Цифровой фазометр

ственный комитСССРам изобретенийоткрытий суд Приоритет - . ио ел иДК 621.317.,77 (088,8) но 2503.79, Бюллетень10 кования описания 25,03,79 публико ата опуб В.И.Тимофеев, Е.Б,Грейз и Ь.И.Иехови вторызобретения тель 54) ЦИФРОВОЙ ФА дерсоедИзобретение касается измерительной техники и может быть использованодля измерения сдвига фаз электрических колебаний низкой частоты.Известно устройство для измерениясдвига фаз, в котором для созданияквантующих импульсов с частотой,кратной частоте исследуемого процесса, используются преобразователи период-напряжение и напряжение-частота 1 .Недостаткам устройства являетсяналичие дополнительной погрешностиизмерения, обусловленной промежуточными преобразованиями,Наиболее близким по техническойсущности кпредложенному являетсяустройство., содержащее формирУющееустройство, соединенное через узелуправления с входами первого и второго вентилей, дешифратор, соединен". ный спервыми входами группы элементов И, счетчики и регистрирующийсчетчик 2 .Однако оно содержит преобразователь код-напряжение, управляющий.генератором ударного возбуждения,каждый иэ которых вносит дополнительные погрешности в результат измерения, Кроме того, перед началом измерений требуется время для предварительной установки частоты и последующей автоматической подстройкичастоты генератора ударного возбужде 5 ния, При неправильном захвате частоты схемой автоподстройки (более чемоднократное переполнение делителя)сдвиг фаэ замеряется неточно.Цель изобретения - получение пос 1 ф тоянной точности измерения сдвигафаз в широком диапазоне частотДля этого цифровой фаэометр,.сожащий формирующее устройство,иненное через узел управленияс входами первого и второго вентилей,дешифратор, соединенный с первымивходами группы элементов,.И, счетчикии регистрирующий счетчик, дополнительно снабжен двоичным умножителем, ф входы которого соединены с выходамипервого и регистрирующего. счетчиков,узлом вычитания импульсов, входыкоторого соединены с выходами второговентиля и двоичного умножителя, а 25 выход - с входом регистрирующегосчетчика, генератором опорных частот,соединенным с другими входами группыэлементов И. Вход второго счетчикачерез первый счетчик соединен с вы- ЗО ходом первого вентиля, Выходы группы3 653элементов И через элемент ИЛИ соединены с входами первого и второго ,вентилей, а входы дешифратора соединены с выходами второго счетчика.На чертеже приведена структурнаясхема предложенного фазометра.Цифровой фазометр оодержит формирующее устройство 1, узел управления 2, вентили 3,4, первый счетчик 5,узел б вычитания импульсов., состоя-щий из элемента задержки 7, триггера 8 и вентиля 9, двоичный умножи- Отель 10, регистрирующий счетчик 11,второй счетчик 12, дешифратор 13,генератор опорных частот 14, группуэлементов И 15 и элемент ИЛИ 1 бУстройство работает следующим 15образом.В исходном состоянии счетчики 1112 и триггер 8 обнулены. Дешифратор13 выдает сигнал на элемент И изгруппы элементов И 15, на другойвход которого поступает частота Г .Напервом такте работы устройства узелуправления 2 формирует временнойинтервал Т, равный периоду измеряемых колебаний Т(ТЧ), которыйподается на вентиль 3. Частота Г,опорного генератора (максимальнаячастота на выходе генератора 14)выбирается из условияф - Г 30ф Д ф максгде дЧ- заданная дискретность измерения сдвига фаз;Р - максимальная частота иэХ мсксмеряемых колебаний.Импульсы с частотой Р , поступающие на вентиль 3 через элемент Ииз группы 15, элемент 16, записываются в счетчик 5, емкость которого Ирсоответствует заданной дискретностиизмерения сдвига Фаз 406 ОАЧПри переполнении счетчика 5 в счетчик 12,.записывается один импульс, ночастота, поступающая на вентиль 3,этом. случае не изменится, Если доокончания временного интервала пропорционального периоду измеряемой.частоты, счетчик 5 не, переполнитсяимпульсами частоты Гф то на этом первый такт работы устройства заканчивается, В счетчике 5 записано зна-. .чение Я,И: (ТХ-ТЪМ ГДЕ ТХцнУ"-; - ТМ.Если.,до-ОкончаниГвремейного ин- тервала, равного периоду измеряемых колебаний, счетчик 5 переполнится еще раз, в сиетчике 12 будет записано два импульса, а дешифратор 13 выдает сигнал на элемент И из группы .15., на другой вход которого поступает частота Г/2, т.е.(", на вентиль 3 будет 65 577 4поступать частота Р/2, Если доокончания временного интервала, равного периоду измеряемых колебаний, счетчик 5 не переполнится импульсами частоты Р /2, то на этом первый такт работы устройства заканчивается,В счетчике 5 записано значение К.ФГой-(тх тх 4 Еслидо окончания временного интервала,равного периоду измеряемых колебаний, счетчик 5 переполнится еще раз, то,в счетчике 12 будет записано три импульса, дешифратор 13 выдает сигнал на тот элемент И из группы 15, на другой вход которого поступает частота Г /4,т,е. на вен. - . тиль 3 будет поступать частота Ро/4, и т.д. до окончания временного интервала Т. После окончания первого такта работы устройства на выходе элемента 16 устанавливается частота сЧ. гДе ГП=ЕП 1 СоЯ 2 тмин Епй - целая часть выражения вскобках.В счетчике 5 записано значение Я,йщ=Г (Тх-Т 2 ) Перед началом измерения устройство подготовлено для измерения сдвига фаэ на максимальной частоте, если жечастота измеряемых колебаний меньше, то устройство автоматически выбирает (подстраивает) частоту счета в зависимости от частоты измеряемых колебаний. На втором такте работы устройства узел управления 2 формирует временной интервал г; прямо пропорциональный измеряемому фазовому сдвигу 9 и обратно пропорциональный частоте измеряеьвюс колебанийТх о360которйй заполняется импульсами частоты Гс выбранной на первом такте работы устройства. Одновременно из импульсов частоты Рв узле б вычитаются импульсы Гр поступающие с выхода двоичного умножителя 10Ы: ЗЬХ К где Г- частота заполнения счетчиЬИХка 11.На выходе узла б вычитания импульсов формируется разностная выходная частота ГЬИ 1 хй, ьщзюх сч ,у.сч м+ндч которая кратна частоте исследуемых колебаний. Количество импульсов 065357 в регистрирующем счетчике 11 зависиттолько от измеряемого сдвига фазодо В предложенном цифровом фаэометре точность измерения сдвига фаз повышается за счет применения только дискретных Функциональных узлов и элементов, кроме того, время измерения сдвига фаз не превышает двух периодов исследуемых колебаний, 10 Цифровой фазометр, содержащий формирующее устройство, соединенное через узел управления с входами первого и второго вентилей, дешифратор, соединенный с.первыми входами группы элементов И, счетчики и регистрирующий счетчик,.о т л и ч а ю щ и й с я20 тем, что, с целью получения постоянРедактор А,Шмелькин евски Составитель А,АндТехред И.Асталош ктор С Шекмар Тираж 696 ЦНИИПИ Государственног поделам изобретений 3035, Москва, Ж, РаЗаказ 1285/3 одписн омитета СССоткрытий.кая наб 4/ нт, г.ужгород ул,Прое мФИлц Формула изобретения 7 6ной точности измерения сдвига фаэ вшироком диапазоне частот, он снабжендвоичным умножителем, входы которогосоединены с выходами первого и регистрирующего счетчиков, узлом вычитания импульсов, входы которого соединечы с выходами второго вентиля и двоичного умножителя, а выход - с входомрегистрирующего счетчика, генераторомопорных частот, соединенным с другимивходами группы элементов И, причемвход второго счетчика через первыйсчетчик соединен с выходом первого ветиля, выходы группы элементов И черезэлемент ИЛИ соединены с входами первого и второго вентилей, входы дешифратора соединены с выходами второго счетчика,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельствоР 353207, кл, 601 В 25/00, 1973,2., Смирнов П,Т, Цифровые фаэометры, Энергия ; Л., 1974.