SU940085A1 - Фазометр - Google Patents

Description

(5) ФАЗОМЕТР

1

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах с большим числом источников информации на входе , а также дл  исследовани  изменени  фазового сдвига во времени путем осуществлени  его непрерывного контрол .

Известны фазометры, осуществл ющие измерение фазового сдвига за один период, содержащие формирователи коротких импульсов, триггеры, элементы совпадени , генератор импульсов и электронные -счетчики ij.

Однако дл  большинства из них ; характерны ограниченный частотный диапазон, необходимость настройки при изменении частоты исследуемого сигнала, зависимость погрешности измерени  от стабильности какоголибо опорного источника. Перечисленные недостатки не позвол ют примен ть эти фазометры в автоматических

системах с большим числом источников информации на входе при условии изменени  частоты исследуемых сигналов в некотором диапазоне.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  преобразователь фазового сдвига во временной интервал, содержащий источник опорного напр жени , три триггера, два формировател  коротких импульсов, выход одного из которых подключен к первому входу первого триггера, а выход другого - ко второму входу первого триггера и к счетному входу второго триггера, два интегратора, три ключа, входы второго и третьего ключей соединены с выходами второго триггера, а выходы первого и второго ключей соединены со входами интеграторов, выход источника опорного напр жени  соединен с информационными входами первого и второго ключей, инвертор,.выход которого соединен со входом третьего ключа, и детектор нул , вход которого соеди нен с выходом первого интегратора,а выход - с одним из входов третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом второго триггера. Это устройство позвол ет измер ть фазовый сдвиг независимо от частоты исследуемого сигнала, при этом точность измерени  не зависит от стабильности опорного источника напр жени  zj . Однако несмотр  на указанные достоинства ему присущ р д недостатков: во-первых, измерение фазового сдвига осуществл етс  не за один, а 3.3 два периода сигнала, во-вторых по окончании замера не осуществл ет с  автоматическа  подготовка устрой ства к проведению очередного замера в следующем периоде, дл  чего необходимо разр дить до нул  интегратор Указанные недостатки привод т к тому , что известное устройство нельз  использовать дл  непрерывного контрол  фазового сдвига, а в случае использовани  его в составе автоматической измерительной системы с большим числом источников информации на входе общее врем  измерени  увеличиваетс  минимум в два раЗа. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет измерени  и регистраци результата за один период исследуемого сигнала. Поставленна  цель достигаетс  те что в фазометр , содержащий источни опорного напр жени , два триггера и два формировател  коротких импуль сов, выход одного из которых подклю чен к первому входу первого триггера , .а выход другого - ко второму входу первого триггера и к счетному входу второго триггера, два интегра тора, три ключа, входы второго и третьего ключей соединены с выходами второго триггера, а выходы первого и второго ключей соединены со входами интеграторов, .выход -источника опорного напр жени  соединен с информационными входами первого и второго ключей, введены два элемента совпадени , третий и четвертый формирователи коротких им пульсов , п ть ключей, два интегратора и аналоговый делительный блок, причем выход первого триггера соединен с первыми входами элементов совпадени , выходы которых соединены с управл ющими входами соответственно первого и четвертого ключей, первый выход второго триггера соединен со вторым входом второго элемента совпадени , со входом третьего формировател  коротких импульсов и с управл ющими входами п того и восьмого ключей, второй выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента совпадени , со входом четвертого формировател  коротких импульсов и с управл ющими входами шестого и седьмого ключей, выход источника опорного напр жени  соединен с информационными входами третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно второго и третьего интеграторов,которые подключены выходами к информационным входам соответственно шестого, седьмого ключей, выход . третьего формировател  коротких импульсов соединен со вторыми входами первого и четвертого интеграторов, выход четвертого формировател  коротких импульсов соединен со вторыми входами второго и третьего интеграторов , выходы п того и шестого ключей соединены с первым, а выходы седьмого и восьмого ключей - со вторыми входами аналогового делительного, блока, выходы первого и четвертого интеграторов соединены соответственно со входами п того и восьмого ключей. На фиг.1 представлена структурна  схема предлагаемого фазометра; на фиг.2 - временные диаграммы напр жений в соответствующих точках фазометра , работающего в режиме непрерывного измерени  фазы за каждый период исследуемого сигнала. Фазометр содержит первый и второй формирователи 1 и 2, первый и второй триггеры 3 и 4, первый и второй элементы 5 и 6 совпадени ,источник 7 опорного напр жени , первые четыре ключа 8-11, четыре интегратора 12-15, вторые четыре ключа 16-19, аналоговый делительный блок 20, третий и четвертый формирователи 21 и 22 коротких импульсов. Первый вход фазометра через первый формирователь 1 соединен с первым входом первого триггера 3. Второй вход фазометра через второй формирователь 2 соединен со вторым входом . первого триггера 3 и со счетным входом второго триггера k. Выход источника 7 опорного напр жени  соединен

с информационными входами первого 8, второго 11, третьего 10 и четвертого 9 ключей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого 12, второго 13 третьего 1 и четвертого 15 интеграторов , подключенных выходами к информационным входам соответственно п того 16, шестого 17, седьмого 18 и восьмого 19 ключей. Выход первого триггера 3 соединен с первыми входами первого и второго элементов 5 и 6 совпадени . Первый выход второго триггера соединен со вторым входом второго элемента 6 совпадени , управл ющими входами третьего 10, п того 16 и восьмого 19 ключей, а также со входом третьего формировател  21, выход которого соединен со вторыми входами первого 12 и четвертого 15 интеграторов,Второй выход второго триггера k соединен со вторым входом первого элемента 5 совпадени , с управл ющими входами четвертого 9, шестого 17 и седьмого IS ключей, а также со входом четвертого формировател  22, выход которого соединен со вторыми входами второго 13 и третьего И интеграторов. Выход первого элемента 5 совпадени  соединен с управл ющим входом второго ключа 11. Выходы п того 16 и шестого 17 ключей соединены с первым, а выходы седьмого 18 и восьмого 19 ключей - со вторым входами аналогового делительного блока 20, выходы первого 12 и четвертого 15 интеграторов соединены соответственно со входами п того 16 и восьмого 19 ключей,

фазометр работает следующим образом .

В исходном состо нии на вход первого формировател  1 поступает си|- нал V, а на вход второго формировател  2 - сигнал /2, относительно которого измер етс  фаза сигнала V. В момент перехода сигналов V и V2 через нулевой уровень от отрицательного значени  к положительному на выходах первого 1 и второго 2 формирователей образуютс  короткие импульсы , которые, поступа  на входы триггера 3, Формируют на его выходе Vy временной интервал t, пропорциональный фазовому сдвигу f , причем

(;i/T,

где Т - период сигналов Л и V ,

На двух противофазных выходах (V и V. ) счетного триггера поочередно формируютс  временные интервалы , равные периоду Т сигнала V. В зависимости от наличи  сигналов на выходах Vg и M-f триггера Ц временной интервал t формируетс  либо на выходе первого элемента 5 совпадени ,

либо на выходе V второго элемента 6 совпадени .

Сигналы Vg , Vg, V и / управл ют работой соответственно первого Ь, второго 11, третьего 10 и четвертого

9 ключей, которые коммутируют на входы соответственно первого 12, второго 13, третьего Ц и четвертого 15 интеграторов выход источника 7 опорного напр жени , осуществл   тем самым их зар д. Первый 12 и второй 13 интеграторы зар жаютс  в течение времени t до напр жени 

где С - посто нна  времени, одинакова  у всех четырех интеграторов.

Claims (2)

1. Третий k и четвертый 15 интегра-торы зар жаютс  в течение времени Т до напр жени  V/(V)-- VonT/Г.В первом периоде сигнала V зар жаетс  первый 12 и третий Т интеграторы , в следующем второй 13 и четвертый 15 интеграторы, затем оп ть первый 12 и третий Ц интеграторы и т.д. П тый 16, шестой 17, седьмой 18 и восьмой 19 ключи по сигналам Vx и Vy осуществл ют подключение на врем  Т в каждом из периодов, сигнала V ко входам аналогового делительного блока 20 поочередно выходов одной из пар интеграторов 12-15i причем подключаетс  та пара интеграторов, котора  в данном периоде не зар жаетс . Таким образом, фазометр работает в двухтактном режиме. В каждом из периодов сигнала V-j одна пара интеграторов зар жаетс , формиру  тем самым результат измерени , в это врем  выходы другой пары интеграторов подключаютс  ко входам аналогового делительного блока 20, с выхода которого осуществл етс  регистраци  результата измерени , в следующем периоде пары интеграторов мен ютс  выполн емыми функци ми и т.д. По окончании очередного периода с помощью формирователей коротк импульсов сигналами торые подаютс  на вторые ( управл ю utwe входы интеграторов, осуществл етс  разр д пары интеграторов, выходы.которой в данном периоде под ключены ко входам аналогового дели тельного блока 20. Тем самым данна  пара интеграторов подготавливаетс  к формированию результата измерени в следующем периоде. На выходе аналогового делительно го блока 20 формируетс  сигнал /ы равный в одном периоде отношению сигналов -г , в последующем - , м Ч- к затем оп ть - и т.д. М4 Таким образом, И . Уопа/т; : vfT ц ь1х -Von( т аст 2jr Из этой формулы вытекает., что If 2 7 Vgj,, , а значит результат измерени  не зависит от частоты сиг налов V и V2 и от стабильности напр жени  Vpn на выходе источника 7 опорного напр жени . Так как в первом периоде ко входу аналогового делительного блока 20 подключаетс  пара интеграторов, на котх)рой еще не успел сформироватьс  результат, то в этом периоде результат измерени  не регистрируетс . Дл  управлени  режимом регистрации результата измерени  могут использоватьс  сигналы Vyp и V с выходов формирователей 21 и 22, сигнализи рующие об окончании очередного пери ода, а следовательно, об окончании формировани  результата измерени  н одной из пар интеграторов. Преимуществом предлагаемого фазо метра  вл етс  то, что он нар ду с сохранением всех достоинств известного устройства (независимость ре-, зультата измерени  от частоты иссле дуемого сигнала и отсутствие вли ни  стабильности источника опорного напр жени  на томность измерени ) позвол ет обеспечивать за один период и измерение, и регистрацию результата , причем врем  .регистрации равно длительности периода исследуемого сигнала. Это достигаетс  за счет организации двухтактного режима работы , при котором происходит совмещение процессов измерени  и ре гистрации во времени посредством проведени  по одному каналу измерени , а по другому регистрации ре8 зультата, полученного в предыдущем периоде. В результате общее врем  измерени  и регистрации равн етс  - Т(п+1j, где число замеров, а врем  проведени  одного замера . НИИ) - т ит.АЛ .. - I ТГ При использовании предлагаемого фазометра в составе автоматических измерительных систем с большим числом источников информации t.,f npai тически равно Т, так как j jfl-T и Это позвол ет по сравнению с известным устройством, где измерение и ре-, гистраци  осуществл ютс  за два периода , как минимум вдвое повысить эффективность автоматической измерительной системы. Другим достоинством предлагаемого фазометра  вл етс  возможность его использовани  дл  непрерывного измерени  фазового сдвига в каждом из периодов исследуемого сигнала, котора  достигаетс  за счет проведени  в конце каждого периода автоматической подготовки схемы дл  осуществлени  замера в следующем периоде . Формула изобретени  Фазометр, содержащий источник опорного напр жени , два триггера и два формировател  коротких импульсов , выход одного из которых подключен к первому входу первого триггера, а выход другого - ко второму входу первого триггера и к счетному входу второго триггера, два интегратора и три ключа, входы второго и третьего ключей соединены с выходами второго триггера, а выходы первого и второго ключей соединены со входами интеграторов, выход источника опорного напр жени  соединен с информационными входами первого и второго ключей ,отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциоиальHbix возможностей, в него введены два элемента совпадени , третий и четвертый формирователи коротких импульсов, п ть ключей, два интегратора и аналоговый делительный блок, причем выход первого триггера соединен с первыми входами элементов совпадени , выходы которых соединены с управл ющими входами соответственно первого и четвертого ключей, первый выход второго триггера соединен со вторым входом второго элемента совпадени , со входом третьего формировател  коротких импульсо в и с управл ющими входами п того и восьмого ключей, второй выход вто- рогр триггера соединен со вторым входом первого элемента совпадени , со входом четвертого формировател  коротких импульсов и с управл ющими входами шестого и седьмого ключей, выход источника опорного напр жени  соединен с информационными входами третьего и четвертого ключей, выходы которых соедине ны с первыми входами соответственно второго и третьего интеграторов,подключенных выходами к информационным входамсоответственно шестого, седЬ мого ключей, выход третьего формировател  коротких импульсов соединен g S10 со вторыми входами первого и четвертого интеграторов, выход четвертого формировател  коротких импульсов соединен со вторыми входами второго и третьего интеграторов,выходы п того и шестого ключей соединены с .первым, а выходы седьмого и восьмого ключей со вторыми входами аналогового делительного блока, выходы первого и четвертого интеграторов соединены соответственно со входами п того и восьмого ключей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Вишенчук И.М. и др. Электромеханические и электронные фазометры. Госэнергоиздат, 19б2.
2. 2.Авторское свидетельство СССР W 67В666, кл. G 01 R 25/00,03.12.76.

   t/1

   и, 3

   и,

   5

   Us

   fJl

   в

   9

   УН

   и,,

   УП 13

   %

   4,.

   зона

   Фиг.г