Цифровой фазометр

Е 11 ц 508 П САНЗОБРЕТЕН И Союз Советских оциалистически еспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(22) Заявлено 04.01.74 (21) 1983691/26-2 51) М. Кл а б 01 К 25/О аявкиприсоединени Государственнь Совета Минист ко мите н СССР етений(088,8) по делам изоб и открыт(72) Авторы изобретения А. И. Человечков и И. М. федоров ститут геофизики Уральского научного центра АН СССР(71) Заявитель 54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМ Изобретение относится к области электро- измерительной техники.Известен цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь и амплитудно-импульсный модулятор, а также синхронизатор, формирователь временной базы, вентиль и реверсивный счетчик, соединенный с отсчетпым устройством, при этом синхронизатор связан с амплитудно-импульсным модулятором и через формирователь временной базы и вентиль с реверсивным счетчиком.Однако такой фазометр имеет большую погрешность измерений фазовых сдвигов в диапазоне низких частот из-за неидентичного ухода нулевых линий и порогов срабатывания в усилителях-ограничителях в течение периода измеряемой частоты, а также большую погрешность вследствие затягивания фронтов в усилителях-ограничителях. Кроме того, в нем наблюдается сужение диапазона измеряемых фазовых углов из-за смешений нулевых линий в усилителях-ограничителях.Таким образом, основным источником погрешности, особенно па инфразвуковых и звуковых частотах, являются усилители-ограничители.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. Это достигается за счет того, что в фазометрвведены интегратор, ограничитель по минимуму, управляемый источником постоянногонапряжения, узел сдвига и квадратурная схе 5 ма. Выход амплитудно-импульсного модулятора соединен с интегратором и ограничителем по минимуму, который своим выходомподключен к одному из входов вентиля, а синнизатор подсоединен к квадратурной схеме,10 выход которой связан с узлом сдвига и реверсивпым счетчиком. Узел сдвига своим выходом подключен к отсчетному устройству, формирователь временной базы, отсчетное устройство и реверсивный счетчик соединены с15 источником сигнала установки О.Функциональная схема цифрового фазометра приведена на чертеже,Она состоит из формирователя 1, амплитудно-импульсного модулятора 2, интегратора 3,20 ограничителя 4 по минимуму, источника 5 постоянного напряжения, вентиля 6, синхронизатора 7, содержащего генератор 8 счетныхимпульсов и делителя 9 частоты, из формирователя 10 временной базы, реверсивного счет 25 чика 11, отсчетного устройства 12, квадратурной схемы 13 с триггерами 14, 15, 16, узла 17сдвига, включающего в себя инвертор 18, логические элементы И 19, 20 и триггеры 21,22, и из исследуемого четырехполюсника 23.Фазометр работает следующим образом.Сигнал, появляющийся на выходе исследуемого четырехполюсника 23, поступает на входной формирователь 1, который подавляет его высшие гармоники. С выхода формирователя сигнал подается на вход амплитудно-импульсного модулятора 2. На второй вход модулятора попадает импульсный сигнал с генератора 8 счетных импульсов,Выходной сигнал модулятора 2 непосредственно и через интегратор 3 подается на два входа ограничителя по минимуму с регулируевым уровнем срабатывания У,р, задаваемым источником 5 постоянного напряжения. Выходной сигнал ограничителя через вентиль 6 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 11 с порогом срабатывания У,рб. Вентиль 6 управляется формирователем 10 временной базы, задающим число периодов частоты й, в течение которых информация проходит на счетный вход реверсивного счетчика 11.В качестве синхронизирующего устройства используется генератор счетных импульсов. Выходной потенциал делителя 9 частоты, вырабатывающего сетку частот, поступает на вход формирователя 10 временной базы и триггера 16 квадратурной схемы 13. Квадратурная схема вырабатывает два прямоугольных напряжения, изменяющихся с частотой Я и сдвинутых по фазе на л/2. Напряжение, снимаемое с триггера 15, имеет фазу 0 и используется для возбуждения исследуемого четырехполюсника 23. Выходное напряжение триггера 14 (с фазой л/2) управляет узлом 17 сдвига и задает такой режим работы реверсивного счетчика 11, при котором счетчик работает по половине периода частоты в режимах сложения и вычитания.При этом без учета погрешности измерений число импульсов У, накопленных в реверсивном счетчике за период частоты Р, для фазовых сдвигов //(л/2 пропорционально , аГ.для фазовых сдвигов - .(( г, пропорцио 27нально-1- - .2Неоднозначность измерений устраняется в предлагаемом устройстве узлом 17 сдвига.Работа узла сдвига заключается в следующем. Потенциалом триггера 14 управляются логические элементы И 19, 20. На вторые входы их поступает импульсный сигнал с вентиля 6, Триггеры 21 и 22 перед началом измерений находятся в таких состояниях, в которых на их правых выходах появляются нулевые потенциалы,Пусть //( - . Когда на выходе схемы ло 2гического элемента И 19 оказывается первый импульс, он перебрасывает триггер 21 и блокирует прохождение импульсов через элемент И 20 на все время измерений. Отрицательный потенциал правого выхода триггера 21 запрещает сдвиг результата в отсчетном устройстве 12.5Пусть - .((-. Тогда по первому им 2пульсу, появляющемуся на выходе элемента И 20, перебрасывается триггер 22 и блокирует прохождение сигнала через элемент И 10 19 на все время измерений. Отрицательный потенциал правого выхода триггера 21 сдвигает результат в отсчетном устройстве 12.Когда //( - , результат в отсчетном уст 215 ройстве остается тем же самым. Еслии2- ( (-, то результат в отсчетном устройстве инвертируется и прибавляется к120величине :1: - ,2Перед началом работы фазометра сбрасывают на нуль цифровые узлы кнопкой Установка О, После запуска по истечении и периодов частоты Й, задаваемых формирователем 25 временной базы, работа фазометра автоматически прекращается.Среднеквадратичная погрешность, вычисленная по нескольким независимым измере ниям, в предлагаемом цифровом фазометресоставляет + 0,02. Формула изобретения35Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь и ампли.тудно-импульсный модулятор, а также синхронизатор, формирователь временной базы, вен тиль и реверсивный счетчик, соединенный сотсчетным устройством, при этом синхронизатор связан с амплитудно-импульсным модулятором и через формирователь временной базы и вентиль с реверсивным счетчиком, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияточности измерений и расширения диапазона измерений, в него введены интегратор, ограничитель по минимуму, управляемый источником постоянного напряжения, квадратурная 50 схема и узел сдвига, причем выход амплитудно-импульсного модулятора соединен с интегратором и ограничителем по минимуму, который своим выходом подключен к одному из входов вентиля, синхронизатор подсоединен к 55 квадратурной схеме, выход которой связан сузлом сдвига и реверсивным счетчиком, а узел сдвига своим выходом подключен к отсчетному устройству, при этом формирователь временной базы, отсчетное устройство и реверсивный 60 счетчик соединены с источником сигнала установки О.508753 Составитель А, Старости Корректор М. Лейзерл Лященк Грузо Техред едакт 097/13ЦНИ одписн Типография, пр. Сапунова, 2 Изд.1236 Тирахс 1029 И Государственного комитета Совета Мпнпст по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/