входом блока сравнени временных интервалов и с выходом блока 2. Третий выход формировател 10 соединен с входом сброса в нуль счетчика 14. Выход счетчика 14 через преобразователь 11 соединен с управл ющим входом генератора 8. Счетный вход счетчика,14 соединен с выходом элемента И 12. Первый вход элемента И 12 соединен с вторьм входом элемента И 4, входом блока 9 и с выходом генератора 8. Второй вход элемента И 12 соединен с выходом блока 13, первый вход которого соединен с выходом 9. Работа коммутационного фазометра заключаетс в следующем. Срапниваемые по фазе измерительный U ц; (t) и опорный (Jon (t) сигналы частоты -1/Т поступают соответственно на первый и второй входы коммутатора 1. Коммутатор 1 управл етс напр жением частоты коммутации F , формируемой блоком 2. Посто нное значение частоты коммутации Р обеспечиваетс делением частоты опорного сигнала с помощью блока 2 с целочисленным коэффициентом делени m , которое измен етс при перестройке частоты сравниваемы по фазе сигналов IP / 1, где т- целые числа. Это обеспечивает посто нство частоты коммутации в широком частотном диапазоне. С выхода коммутации 1 сигналы и J (-t) иирп(И поочередно с частотой коммутации F /т , намного меньшей частоты входных сигналов, поступают на первый вход преобразовател 3, на второй вход которого посто нно подаетс опорный сигнал ) . В первый такт работы коммутационного фазометра (при положении коммутатора 1, показанном на чертеже) преобразователь 3 формирует w/2 инте валов временного сдвига между сигналами, которые поступают на первый вход элемента И 4. На второй вход 40 элемента И 4 поступают импульсы с частотой следовани о с выхода генератора 8. При погрешности формировани временных интервалов равной д на вход счетчика 6 через блок 5 поступит N,, импульсов. Так как в первый такт работы коммутационного фазометра счетчик 6 устанавливаетс в режим пр мого счета, то. число импульсов, пост пивших в счетчик 6,определитс выражением : ,. CD Во второй такт работы коммутацион ного фазометра счетчик 6 устанавливаетс в режим обратного счета (вычитани ) . Коммутатор 1 устанавливаетс в положение, противоположное 9 показанному на чертеже. Преобразователь 3 формирует т/2 временных интервалов л , равных погрешности формировани , так как на его входы поступает один и тот же сигнал (ЬЛ В результате во второй такт работы на вход счетчика 6 поступит Н, импульсов ) в конце второго такта число импульсов , записанное в счетчике 6 определитс выражением ,-N(4x. MI. 3) При коэффициенте делени блока 5, равном йЧ io йЧ f.y 1Р ЬО где дЦ - заданна разрешающа способность фазометра, в град. ,. ЪЬО РО ) IP п Р ДЧ т.е. число импульсов, записанное в реверсивном счетчике импульсов, пропорционально измер емому фазовому сдвигу и зависит от соотношени частот FO /Р где FO , Поскольку при плавном изменении частоты входного сигнала происходит ступенчатое изменение коэффициента делени т, то мен етс и частота KOMMVTaiuiH F /vw относи-, тельно некоторого оптимального значеи РО o/n const. Поэтому в результат измерени вноситс допольшельна низкочастотна погрешность змерени д. N цц , обусловленна отклонением частоты F от P(j . Дл исключени дополнительной низкочастотной погрешности необходимо обеспечить посто нство и равенство частотР Fo const. Частота Р св зана с частотой через коэффициент m, а частота Рр св зана с частотой о через коэффициент п . Дл обеспечени посто нства и равенства частот F и РО необходимо изменить частоту р на значение д , при котором обеспечилось бы равенство Рр - Р. Дл этого выходную частоту {р генератора 8 дел т в п раз с помощью блока 9. В результате формируетс вспомогательное низкочастотное напр жение с частотой РО о близкой к частоте коммутации. С помощью блока 13 сравнивают между собой полупериоды напр жени частоты коммутации и вспомогательного низкочастотного на- , пр жени , т.е. и TO В результате сравнени на выходе блока 13 в течение каждого периода напр жени частоты коммутации форми руетс импульс длительностью Af г: Т -Т - К 1РРо Р который поступает.на второй вход элемента И 12 и разрешает прохождение импульсов с частотой с вых да генератора 8 на вход счетчика 14 В результате в счетчике импульсов запишетс число . TO ь &f кор-Д к - 0 -- которое преобразуетс в пропорциональное напр же1ше коррекции с помощью преобразовател 11 . :S,,n, V -S . р ЖОР где S-, - крутизна преобразовани . Под действием напр жени коррекц поступающего на управл ющий вход генератора 8, осуществл етс перестройка его частоты до значени ,, при котором обеспечиваетс равенство частот Р и РО В данном коммутационном фазометр исключена низкочастотна погрешност измерени ДМим за счет подстройки частоты 5jj генератора тактовых им пульсов до значени р , при котором Р РО Экспериментальные исследовани подтвердили высокую эффективность предложенной схемы коммутационного фазометра Длительность цикла измер ни в разработанном макете фазометр в частотном диапазоне 20-10° Гц не преБьш1ает 1 с, Таким образом, введение в комму циошлш фазометр блока сравнени временных интервалов, преобразовате код-напр жени ;, счетчика импульсо и второго логического элемента И, соединенных определенным образом, обеспечило повышение точности и бы стродействи измерени фазового сд га сигналов в области низких часто Формула изобретени Коммутационный фазометр, содерж последовательно соединенные с входной клеммой источника измерительного сигнала коммутатор,- однопо- 55 9 л рный триггерныи преобразователь, первый логический элемент И, первый блок пересчета, реверсивный счетчик импульсов и цифровой отсчетный блок, второй блок пересчета, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И и входом второго блока пересчета, а также блок управлени , выход которого соединен с управл ющем входом коммутатора и с входом установки режима работы реверсивного счетчика импульсов, отличающийс тем, что, с целью повышени точности и быстродействи измерений, введены блок сравнени временных интервалов, формирователь импульсов сброса и последовательно соединенные с управл ющим входом генератора квантующих импульсов преобразователь код-напр жение , счетчик импульсов и второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а второй вход - с выходом блока сравнени временных интервалов, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго блока пересчета и выходом блока управлени ,вход сброса в нуль счетчика импульсов соединен с третьим выходом формировател импульсов сброса, выход второго элемента И соединен с входом счетчика импульсов , выход которого соединен с входом преобразовател код-напр жение , первый и второй выходы формировател импульсов сброса соединены соответственно с входами сброса в нуль реверсивного счетчика импульсов и цифрового отсчетного блока, выходу блока управлени соединен с входом формировател импульсов сброса, а синхронизирующий вход - с вторыми входами коммутатора, однопол рного триггерного преобразовател и с входной клеммой источника опорного сигнала . 1 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 516000, кл. G 01 R 25/00, 1976. 10 the trigger converter is connected to the signal inputs of the phase meter directly and Through a switch connected to one of the outputs of the control unit, the other three outputs are connected to the inputs of the reversible pulse counter, digital reading unit and generator of quantizing pulses, respectively, the output of the unipolar trigger converter 30 is connected one of the inputs of the logic element And, the other input of which is connected to one of the outputs of the generator of quantizing pulses, and the output through the first unit of conversion connected to the counting input of the reversible pulse counter, the output of which is connected to the information input of the digital reading unit; the second output of the quantizing pulse generator through the second conversion unit is connected to the input of the control unit 2. Direct coding of the time interval proportional to the measured phase shift increases the measurement accuracy. A disadvantage of this device is the presence of random error due to non-integer frequency ratio. the studied signals and the frequency Q of the signals of the generator of quantizing pulses, as well as the switching frequency F of the control voltage and the input investigated signals, i.e. - 4 m and m h, where type is integers. The aim of the invention is to improve the accuracy and speed of measurement of phase shifts of signals. This goal is achieved by switching a commutator, a single-pole trigger converter, a first logic element I, a first conversion block, a reversible impulse counter and a digital readout unit, a second conversion unit, a generator quantizing pulses, the output of which is connected to the second input of the first logical element I and the input of the second conversion unit, as well as the control unit, the output of which is connected to the control input of the comm The tator, and the input of setting the operating mode of the reversible pulse counter, introduced a unit for comparing time intervals, a generator of reset pulses and sequentially connected to the control input of a quantizing pulse generator, a code-voltage converter, a counter and switches and a second logic element I, the first input which is connected to the output of a quantizing pulse generator, and the second input is connected to the output of the time interval comparison block, the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the second block ne bills and the output of the control unit, the reset input of the pulse counter to zero is connected to the third output 4 of the reset pulse organizer, the output of the second element I is connected to the pulse counter stroke, the output of which is connected to the code-voltage converter input, the first and second outputs of the reset pulse generator are connected respectively to the reset inputs to the zero pulse counter and the digital reading unit, the output of the control unit is connected to the input of the reset pulse generator, and the clock input is connected to the second inputs Dami switch, unipolar trigger converter and the output terminal of the reference source. The functional diagram of the switching phase meter is shown in the drawing. Phase meter contains switch 1, control unit 2, unipolar trigger converter 3, first logical element 4, first recalculation unit 5, reversible counter 6 and pulses, digital reading unit 7, quantizing pulse generator 8, second converting unit 9, driver 10 pulse reset, the converter code voltage 11, the second logic element 12, block 13 comparison of time intervals, the counter 14 pulses. The first input of the switch 1 is connected to the input terminal of the source of the measuring signal, the second input is connected to the synchronizing input of the unit 2 by the second input of the converter 3 and to the input terminal of the reference source. The control input of the switch I is connected to the output of block 2. The output of switch 1 is connected via a serially connected converter 3, element 4, recalculation block 5 and counter 6 is connected to block 7. The zero inputs of counter 6 and block 7 are connected to the first and second outputs respectively shaper 10, the input of which is connected to the input of setting the operating mode of the reversible pulse counter, the second input of the time interval comparison block and the output of block 2. The third output of the shaper 10 is connected to the reset input to the zero of the counter 14. Counting output The transducer 11 is connected via a converter 11 to the control input of the generator 8. The counter input of the counter, 14 is connected to the output of the element 12. The first input of the element 12 is connected to the second input of the element 4, the input of the block 9 and to the output of the generator 8. The second input of the element And 12 is connected to the output of unit 13, the first input of which is connected to output 9. The operation of the switching phase meter is as follows. Spraved in phase measuring U C; (t) and reference (Jon (t) signals of frequency -1 / T are received respectively at the first and second inputs of switch 1. Switch 1 is controlled by the switching frequency voltage F generated by block 2. The constant value of switching frequency P is provided by dividing the frequency of the reference signal using block 2 with an integer division factor m, which changes with frequency tuning, compares the phase of the IP / 1 signals, where m is integer numbers. This ensures that the switching frequency is constant over a wide frequency range. From the switching output 1, the signals J (-t) irir (And alternately with a switching frequency F / t, much lower than the frequency of the input signals, arrive at the first input of the converter 3, to the second input of which the reference signal is constantly supplied). In the first cycle of operation of the switching phase meter (at the position of the switch 1 shown in the drawing) converter 3 forms w / 2 integrals of the time shift between the signals that arrive at the first input of the element AND 4. At the second input 40 of the element 4, 4 pulses are received at the output frequency of the generator 8. When the error is formed Time intervals equal to d to the input of the counter 6 through the block 5 will go N ,, pulses. Since in the first cycle of operation of the switching phase meter, the counter 6 is set to the direct counting mode, then. The number of pulses that have been fed to counter 6 is determined by the expression:,. CD In the second cycle of operation of the switching phase meter, counter 6 is set to countdown mode (subtraction). Switch 1 is set to the position opposite to 9 shown in the drawing. Converter 3 generates m / 2 time intervals l, equal to the formation error, since the same signal arrives at its inputs (LL As a result, in the second cycle of operation, the input of counter 6 receives H, pulses) at the end of the second cycle the number of pulses recorded in counter 6, it will be determined by the expression, -N (4x. MI. 3) With a dividing rate of block 5 equal to t oo i oo fy 1 p b o where dC is the set resolution of the phase meter in degrees. , ЬО РО) IP п Р ДЧ those the number of pulses recorded in the reversible pulse counter is proportional to the measured phase shift and depends on the ratio of the frequencies FO / P where FO, Since a gradual change in the frequency of the input signal leads to a stepwise change in the division factor t, the frequency KOMMVTaiuiH F / vw relative , some optimal value of PO o / n const. Therefore, the measurement result introduces an extra-large low-frequency measurement error of q N c, due to the deviation of the frequency F from P (j. To eliminate additional low-frequency error, it is necessary to ensure constancy and equality of the frequencies P Fo const. The frequency P is related to the frequency through the factor m, and the frequency Pp is associated with the frequency o through the coefficient n. To ensure the constancy and equality of the frequencies F and PO, it is necessary to change the frequency p to the value of g, which would ensure the equality Pp –P. For this, the output frequency {p g The generator 8 is divided n times with the help of block 9. As a result, an auxiliary low-frequency voltage is formed with a frequency PO of close to the switching frequency. With the help of block 13, the half-cycles of the switching frequency voltage and auxiliary low-frequency voltage are compared, t E.e. and TO As a result of comparison, at the output of block 13, during each period of the voltage of the switching frequency, a pulse of length Af g: T -T - K 1PPo P is generated. It enters the second input of the element 12 and permits the passage of pulses From the output of the generator 8 to the input of the counter 14 As a result, a number will be written in the pulse counter. TO & f cor-D to - 0 - which is transformed into a proportional correction voltage using a converter 11. : S ,, n, V -S. where is S-, is the slope of the transformation. Under the action of the correction voltage applied to the control input of the generator 8, its frequency is adjusted to a value that ensures equal frequencies P and PO In this switching phase meter, a low-frequency measurement error DMim is eliminated by adjusting the frequency of the 5jj clock generator to the value p at which Р РО Experimental studies confirmed the high efficiency of the proposed switching phase meter circuit. The duration of the measurement cycle was not in the developed phase meter meter. In the frequency range of 20–10 ° Hz, it does not exceed 1 s. Thus, the introduction of a time-interval comparison block into the commutation phase meter, a code-voltage converter; a pulse counter and a second logic element, And connected in a certain way, would increase the accuracy and Measurement of phase sd of signals in the low frequency region often Formula of invention The switching phase meter, which contains a switch in series with the input terminal of the measuring signal source, is a single-phase transducer the first logical element And the first conversion unit, a reversible pulse counter and a digital reading unit, a second conversion unit, a quantizing pulse generator, the output of which is connected to the second input of the first logical element And and the input of the second conversion unit, and the control unit whose output connected to the control input of the switch and to the input of setting the operating mode of the reversing pulse counter, characterized in that, in order to improve the accuracy and speed of measurements, a time comparison unit was introduced intervals, a pulse shaper and connected in series with a control input of a quantizing pulse generator code-voltage converter, a pulse counter and a second logic element I, the first input of which is connected to the output of the quantizing pulse generator, and the second input - the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the second conversion unit and the output of the control unit, the reset input to the zero of the pulse counter is connected to the third output of the form reset pulses, the output of the second element I is connected to the input of the pulse counter, the output of which is connected to the input of the code-voltage converter; connected to the input of the reset pulse generator, and the synchronizing input - with the second inputs of the switch, the unipolar trigger converter and the input terminal of the reference signal source a. 1 Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 516000, cl. G 01 R 25/00, 1976.
2.Скрипник Ю.А. Коммутационные цифровые измеритель ые приборы. м .. Энерги , 1973, с. 77-83.2. Skripnik Yu.A. Switching digital measuring devices. m .. Energy, 1973, p. 77-83.
Vor,(t) Vor, (t)
22
ггyy
nn
LL
II
/j/ j