Цифровой фазометр

(19) .Б 01 РЕСПУБЛ Р 25 08 НЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСПО ДЕЛ Фуч ф ". й -1 .-,. ПИСАНИЕ ИВТОРСКОМУСВИДЕТ ЕПЬСТ(21)3431 6 91/18- 21 мерения фазовых сдвигов при воздейст (22) 26.04,82 вин сосредоточенных по спектру по- (46) 07.08.83,Вюл. Р 29 мех в него введены мультиплексор, (72) С.П.Панько, В,И.Ткач и М.К.Чмых генератор тактовых импульсов, три (71) .Красноярский политехнический . счетчика, два элемента И генератор институт и Научно-производственное . импульсов, .триггер, блок деления, объединение Сибцветметавтоматика" вычитающий счетчик, дешифратор и 53) 621,.317,77(088.8) блок пуска, причем мультиплексор сое. (56) 1. Авторское свидетельство СССР. динен с аналого-цифровым преобразо- Р 741186, кл. 0, 01 й 25/00, 1980. .вателем, сумматором и блоком регист 2. Авторское свидетельство СССРров, генератор тактовых импульсов под- М 767664,;кл, 6 01 Р 25/08, 1978. :, ключен к аналого-цифровому преобразователю, первый счетчик подключен к (54) 57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержа" мультиплексору, генератору тактощий синхронизатор, соединенные стро вых импульсов и блоку регистров, боскопический и аналого-цифровой синхронизатор подключен к последовапреобразователи, подключенные к син- тельно соединенным первому элемен- Се хронизатору, сумматор, соединенный . ту И, второму счетчику, блоку деления ". с выходом блока регистров и подклю" вычитающему счетчику, третьему счет" фр ченный через блок регистров к двум чику,.дешифратору, соединенному с перемножителям, соединенным непос- сумматором, и к последовательно сое- С редственно с нающим блоком; диненным второму элементу И, триггеа через сумма накопителями - ру, блоку пуска, триггер соединен с вычислителе д синхронизато- с третьим счетчиком, вычитающий счет ра соединен с запоминающего чик - с блоком пуска и вторым элеменблока, о т л щ и й с я тем, том И, генератор импульсов - с перчто, с целью ния точности из- выл элементом И. 4 РСО запомиторы см, выховходоми ч а юповыше60 Изобретение относится к электрорадиоизмерительной .технике и можетбыть использовано при разработке цифровых Фазометров повышенной точности,.работающих в условиях воздЕйствиясосредоточенных по спектру помех. 5Известен фазометр, содержащийстробоскопический преобразователь,аналого-цифровой преобразователь,два перемножителя, два сумматора снакопителями, постоянный запоминающий блок, блок вычисления функциид , х у, синхронизатор и формирователь 1 ,. Недостатком данного Фазометраявляется низкая точность измерения,обусловленная влиянием помех.Наиболее .близким к предлагаемомупо технической сущности является циф.ровой фазометр, содержащий последо,вательно соединенные стробоскопический и аналого-циФровой преобразователи, синхронизатор, запоминающий блок, два перемножителя, подключенные к запоминающему блоку и через сумматоры с накопителями к вычислителю, сумматор, подключенныйк аналого-цифровому преобразователюи синхронизатору, последовательносоединенные блок регистров и блокуправления регистрами, подключенный к синхронизатору, причем выход 30блока регистров соединен с перемножителями и сумматором 2 3.Недостатком известного устройст.ва является .большая погрешностьпри условии. воздействия на вход 35Фазометра вместе с измеряемым сиг"налом сосредоточенной по спектру.помехи.Цель изобретения - повышение точ"ности измерения фазовых сдвигов при 40воздействии сосредоточенных по спектру помех.Указанная цель достигается тем,что в цифровой фазометр, содержащийсинхронизатор, соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, подключенные к синхронизатору, сумматор, соединенный свыходом блока регистров и подключенный через блок регистров к двумперемножителям, соединенным непосред ственно с запоминающим блоком, .а через сумматоры с накопителями - с вы"числителем, выход синхронизаторасоединен с входом запоминающего блока, введены мультиплексор, генератор тактовых импульсов, три счетчика, два элемента И, генератор импульсов, триггер, блок деления,вычитающий счетчик, дешифратор иблок пуска, причем мультиплексор.соединен с аналого-циФровым преобразователем, сумматором и блоком регистров, генератор тактсюых импульсов подключен к аналого-цифровомупреобразователю, первый счетчик 65 подключен к мультиплексору, генератору тактовых импульсов и блоку регистров, синхронизатор подключен к последовательно соединенным первому элементу И, второму счетчику, блоку деления, вычитающему счетчику, третьему счетчику, дешифратору, соединенному с сумматором, и к последова тельно соединенным второму элементу И, триггеру, блоку пуска, триггер соединен с третьим счетчиком, вычитающий счетчик - с блоком пуска ,и вторым элементом И, генератор импульсов - с первым элементом И.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит стробоскопический преобразователь 1, соединенныйчерез последовательно соединенныеаналого-цифровой преобразователь 2, мультиплексор 3, сумматор 4 и. блок 5 регистров с двумя перемножителями б и 7, которые соединены непосредственно с, запоминающим блоком 8,а через сумматоры 9 и 10 с накопителями - с вычислителем 11, синхрони"затор 12, соединенный через последовательно соединенные первый элемент И 13, второй счетчик 14, блок 15деления, вычитающий счетчик 16,третий счетчик 17, дешифратор 18 ипервый счетчик 19 с генератором 20тактовых импульсов, триггер 21 соединен с вторым элементом И 22 и блоком 23 пуска, Генератор 24 импульсов подключен к первому элементуИ 13, синхронизатор 12 - к второмуэлементу И 22, запоминающему блоку 8,стробоскопическому и аналого-цифровому преобразователям 1 и 2, блок 23пуска - к вычитающему счетчику 16,генератор 20 тактовых импульсов - каналого-цифровому .преобразователю 2,выходы блока 5 регистров соединеныс мультиплексором 3 и сумматором 4,первый счетчик 19 соединен с мультиплексором 3 и блоком 5 регистров,дешифратор 18 - с сумматором 4,третий счетчик 17 - с триггером 21,второй элемент И 22 - с вычитающимсчетчиком 16.Устройство работает следующим .образом,На первый вход поступает напряжение с измеряемым фазовым сдвигом,на второй - опорный сигнал. Стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи 1 и 2 производят квантование по времени и дискретизацию поуровню входного сигнала так, что навыходе аналого-цифрового преобразователя 2 появляются коды мгновенныхзначений входного сигнала, соответствующие моментам считывания, подвоздействием импульсов с выходасинхронизатора 12, период которогоравен а 6 = Т/Р, где Т - период вход-2 х 1 х -+хэ х тов, укладывающихся в одном периоде. Алгоритм накопления в регистре 26 входного сигнала. Р 2= Р 1.Рг Коды с выхода аналого-циФрового5 преобразователя 2 проходят через муль-Результаты накопления сведены типлексор 3 и с помощью сумматора 4. в таблицу. накапливаются в блоке 5 регистров5 в виде определенным образом сформиро- Знак р 1 р ванных. сумм. Весь блок 5 регистров . опера поделен .на группы регистров 25-27, каждая группа содержит Р регистров По окончании процесса накопления,10 т,е. времени измерения. Тйэ, в ре"х +х гистрах последней группы оказывают.х 21 ся записанными коды мгновенных значений входного сигнала по Р точкам .отсчета. Коды Х; последней группы : 5 4 + х +х х х +2 х +х регистров поочередно считываются на+ х +х х х 2 х хф перемножители б и 7, где перемножают + " "х +2 х +Зх ся на тригонометрические коэффициенты 51 и) л 1 и сов ыл 1 хранящиеся в запоминающем блоке 8 и вызываемые оттуда по командам синхронизатора 12, 20Как видно из таблицы, во втоРомРезультат .измерения вычисляется Регистре к концу времени измерения по формуле накапливается значение, учитывающее все отсчеты, но каждый с весом, соответствующим треугольной весовой фунК"; з" ф д: 25 ции Ч =сО"СФл; Таким образом, операция умножениязаменяется Е +1 операциями суммиро- Х. Созиа 1 вания (вычитания) после каждого аналого-цифрового преобразования незагде о/: г ф 0 висимо от % , т.е. времени измерения. Здесь 2 порядок весовой функ-:уменьшение погрешности, вызванной ции. Как указывалось, количество сосредоточенной по спектру помехойгруцп Регистров акже равно г +1. производится с помощью весовой обра- Генератор 20 тактовых импульсов ботки (иснользуется треугольная ве- запускается импульсом с выхода анасовая. функция ). З 5 лого-цифрового преобразователя 2, содля примера возьмем время измере- ответствующего концу преобразования ния Т = М Т. ТоГда для треуголь-аналоговой величины в код, Генератор ной весовой функции весовые коэффи-20 тактовых импульсов формирует 7+1 циенты должны быть следующими(М= 5): импульсов, которые просчитываются : ю = 1 %= 2 Чз= Зд= 2 5 = 1 40 первым счетчиком 19 для управленщ ,Индексом обозначен номер периода . мультиплексором 3 и блоком 5 региствходного сигнала во времени изме- . Ров. для рассмотренного выше примерения. Таким образом, отсчеты в пер- ра генератор 20 тактовых импульсов вом периоде должны умножаться на 1 вырабатывает два импульса. На пер, во втором периоде - на 2, в третьем 45 вый импульс мультиплексор. 3 подклюпериоде - на 3 и т,д. Для больших чает выход аналого-цифрового преобвесовые коэффициенты становятая разователя 2 к входу сумматора 4. большими, а время, затрачиваемое К второму входу сумматора 4 в это на операцию перемножения х;- зна время подключен регистр Р 1. Резуль" чительным. Однако возможно исключе , тат сложения записывается в тот же ние операции перемножения. Для тре" регистр, На второй тактовый импульс-50 угольной весовдй функции весовой мультиплексор 3 подключает к сумфункции первого порядка ) блок 5 Ре- матору 4 регистр Р 2. К второму вхогистров должен состоять из двух гРупп :ду сумматора 4 подключен в это вререгистров. Отметим, что каждая груп мя регистр Р 1 Результат суммировапа содержит по Р регистров, но так 55 ния (или вычитания ) записывается в как в одном и том же периоде все От- регистр Р 2. На этом текущий цикл обсчеты умножаются на постоянный весо-, работки ко)а с выхода аналого-цифровой коэффициент, то рассмотРение бу- .вого преобразователя 2 заканчивадем проводить для одного регистра . .:ется. дешифратор 18 формирует знак60 операции (,суммирование или вычитаИсходное состояние каждого реджис- ние), производимой в сумматоре 4. ра 25 и 2 б нулевое. Алгоритм нахрап- Происходит это следующим путем. ления в регистре 25 Генератор 24 импульсов, первый Р 1= Р 1, + Х , ;элемент И 13 и второй счетчик 14 яв 1-1 1 шляются преобразователем длительности периода входного сигнала в код,й = ТХо, где Е - частотатимпульсов генератора 24 импульсов, В блоке 15 деления производится операция Миэ йт(=ТГ) целая часть отношения М Й. равйа 1 с ,. т.е. 5 количеству йериодов входного сигнала, укладывающихся"во время, измерения. Весовая функция разбивается на.два участка, в течение которых знак операции в (Ф) не изменен. По 10 скольку количество участков является степенью числа два, то это позволяет легко определять количество тпериодов входного сигнала, укладывающихся в один участок, путем деления числа с выхода блока 15 деления на 2 , т.е. сдвигом на соот 2ветствующее количество разрядов.Число п переносится в вычитающий счетчик 16 по команде блока 23 Ьуска. По этой же команде взводится. триггер 21, который открывает второй элемент И 22. Импульсы с выхода син-. хронизатора 12, следующие с периодом 1 , проходят на вычитающий счетчик.).6. Вычитающий счетчик 16 обнулится в момент окончания текущего участка. При этом число щ снова перепишется в вычитающий счетчик 16, а состояние третьего счетчика 17 увеличится на 1.Емкость третьего счетчика 17 равна количеству участков весовой функции, т.е. в момент его переполнения время измерения закончится. Таким образом, на выходах третьего счетчика 17 прйсутствуют коды, которые с помощью дешифратора 18 преобразуются в знак операции для сумматора 4. Для накопления в регистре 25 всегда используется операция сложения.Для обеспечения этого используется блокировка дешифратора 18, осуществляемая в соответствии с состоянием первого счетчика 19.Работа при других % и Е не изменяет структуру устройства.Технический эффект изобретения обуславливается фильтрацией сосредоточенной по спектру помехой. илиал ЛПП "Патент",Ужгород,ул.Проектная,4