Устройство для измерения разности фаз

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 215 ае по Э(51) С 01 Н 25/00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Э 331330, кл. С 01 Н 25/00,10.04.70.2. Автррское свидетельство СССР Р 540224, кл. О 01 Н 25/00,24.11.75 (прототий) .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ, содержащее два измери" тельных канала, каждый из которых . состоит из последовательно соединенных датчика синусоидального напряжения, квантователя и цифрового пе- ремножителя, второй вход которого соединен со старшим разрядом сумматора-накопителя, выходы сумматоров-нако пителей обоих каналов подключены соответственно к первым и вторим входам:вычитателя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей путемобеспечения возможности измеренияразности Фаз зашумленных сигналов сизменяющейся частотой, в него вве-"дены дополнительно в каждом каналеэлемент коррекции и сумматор, а также в первом канале цифровой интегратор, причем входы элементов коррекции подключены к выходам цифровыхперемножителей, выходы - к первымвходам сумматоров, выходы сумматоров подключены к входам сумматоровнакопителей, вход цифрового интегратора подключен к выходу цифровогоперемножителя первого канала, а его.выход подключен к вторым входам сумматоров в обоих каналах.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазы зашумленных сигналов с изменяющейся частотой при испытании электронных схем и вьдачи результатов в цифровом виде.Известен двухканальный цифровой Фаэометр, содержащий в каждом канале датчик синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу своего усилителя-ограничителя С 13.Недостатками известного цифрового Фазометра являются невысокая точность и надежность измерений, вызванные зависимостью показаний Фазометра от частоты входных сигналов.Наиболее близким к изобретению является цифровой Фазометр, содержа щий два канала,для измерения мгно венной разности Фаз между. двумя синусоидальными сигналами, в каждом канале которого последовательно соединенные.датчик синусоидальаого напряжения и квантователь, подключен ный выходом к одному из входов цифро- вого перемножителя, второй вход которого соединен со старшим разрядом сумматора-накопителя, содержащий также вычитатель, первые входы которо го подключены к выходам сумматора- накопителя первого канала, а вторые входы подключены к выходам сумматора-накопителя второго канала 2.Недостатками этого цифрового фа эометра являются необходимость подачи на него в процессе измерения прогноза о частоте выходных сигналов, что уменьшает его функциональ" ные воэможности,например, невозмож ны измерения с высокой точностью . зашумленных сигналов и,сигналов с изменяющейся в процессе измерений, частотой из-за переходных процессов при смене прогноза о частоте вход.ных сигналов и вследствие малой по лосы удержания каналов фазометра.Цель изобретения - расширение Функциональных воэможностей путем ,обеспечения возможности измерения разности Фаз зашумленныхсигналов с изменяющейся частотой без подачи на устройство прогноза о частоте входных сигналов.Поставленная цель достигается теМ, что в устройство для измерения раз. ности фаз, содержащее два измерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика синусоидального напряжения, квантователя и цифрового пере множителя, второй вход которого соединен со старшйм разрядом сумматора-. накойителя, выходы сумматоров-накопителей обоих каналов подключены соответственно к первык и вторым входам 65 вычитателя, введены дополнительнов каждом канале элемент коррекции исумматор, а также в первом каналецифровой интегратор, причем входыэлементов коррекции подключены квыходам цифровых перемножителей, выходы - к первым входам сумматоров,выходы сумматоров подключены к входам сумматоров-накопителей, входцифрового интегратора подключен квыходу цифрового перемножителя перного канала, а его выход подключенко вторыи входам сумматоров в обоихканалах.На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения,разности.Устройство содержит датчики 1и 2 синусоидального напряжения,квантователи 3 и 4, цифровые перемножители 5 и б, элементы 7 и 8 коррекции, цифровой интегратор 9, сумматоры 10 и 11, сумматоры-накопители 12 и 13, вычитатель 14, шину 15ввода прогноза о частоте входныхсигналов, шину 16 выдачи результатовизмеренийУстройство работает следующим образом.Первоначально по шине 15 в цифровой интегратор 9 из вычислительноймашины поступает информация об ожидаемой частоте входного сигнала сцелью убыстрения ввода устройствав синхронный режим работы. Поступающие с датчиков 1 и 2 синусоидальногонапряжения .сигналы в виде смеси синусоидального сигнала с шумом жест-.ко ограничиваются по амплитуде .сдвух сторон и квантуются квантователями 3 и 4 по времени с тактомТКв =,1 Фкв где Гке - частота квантования. В результате на первые вхо",ды цифровых перемножителей 5 и 6подаются дискретные сигналыЪ 1 И,) =эти Ь 1 и (,цА вЧИ5(1) вими Оэ+ЧЯ,где Щ - начальная фаза синусоидального сигнала с датчика 1;Ч. - начальная фаза синусоидального сигнала с датчика 2.Вследствие перемножения этих сигналов на сигналы, поступающие навторые входы цифровых перемножителей 5 и б со старших разрядов сумматоров-накопителей 12 и 13, на выходах цифровых перемножителей 5 и бФормируется сигнал. ошибки. Сигналошибки представляет из, себя последовательность отрицательных и положительных импульсов, соотношение которых зависит от фазового рассогласования сигналов входных и с сумматоровнакопителей 12 и 13. Сигнал ошибкис выхода цифрового перемножителя 5поступает в цифровой интегратор 9,Заказ 2753/55 Тираж 708 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР 1 по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатентфф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 величина содержимого которого определяет величину изменения фазы сигналов, Формируемых сумматорами-накопителямн 12 и 13 за время Тк так как каждый такт работы устройства содержимое цифрового .интегратора 9, через сумматоры 10 и 11 поступает. в сумматоры-накопители 12 и 13. В синхронном режиме работы содержимое цифрового интегратора 9 соответствует приращению фазы входныхсигналов за время Ткз, т.е, частоте входных сигналов, Фазовое рассогласование сигналов, .формируемых сумма-. торами-накопителями 12 и 13 относительно сигналов входных равно 90 и разность кодов, Формируемая вычитателем 14, соответствует мгновенной разности фаэ сигналов с датчиков 1 и.2, И"-Ч -(,Ч+)-цЕсли частота обрабатываемых сигналов при этом неизменна . то усредненное значение сигнала ошибки с цифровых перемножителей 5 и 6 равно нулюи содержимое цифрового интегратора 9, пропорциойальное частоте входных сигналов, не изменяется. Если в процессе обработки сигналов их частота изменяется, то сигнал ошибки с цифрового перемножителя 5 изменяет содержимое цифрового интегратора 9 таким образом, что осуществляется отработка рассогласования почастоте и Фаземежду входнйм сигна-"лом с датчика 1 и сигналом, формируемым сумматором-накопителем 12, и реультРты, выдаваемые по шине 16соответствуют мгновенному Фазовомурассогласованию сигналов с датчиков 1и 2, т.е. осуцествляется обработкасигналов без подачи на устройствопрогноза о частоте входных сигналов, О автосопровождение сигналов по частоте беэ подачи прогноза осуществляется в диапазоне частот до ЦэЭлементы 7 и 8.коррекции определяют дкнамические свойства устрой ства и служат для обеспечения устойчивости работы сумматоры 10 и 11служат для сложения сигналов с цифрового интегратора 9 и элементов 7и 8 коррекции перед подачей на сум маторы-накопители 12 и 13.Необходимая точность измерениямгновенного фазового рассогласованиязашумленных сигналов достигаетсявыбором соответствующих коэффициен тов связи элементов 7 и 8 коррекцийи цифрового интегратора 9 с суммато-.. рами-накопителями 12 и 13, причемчем более высокие требования цредьявляются к точности измерений и чемхуже соотношение сигнал/шум сигналов с датчиков 1 и 2, тем меньшейвеличины должны быть эти коэффициен"ты связи.