Цифровой фазометр

Союз СоветсинкСоцналнстнчесннкРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кд. С О 1 В 25/00 1 ЬеудврстВапвй кенитет СССР во делан ваебретений н открытий(72) Авторы изобретения М. К, Чмых и С. П. Панько Красноярский политехнический институт(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к технике электро-радиоизмерений и может быть использовано при разработке фазомет" рической аппаратуры с повышенными метрологическими характеристиками.Известен измеритель сдвига фаз, содержащий стробоскопический и ана- лого-цифровой преобразователи, два перемножителя, два сумматора с регистрами вычислительный блок синхроФ Ф10 низирующий блок, делитель частоты, дешифратор, постоянный запоминающий блок и формирующий блок 1 .Этот фазометр реализует идею оптимального измерения в цифровом1 виде, т.е. обеспечивает высокую точность измерения.Недостатком данного фазометра является его способность измерять фазовые сдвиги только на одной частоте.Известен цифровой фазометр, содержащий стробоскопический преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, три перемножителя с сумматорми, генератор импульсов, формирователь импульсов, элемент И, блок сравнения кодов, вычислительный блок, регистр памяти, запоминающий блок, два делителя и счетчик 21.Диапазон частот известного устройства ограничивается узлами, .обеспечивающими измерение периода входного сигнала и сдвиг стробимпульса. Кроме того, дисперсия погрешности известного устройства линейно связана с дисперсией шума, т,е. рост дисперсии шума сопровождается ростом дисперсии погрешности измерения.Целью изобретения является расширение диапазона частот входных сигналов.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фаэометр, содержащий последовательно соединенные первый стробоскопический и первый аналогоцифровой преобразователи, генера 87949тор импульсов, перемножитель, выхо" дом соединенный с сумматором, регистр; памяти и вычислительный блок, введены последовательно соединенные второй стробоскопический и второй ана 3 лого-цифровой преобразователи и три мультиплексера, демультиплексер и два регистра памяти, причем генератор импульсов соединен со входами стробоскопических преобразователей, выходы первого и второго аналого" цифровых преобразователей соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого и второго мультиплексеров, чьи выходы через перемножитель соединены с первым входом вычислительного блока, второй вход .которого соединен с выходом третьего мультиплексера и со входом сумматора, ко-, торый через демультиплексер соединен со входами трех регистров памяти; выходы всех регистров памяти соединены со входами третьего мульплексера, а выходы второго и третьего регистров памяти - соответственно еще и с треть ими входами первоГо второго мультиплексеров.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.Устройство содержит стробоскопичес кие преобразователи 1 и 2, аналогоцифровые преобразователи (АЦП) 3 и 4, мультиплексеры 5-7, сумматор 9, де мультиплексер 10, регистры памяти11-13, генератор 14 импульсов, вычислительный блок 5.Работает фазометр следующим образом.На входы поступают синусоидальные напряжения, сдвиг Фаз между которыми предстоит измерить. Стробоскопичес- ф кие преобразователи 1 и 2 производят дискретизацию входных сигналов по времени и обеспечивают заполне"84 чить квадраты х и у, , их произведения и сложить результаты с содержимым соответствующих регистров 11- 13 памяти.В первом такте мультиплексеры 5 и 6 коммутируются так, что на входах перемножителя 8 появляется значение х 1. Результат перемножения х; поступает на один вход сумматора 9, а на другой вход через мулвтиплексер 7 подается число,й = рл х. из регист"1 со 1 ва памяти 13, т.е, сумма квадратов предыдущих значений хРезультат сложения через демультиплексер 10 за" писывается в тот же регистр 13 памяти.Во втором такте проводятся подобные операции по накоплению в регистр12 памяти суммы квадратов у . Для этого на входы перемножителя 8 подаются через мультиплексеры 5 и 6 значение у,В третьем такте подобныи же путем накапливается Ех,у . в регистре 1 памяти.По завершении третьего такта возможно поступление значений х; и у, на входы мультиплексеров 5 и 6.После окончания времени измерения в регистре 11 памяти оказывается записанным число А. Для получения числа В мультиплексеры 5 и 6 коммутируются так, что входы перемножителя 8 подключены к регистрам 12 и 13. Результат перемножения - число В " поступает, как и число А, в вычислительный блок 15, реализующий алгоритм корреляционного фазоизмерителя в цифровом виде: 1 МИ ,К:, к,мАЗдесь: тсчеты мг начений оп венных ного и н КакИ содержи частот в, поэ принци часто х чле е и п ние мгновенных значении на моментдискретизации (стробирование). Импульсы дискретизации Формируются генератором 4 импульсов. Таким образом, напряжения с выхода стробпре"образователей 1 и 2 имеют ступенчато-синусоидальный вид. Аналого-цифро"вые преобразователи 3 и 4 преобразуют напряжение "ступенек" в цифровойкод, т.е. на выходах аналого-цифровых преобразователей 3 и 4 присутствуют коды мгновенных значений х иу, сигналов по первому и второмувходам. До формирования очередногозначения х; и у;+,необходимо полузмерительного сигалов; количество отсчетов в одном периоде вход ного сигнала;количество периодов входного сигнала за время измерения.ражение для Ч не или частотозависиому такой фазометр иальных ограничений ного диапазона.87949 2 Если считать, что минимальное количество точек в периоде должно быть равно 10, то при быстродействии аналого-цифровых преобразователей 10 мкс высшая рабочая частота без трансформации частоты равна 10 кГц. При учете эффекта трансформации частоты, свойственного стробоскопическому преобразованию, верхняя рабочая частота может достигать нескольких сотен МГц. Принципиальных ограничений по нижней рабочей частоте нет.Таким образом, введение в устройство перечисленных элементов позволяет значительно расширить частот, ный диапазон фазометра.Формула изобретенияЦифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные первый стробоскопический и первый аналогоцифровой преобразователи, генератор импульсов, перемножитель, выходом соединенный с сумматором, регистр памяти и вычислительный блок, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона частот, в него введены последовательно соединенные второй стробоскопический и вто -4рой аналого-цифровой преобразователи и три мультиплексера, демультиплексер и два регистра памяти, причемгенератор импульсов соединен со входами стробосколических преобраэова"телей, выходы первого и второго анапого-цифровых преобразователей соединены соответственнос первыми ивторыми входами первого и второгомультиплексеров, чьи выходы черезперемножитель соединены с первымвходом вычислительного блока, второйвход которого соединен с выходомтретьего мультиплексера и со входомсумматора, который через демультип"лексер соединен со входами трех рвгистров памяти, выходы всех регистровпамяти соединены со входами третьегомультиплексера, а выходы второго итретьего регистров памяти " соответ"ственно еще и с третьими входами пер"вого и второго мультиплексеров,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставитель Н. АгееваРедактор Б. федотов Техрвд И,Гайду Корректор С ИРнмЮю ю и и ее ею х и им хЗаказ 9712/5 Тираж 735 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 ЕЮИВФЮЮЮЮИФЩИЮЯЗВЮФФФМЗЙ ФФй Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4