Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХссццНВНи сиРЕСПУБЛИК аа 01) зш С 01 К 25/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 868626, кл.01 Й 25/08, 19812. Смирнов П.Т. Цифровые фазометры. Л., "Энергия", 1974, с. 11-14.(54)(57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий первый и второй формирующие блоки, входы которь 1 х являются входамифазометра, последовательно соединенные нормализующий блок, фильтр ипреобразователь напряжение - код,выход которого является выходом фазометра, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок управления, коммутатор, запоминающийрегистр и преобразователь код - напряжение, при этом фильтр выполненв виде управляемого интегратора, выходы формирующих блоков соединенысоответственно с первым и вторым вхо.дами блока управления, первый ивторой выходы которого соединены саналоговыми входами коммутатора,третий и четвертый выходы - с управляющими входами коммутатора,пятый выход - с управляющим входомфильтра, а шестой и седьмой - суправляющими входами преобразователя напряжение - код, причем выходкоммутатора соединен с входом нормалиэующего блока, выходная шина преобразователя напряжение - код соединена с входной шиной запоминающегорегистра, выходная шина которого соединена с входной шиной преобразователя код - напряжение, выход которого подключен к опорному входупреобразователя напряжение - код.1114 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.Известен цифровой фазометр, содержащий два формирователя, первыйи второй делители частоты, триггер,генератор, дополнительный элементсовпадения, счетчик числа измерений, триггер блокировки и регистриРующий счетчик 1,Недостатком данного устройстваявляются большие аппаратурные затраты.при его использовании в многоканальных информационно.-измерительных системах, в которых используется один преобразователь в цифровой код на все вицы измеряемых сигналов.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и назначению является цифровой фазометр спромежуточным преобразованием фазового сдвига в постоянное напряжение, содержащий первый и второйформирующие блоки, на входы которыхподаются напряжения, последовательно соединенные триггер, нормализующий блок, фильтр и преобразовательнапряжение - код (ПНК). При этомвыходы первого и второго формирующих устройств соединены соответст-венно с первым и вторым входамитриггера. Из сигналов с выхода нормализующего устройства с помощьюфильтра выделяется постоянная составляющая. Так как длительность импульсов, поступающих на вход фильтраравна временному сдвигу между исследуемыми напряжениями, постояннаясоставляющая напряжения на выходефильтра пропорциональна величинеизмеряемого фазового сдвига. Напряжение с выхода фильтра с помощьюПНК преобразуется в код 12 .Недостатком известного фазометраявляется его низкое быстродействие,обусловленное наличием фильтра.Целью изобретения является по-вышение быстродействия фаэометра. 10 15 20 25 30 35 40 Цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирующие блоки, входы которых являются входами фазометра, последовательно соединен ные нормализующий блок, фйльтр и преобразователь напряжение - код, выход которого является выходом фа/ 977 2зометра, введены блок управления,коммутатор, запоминающий регистр ипреобразователь код - напряжение,при этом фильтр выполнен в виде управляемого интегратора, выходы формирующих блоков соединены соответственно с первым и вторым входамиблока управления, первый и второйвыходы которого соединены с аналоговыми входами коммутатора, третийи четвертый выходы - с управляющимивходами коммутатора, пятый выход -с управляющим входом фильтра, а шестой и седьмой - с управляющими входами преобразователя напряжение - код,причем выход коммутатора соединенс входом нормализующего блока, выходная шина преобразователя напряжение - код соединена с входной шиной запоминающего регистра, выходкая шина которого соединена свходной шиной преобразователя код -напряжение - код, выход которого подключен к опорному входу преобразователя напряжение - код.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого фазометра; на фиг. 2 - функциональнаясхема блока управления,фазометр содержит формирующиеблоки 1 и 2, на входы которых подаются напряжения 01 и 02 сдвиг фазмежду которыми должен быть измерен,нормализующий блок 3, фильтр 4, ПНК5, выход которого является выходомфаэометра, блок б управления, коммутатор 7, запоминающий регистр 8,преобразователь код - напряжение(ПКН) 9, при этом фильтр 4 выполнен в виде управляемого интеграторана операционном усилителе. Выходы формирующих блоков 1 и 2 соединены соответственно с первым и вторым входами блока б управления, первый и второй выходы которого соединены с аналоговыми входами коммутатора 7, третий и четвертый выходы - с управляющими входами коммутатора, 7, пятый выход - с управляющим входом фильтра 4, а шестой и седьмой - с управляющими входами ПНК 5, причем выход коммутатора 7 соединен с входом нормализующего блока Э, а выходная шина ПНК 5 соединена с входной шиной запоминающего регистра 8, выходная шина которого соединена с входной шиной ПКН 9 выход которого подключен11 4 10 20 35 к опорному входу преобразователя ПНК 5.Блок 6 управления (Фиг. 2) может иметь, например, первый элемент И 10, второй элемент И 11,. трех 5 разрядный двоичный счетчик 12, дешифратор 13. При этом на вход элемента И 10 поступают исследуемые сигналы 1, и 02, а с его выхода - на первый вход элемента И 11, на второй вход которого поступает сигнал 0. Выход элемента И 11 и выход первого разряда элемента 14 счетчика 12 соединены с аналоговыми входами коммутатора 7. Выходы 15 первого разряда элемента 14, второго разряда элемента 15, третьего разряда элемента 16 счетчика 12 соединены с входами дешифратора 13. Первый и второй выходы дешифратора 13 соединены с управляющими входами коммутатора 7.Выход третьего разряда элемента 16 счетчика 12 и третий выход дешифратора 13 соединены с управляю щими входами ПНК 5, четвертый выход дешифратора 13 соединен с управляющим входом фильтра 4.Фазометр работает следующим об- разом.30Напряжения 01 и О , мЕжду которыми измеряется сдвиг фаз, поступают на входы формирующих блоков 1 и 2, вырабатывающих импульсы напряжения прямоугольной формы, фронты которых совпадают с моментом перехода напряжений 0, и 0 через нуль. В блоке 6 управления из них формируются две последовательности, одна из которых представляет собой по следовательность импульсов, длительностью равной одному периоду напряжения, другая - последовательность импульсов длительностью равной сдвигу фаз междунапряжениями 0 и П. Эти 45 сигналы поступают на двухканальный коммутатор 7, который поочередно подключает сигналы к входу нормализую- щего блока 3, Управление коммутатором 7 происходит по сигналам, выра батываемым в блоке 6 управления,В нормализующем блоке 3 импульсы .нормализуются по уровню напряжения с помощью стабильного источника напряжения. Сигналы, нормированные по 55 амплитуде, с выхода нормализующего блока 3 подаются на фильтр 4, где происходит интегрирование сигнала в 977течение длительности входного сигнала, поэтому выходной сигналинтегратора прямо пропорционален длительности входного сигнала. После интегрирования и преобразования очередногоимпульса происходит восстановлениеинтегратора в "нулевое" состояние.Управляющие сигналы для восстановления интегратора вырабатываются вблоке 6 управления. Сигналы с выходаинтегратора преобразуются с помощьюПНК 5 в код,При преобразовании сигнала,.соответствующего длительности, равнойодному периоду напряжения 01, в качестве опорного напряжения в ПНК 5используется источник эталонного напряжения и результат преобразованиязаписывается в запоминающий регистр 8.При преобразовании сигнала, соответствующего длительности, равной сдвигуфаз между напряжениями 11 и Ов качестве опорного напряжения в ПНК 5подается сигнал с выхода ПНК 9, навходе которого в этот момент присутствует код, полученный при преобразовании в предыдущем такте сигнала дли-тельностью 0,. В результате получаетсякод, равный отношению длительностиимпульса, равного сдвигу фаз, кпериоду сигнала 01, т.е. код, соответствующий сдвигу фаз между напряжениями ц 1 иО. Синхронизация работыПНК 5 и переключение опорного напряжения в ПНК происходит по сигналам,вырабатываемым в блоке 6 управления.В предлагаемом устройстве времяопределения сдвига фаз определяетсявременем интегрирования, временемпреобразования в цифровой код и временем восстановления интегратора.Интегрирование производится за время,равное длительности одного импульсадля каждой последовательности. т.е.для интегрирования обоих последовательностей необходимы два периодаисследуемых сигналов. Время двухпреобразований с помощью ПНК в цифровой код составляет 100 мкс. Времявосстановления интегратора составляет также 100 мкс.Полное время измерения спвигафаз в устройстве составляет шестьпериодов исследуемых сигналов счастотой 10 кГц.Погрешность измерения в предлагаемом фазометре складывается из погрешности ПНК, равной 0,1 Х, и дискретности ПНК, равной 0,05 Х.