Инфранизкочастотный фазометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюз Сванских Сацналнстнческнк Ресаублнк(45) Дата опубликования описания 05.12.78(5 Ц М. Кл. 601 й 25/00 Государственный комитетСовета Министров СССРно делам изобретенийи открытий(54) ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к области электроиэмерительной техники и может быть использовано в многоканальных устройствах сбора и кодирования информации от фазовых преобразователей, которые питаются от общего генератора синусоидального напряжения.Известно устройство цифрового измерения угла сдвига фаз с преобразованием фазовый сдвиг - интервал времени-код.Это устройство содержит компараторы для формирования импульсов в моменты перехода через нуль входных сигналов, триггеры, счетчик, схЪмы совпаденияи генератор 11 .Недостатком устройства является то, что для определения Фазового сдвига необходимо проводить двухкратное измерение вначале периода Т, а затем фазового сдвига. Такое измерение требует минимум два-три периода. Кроме того, измерения в области инфранизких частот не удается производить с доста-.5 точной точностью.Известно другое устройство цифрового измерения угла фаэ с преобразова" нием период-напряжение-код, содержащее компараторы для формирования импульсов в моменты переходов входных сигналов через нуль, триггеры, схемууправления, схему совпадения, интегрирующий усилитель, преобразовательнапряжения в частоту и счетчик 12 .Недостаток устройства - значительная погрешность измерения иэ-за наличия преобразователя напряжения в частоту с точной обратно пропорциональнойзависимостью частоты от напряжения.Кроме того, на инфранизкочастотахфазометр практически не,применим, таккак надо генерировать с большой точностью и в широком частотном диапазонедовольно низкие частоты.Цель предлагаемого изобретения -расширение частотного диапазона и повышение точности,Она достигается тем, что инфраниэкочастотный фазометр, содержащий первыйи второй компараторы, выходы которыхсоединены соответственно со входамипервого и второго триггеров, а выходпервого компаратора присоединен к уп:равляющему входу второго триггера,элемент совпадения, узел управления;один иэ входов которого подключен квыходу второго триггера, счетчик иинтегрирующий усилитель, снабжен преобразователем период-код-напряжение,элементом задержки и циФровым вольт63 б 557 метром, при этом выход первого триггера подключен к одному из входов преобразователя период-код-напряжение, второй вход которого соединен через элемент задержки с одним из выходов узла управления, а выход его присоеди. нен к второму входу элемента совпадения, выходкоторого через интегрирующий усилитель соединен с одним иэ входов цифрового вольтметра, при этом управляющий вход интегрирующего усилителя подключен к выходу элемента зацержки, вход которой присоединен 10 к второму входу цифрового вольтметра, второй вход узла управления соединен с третьим входом цифрового вольтметра, Преобразователь период-код-напряжение состоит из по-, 15 следовательно включенных генератора, добавочного элемента совпадений, счетчика и блока преобразователя код-напряжение, второй вход которого соединен со стабилизированным источником 20 постоянного тока, при этом первым входом преобразователя период-код-напряжение является второй вход добавочного элемента совпадения, вторым входом управляющий вход счетчика, а выходом - 25 выход блока преобразования код-напряжение.На чертеже дана блок-схема предлагаемого инфранизкочастотного Фаэометра. 8 Н Он содержит первый и второй компараторы 1 и 2, первый и второй триггеры 3 и 4, преобразователь 5 период-код-напряжение с входящим в негогенератором б, добавочного элемента 7 совпадения, счетчика 8, блок 9 преобразования код-напряжение и стабилизированного источника 10 постоянного напряжения элемент 11 совпадений, узелР4012 управления, интегрирующий усилитель 13, цифровой вольтметр 14 и элемент15 задержки.Фазометр работает следующим образом. При подаче напряжения 0 и Ог на входы компараторов 1 и 2 на выходах последних появляются прямоугольные импульсы, частота 1следования которых равна частоте колебания напряжений 0 и Ог. нератора б. Зафиксированный за этовремя на счетчике 8 код равен1 т,где 1 Х - частота входных сигналов,То - период квантующих импульсов.При этом. блок 9 осуществляет выбор и запоминание величины напряжениЯ ОЭ, постУпаюЩего на интегРиРУющий усилитель 13. Причем напряжениеЦз автоматически выбирается в течение периода Т таким, чтобы егозначение было обратно пропорционально коду Кгде К - коэффициент пропорциональности.Используя выражение для И , полу 1 эх оВ момент окончания периода Т навыходе узла 12 управления появляетсяимпульс, сбрасывающий в нуль показание вольтметра 14, запирается добавочный элемент 7 совпадения, прекращая поступления импульсов в счетчик 8, на выходе триггера 4 формируется импульс длительностью Г и элемент 11 совпадений пропускает наинтегрирующий усилитель 13 напряжение ОэИнтегрирующий усилитель 13 изменяет свое выходное напряжение в функции от времени О = 1 ( Ф) и поокончании импульса Г на его выходефиксируется напряжениеГ 1 ЧО О М д,оз 21огде ЯС - постоянная интегрированияинтегрирующего усилителя,9(2%1 =1 в время, равное по длительх.ности фазовому сдвигу.Подставив в предыдущее выражениезначение Оз,получимЮ ЮЧ= ВС "х о 2 С " "г гЯ где О- прямо пропорционально сдвигу фаз и не зависит.ат частоты измеряемых входных напряжений,х 4 К = -г КСНа выходе первого триггера 3 возникают импульсы с длительностью, равной периоду Т 1 колебания измеряемых напряжений. На выходе второго триггера 4 возникают импульсы длительностью С, равной разности моментов переходов через нуль Измеряемых напряжений. Сформированный на выходе триггера 3 прямоугольный и мпульс длительностью Т поступает на элемент 7, который в течение вр- емени его действия пропускает на ,счетчик 8 квантующие импульсы от геТ в . постоянный коэффициент.оПо окончании импульса Г на выходе узла 12 управления появляется импульс который производит запускУцифрового вольтметра 13 и через элемент 15 задержки сбрасывает в нульсчетчик 8 и разряжает интегрирующуюемкость в интегрирующем усилителе 13Устройство готово к новому циклу измерения.Исследования показали, что при б 5 применении предлагаемого Фазометра636557 Формула изобретения Составитель М. БарашковРедактор Б. Павлов Техред Л.Алферова Корректор А. Кравченко Заказ 7336/50 Тираж 1070 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 повышается точность измерения фазыпри одновременном расширении диапазона частот измеряемых сигнальныхнапряжений. 1. Инфранизкочастотный фазометр, содержащий первый и второй компараторы, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго триггеров, а выход первого И компаратора присоединен к управляющему входу второго триггера, элемент совпадения, узел управления, один из входов которого подключен к выходу второго триггера, счетчик и 15 интегрирующий усилитель, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности, он снабжен преобразователем период-код-напряжение, элемен том задержки и цифровым вольтметром, при этом выход первого триггера подключен к одному.из входов преобразователя период-код-напряжение, второй вход которого соединен через элемент задержки с одним из выходов элемента управления, а выход его присоеди,нен к второму входу элемента совпадения, выход которого через интегрирующий усилитель соединен с одним из входов цифрового вольтметра, при этом управляющий вход интегрирующего усилителя подключен к выходу элемента задержки вход которой присоединен ко второму входу цифрового вольтметра, второй выход узла управления соединен с третьим входом цифрового вольтметра,2. Инфранизкочастотный фазометр по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что преобразователь период-код-напряжение состоит из последовательно включенных генератора, добавочного элемента совпадений, счетчика и блока преобразователя коднапряжение, второй вход которого соединен со стабилизированным источником постоянного тока, при этом первым входом преобразователя период-код-напряжение является второй вход добавочного .элемен та совпадения, вторым входом - управляющий вход счетчика, а выходом - выход блока преобразования код-напряжение. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Смирнов П.Т. Цифровые фазометры, Л., Энергия, 1974, с. 15-17. 2. Авторское свидетельство СССРР 240840, кл. 601 к 25/00, 1968,