Цифровой фазометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(5)М. Кл.з С 01 й 25/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621.317. .77088.8) Дата опубликования описания 300981(71) Заявитель Пермский политехнический институт(54) ЦИФРОВОЙ ФАЭОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматике и телемеханике.По основному авт.св. Р 432416 известен цифровой фазометр, содержащий входные Формирователи, элементы совпадения, электронный ключ, нуль- орган, триггер, счетчик импульсов, два генератора тока противоположных полярностей, интегрирующий усилитель к цифровой отсчетный блок Г 1.Однако в таком фазометре привысоких частотах исследуемых напряжений и малых углах сдвига фаз возникают дополнительные погрешности, связан ные с конечным временем переключения электронного ключа. Кроме того, этот фазометр не позволяет автоматически определить знак разности фаз между опорным и исследуемым напряжением. 20Целью изобретения является уменьшение погрешности от конечного времени переключения электронного ключа и расширение функциональных возмож-. ностей устройства. 25Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий входные формирователи, элементы совпадения, электронный ключ, нуль-орган, триггер, счетчик импульсов, цифровой 30 отсчетный блок, два генератора противоположных полярностей и интегрирующий усилитель, вход которого через электронный ключ соединен с выходами двух генераторов тока противоположных полярностей, а выход - со входом нуль- органа, введены фазосдвигатель и блокуправления счетчиком, причем вход фазосдвигателя соединен с одной из входных клемм, а выход - со входом одного из формирователей, входы блока . управления соединены соответственно с выходами триггера и счетчика, а выход - с управляющим входом счетчика.На чертеже представлена функциональная схема цифрового фазометра.Фазометр содержит два входных Формирователя 1 и 2, на которые подаются исследуемые напряжения, выходы формирователей соединены через элементы совпадения 3 и 4 с управляющими входами электронного ключа 5. Через ключ 5 генераторы 6 и 7 тока противоположных полярностей соединены со входом интегрирующего усилителя интегратора) 8, а выход усилителя соединен со входом нуль-органа 9. Выход нуль-органа 9 соединен со входом триггера 10, второй вход которого черезэлемент 11 совпадения соединен с выходом Формирователя 1. Выход элемента 12 совпадения, к одному входу кото- рого подсоединен триггер 10, а ко второму - выход формирователя 2, соединен со счетчиком 13 нмпульсов. Цифровой отсчетный блок 14 подсоединен к выходу счетчика 13. Фаэосдвигатель 15 соединен со входом формирователя 2, а блок 16 управления, своим входом подсоединен к триггеру 10, а выходом - к управляющему входу счетчика 13.Устройство работает следующим образом.При действии на входах Формирователей 1 и 2 исследуемых напряжений на 15 их выходах формируются опорные импульсы, сдвинутые на интервалпропорциональный сдвигу фаз Ччф=уугде 11 - частота исследуемых напряже-,Яний.Первый опорный импульс с формирователя 1 воздействует через элемент 3 совпадения и на электронный ключ 5 так, что ко входу интегрирующего уси лителя 8 подсоединяется генератор 6 тока (1 ) , который заряжает:конденсатор интегратора, и на выходе последнего напряжение растет по линейному закону. Одновременно этот импульс устанавливает триггер 10 в положение, соответствующее открытым состояниям элементов совпадения 12 и 4 и закрытым - элементов совпадения 3 и 11. Второй опорный. импульс через ключ 5 отсоединает генератор 6 и подсоединяет генератор 7(11 ) , имеющий противоположный знак, в результате чего напряжение на выходе интегратора начинает 4 О уменьшаться, стремясь изменить полярность. Одновременно через элемент совпадения 12 начинается заполнение счетчика 13 импульсами с частотой входных напряжений.За время т , в течение которого подсоединен к интегратору генератор 6 ( 1), напряжение на выходе интегратора возрастает от нуля на величинуа 0 - - 1 с.156сЧерез время Т 0 напряжение на выходе интегратора 8 уменьшится до нуля, вследствие чего нуль-орган 9 сформирует Выходной импульс.1 В результате устройство вернется 55 в Ч(сходное состояние и прохождение импульсов в счетчик 13 прекратится. Так как изменение напряжения на выходе интегратора в интервале Т 0 . равно по абсолютной величине измене- ц нию за время й , тот =- 1 о где -" - множитель временного .интер 1 1 вала.Тогда число М подсчитанных импульсов будет равно М= ТГ,Подставляя сюда значение Т с учетом выражения для с , получим1И= М 1 2" , котоРое не зависит от11 2 Участоты исследуемых напряжений и определяется только сдвигом их фаз и отношением токов интегратора.Однако на высоких частотах времяоказывается соизмеримым и даже меньше длительности фронта переключения электронного ключа 5. В этом случае отсутствует линейность заряда конденсатора интегратора 8 и, кроме того, ключ 5 не подключает целиком генератор 6 тока (1). В результате вычисляется заниженное значение угла сдвига фаз, т.е. возникает погрешность измерения.Для увеличения времени на подключение генератора 6 тока (1)перед Формирователем 2 поставлен фазосдвигатель 15, который сдвигает исследуемое напряжение на известный уголПри этом время с возрастает до величины=0 + с . Тогда число подсчитанных счетчиком 13 импульсов будет равноИх = Ио+И)1где М "оЗфЛЧтобы исключить из счетчика полученное "лишнееф число И 0 , в счетчик 13 с помощью блока 16 управления при переключении триггера 10 записывается число И 0 , а он сам включается на вычитание. Теперь нри открытом элементе,12 совпадения импульсы с частотой Г сначала уменьшают записанное в счетчике 13 число, Когда счетчик 13 обнулится, блок 16 управления переключает его на сложение, и теперь в счетчик 13 будет записаночисло И , соответствуквцее измеряемойразности фаз ЧКроме того, введение блока 16 управления счетчиком и Фазосдвигателя 15 позволяет автоматически определять знак разности Фаз, так как при опережающей Фазе сигнала, поступающего на Формирователь 2, счетчик 13 не обнулится.и при окончании счета останется в режиме вычитания с записанным в нем числом И.Таким образом, режим работы счетчика 13 в конце цикла измерения будет символизировать знак разности фаз.Предлагаемый фазометр позволяет благодаря введению Фаэосдвигателя и блока управления уменьшить погрешности измерения и увеличить функциональные возможности цифрового фазометра, т.е. определять знак измеряемой разностл фаз.Формула изобретения л Цифровой фаэометр по авт.св. р 432416 о т л и ч а ю ш и й с я868624Составитель Н.Агееватор С.Юско Техред Л.Пекарь Корректор М.По 16/64 Тираж ВНИИПИ Государ по делам изо 3035, Москва,35венного комиетений и от35, Раушска Подписиета СССРытий аказ д.4 ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектна Фи тем, что, с целью уменьшения погреш ностей от конечного времени переклю чения электронного ключа и расширения функциональных воэможностей, в него введены фазосдвигатель и блок управления счетчиком, причем вход фазосдвигателя соединен с одной из 5 входных клемм, а выход - со входом одного из формирователей, входы блока управления соединены соответственно с выходами триггера и счетчика,а выход - с управляющим входом счетчика. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 432416, кл.6 01 й 25/08, 07,12.72.