Цифровой фазометр

/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИБ 6Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУа щ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Уральский. электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССР У 270065, кл. С О К 25/00, 1968.Авторское свидетельство СССР с 47076.1, кл. С 01 К 25/00, 1973.(57) Изобретение относится к.области электроизмерений. Может быть использовано прн измерении фазовых сдвигов сигналов одной частоты. Цель изобретения - повышение точности измерений, достигается за счет исключения слу-,чайностей в расположении пачек импульсов, поступающих йа регистрирующий счетчик относительно начала и конца. цикла измерений, а также путем постоянного слежения за изменениями частоты входных сигналов. Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2, элементы И 3, 4 и 5, элемент ИДИ 8, рес версивный счетчик 9, делитель частоты .10 с изменением коэффициента деления, регистр 11 из набора триггеров, делитель частоты 12,блок 19 сброса, генератор 22, и индикатор 24, Для дости- жения поставленной цели дополнительно введены элементы И 6 и 7, счетчики 13 и 14, дешифратор 15, сдвиговый регистр 16, КВ-триггер 17, элемент задержки 18, блок 20 выбора времени измерения, мультивибратор 21, инвертор 23 и второй блок сброса 25. 1 ил,Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано при измерениях фазовых сдвигов сигналов одной частоты.Цель изобретения - повышение точности измерений.Указанная цель достигается за счет исключения случайностей в расположении пачек импульсов, поступающих на регистрирующий счетчик относительно начала и конца цикла измерения, а также эа счет постоянного слежения за изменениями частоты входных сиг 1 О налов.На чертеже представлена структур 15 ная схема цифрового фазометра.Устройство содержит: формирователи 1,и 2 элементы И 3 - 7, элемент ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, делитель 10 частоты с изменяемым коэффициентом деления, регистр 11 (состоящий из набора триггеров), делитель частоты 12, первый и второй счетчики 13 и 14, дешифратор 15, сдвиговый регистр 16, КБ-триггер 17, элемент25 задержки 18, блок 19 сброса, блок 20 выбора" времени измерения, мульти- вибратор 21, генератор 22, инвертор 23, индикатор 24, второй блок 25 сброса.30Вход Фазометра через последовательно включенные Формирователь 1, элемент И 6, элемент И 5, делитель 12 подключен к входу счетчика 13. Второй вход Фазометра через последовательно вклю- З 5 ченные второй Формирователь 2, блок 20 выбора времени измерения, инвертор 23, элемент И 4, ИЛИ 8, сдвиговый регистр 16 подключен ко входу "Сброс" счетчика 13. Одновременно выход блока 40 20 выбора времени измерения подключен к второму входу элемента И 5, к входу регистра 11, через блок 19 сброса к второму входу делителя 12, через последовательно соединенные элемент И 7, 45 счетчик 14, дешифратор 15 к входу КЯ-триггера 17, к входу блока 25 через элемент задержки 18 к второму входу КБ-триггера 17, через последовательно включенный элемент И 3 к второму входу 50 элемента ИЛИ 8, Прямой и инверсный выходы КБ-триггера 17 соответственно соединены с входами элементов И 3 и 4, первые входы которых соединены с выходом генератора 22, а выходы также 55 соответственно соединены с входами реверсивного счетчика 9, информационные выходы которого через регистр 11 соединены с информационными входами делителя 10 частоты, счетный вход которого соединен с генератором 22, а выход с вторыми входами элементов И 5 и 7, при этом второй вход блока 20 выбора времени измерения соединен с выходом мультивибратора 21.Цифровой фазометр работает следующим образом.3Первый и второй формирователи 1 и 2 преобразуют входные сигналы в прямо-угольные импульсы, которые поступают на входы элемента И 6 и первый вход блока 20 выбора времени измерения. На выходе элемента И 6 образуется прямоугольный импульс, пропорциональный по времени фазовому сдвигу, а на выходе блока 20 образуется при наличии сигнала на втором входе от мультивибратора 21 сигнал, длительность которого равна двум периодам входного напряжения, т,е. 2 Т. В общем случае длительность импульса на выходе блока 20 может составлять 2 пТ. Под действием фронта этого импульса блок 25 сброса сбрасывает делитель 1 О частоты с изменяемым коэффициентом деления, делитель 12, первый счетчик 13, второй счетчик 14 и сдвиговый регистр 16 (соответствующие связи условно не показаны). Через некоторое время, определяемое элементом задержки 18, в триггер 17 записывается "1", а индикация на индикаторе 24 и счетчике 13 на момент действия импульса гасится. Начинается автоматическая калибровка цифрового Фазометра и измерение сдвига фаз Г Автоматическая калибровка заключается в том, что устанавливается коэффициент счета делителя 1 О таким, при котором в момент окончания. действия импульса на выходе блока 20 выбора временных интервалов второй счетчик 14 придет в исходное состояние. Коэффициент деления К делителя 10 определяется числом, записанным в реверсивном счетчике 9. Если коэффициент деления К окажется меньше, чем необходимо для своевременного заполнения второго счетчика 14, то в момент времени, когда второй счетчик 14 придет в исходное состояние, на выходе дешифратора 15 возникнет короткий импульс, который сбросит триггер 17, что приведет к открытию элемента И 3. При этом импульсы от генератора 22 начнут поступать через элемент И 3 на вход суммирования ревер1234 782сивного счетчика 9, что и приведет 13 уменьшается за счет того что ч 1 спотом к увеличению коэффициента деле- тота Е выше частоты заполнения перния до необходимого значения. Одновре- вого счетчика 13 в ш раз. При суммименно с этим импульсы с выхода эле- ровании импульсов погрешность квантомента И 3 поступят через элемент ИЛИвания составит 4/Г , что в ш/4 раз 8 на вход сдвигового регистра 16,меньше единицы младшего разряда перимеющего, например, два разряда, ко- вого счетчика 13. Погрешность кванто.иторыи заполнится и подаст сигнал вания в первом счетчике 13 снижена запрета индикации на цифровой индика- до половины младшего разряда за счет тор 24.Дри этом, если дискретная точ- "применения в качестве делителя 12 ность измерения сдвига фазы 9 состав- двоичного счетчика и за счет блока ляет один градус, то емкость второ- сброса 19, осуществляющего сброс го счетчика 14 должна быть равна делителя 12 импульсов в момент окон 180 ш, где ш - коэффициент деления чания временного интервала действоФ делителя 12. С поступлением следую вавшего на выходе блока 20. При этом. щего импульса из мультивибратора 21 если делитель 12 заполнен ниже чем вновь происходит сброс делителей 10, наполовину, то на его выходе присут счетчиков 13, 14 и регистра 16, а ствует "0" и сброс делителя 12 не триггер 17 взводится. Вместе с этим приведет к появлению перепада на под действием фронта импульса ре его выходе (т.е. произойдет округлегистр 11 воспринимает новое значение ние в сторону уменьшения), Если же коэффициента деления К из реверсив- делитель 12 импульсов заполнен более ного счетчика 9. Очевидно, что теперь чем наполовину, то при сбросе на его момент заполнения второго счетчика выходе образуется перепад напряжения, 14 с дискретной точностью, равной 25 и в первом счетчике 13 запишется единице младшего разряда, совпадет дополнительно единица (округление в с моментом окончания импульса на сторону увеличения). Таким образом, выходе блока 20 а сча тота следова- максимальная дискретная погрешность ния импульсов Г, на выходе делителя составит (0,5+4/ш), т.е. при ш8 10 составляет Г180 в/2 Тс/ Т, в общем 30 общая погрешность не превзойдет едислучае Гс = 180/2 нТ. Одновременно с ницы младшего разряда. заполнением второго счетчика 4 про- . Использованиепользование делителя изменяемым исходиту как и в предыдущем случае, коэффициентом деления регистров, заполнение первого счетчика 13. Оче реверсивногвного счетчика, делителя имвидно, что счетчик 13 воспримет И = З 5 пульсов, второго счетчика и сдвиговоГс /ш или в общем случае ИГ с / го регистра уменьшает погрешность2 пйсЬ/тп импульсов. Подставив в квантования и погрешность, вызванную Х = 3601 Т т.еэто выражение значение Г , получаемсфнеточностью фиксацик ации моментов пере /Т, т. е. число И выражает хода через нуль измеряемых напряжений. сдвиг ф в град сах. При этом почти 40одновременно с окончанием импульса Формулормула изобретения на выходе блока 20 сбросится и триггер 17. Таким об аз мр о , элемент И 3Цифровой фазометр, содержащий (или элемент И 4) откроется на корот- два формирователя, входы которых явкое Время, успев нри этом пропустить 45 ляются входами ф азометра, генератор, только один импульс, поэтому регистр соединенный с первьки входами двух 16 не успеет заполниться, а сигнал элементов И, выходы которых соответзапрета на индикацию подаваться не ственно соединеноединены с входами элемента9будет, Несовершенство Формирователей ИЛИ реверсивный свны счетчик, делитель 1 и 2 может вызвать смещение момен о частоты с изменяемымзменяемым коэффициентом тов перехода сигналов Ю и Б через деления третий эл . И,1 2Э и элемент , соединен- нуль, т.е. дополнительные погрешнос- ный выходом с делиделителем частоты, о тти. Эти погрешности устраняются за личающийсю щ и й с я тем, что, с счет того, что элемент И 5 при изме- целью повьппения товьппения точности измерений,втвертыи и пятьп элеменрении открывается за период дважды.,него введены четве При этом погрешность квантования, ты И два счетчикаЭ четчика,дешифратор,сдвикоторая может иметь место при сумми- говый регистр, Ю-триггер, элемент ровании импульсов в первом счетчика задержки инверинвертор, мультивибратор,1234782 Составитель Шубин Редактор Л. Авраменко Техред В.Кадар Корректор А. ФеренцЗаказ 2981/49 Тирах 728 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 блок сброса, блок выбора времениизмерения и регистр, при этом выходмультнвпбратора через блок выборавремени измерения соединен одновременно с первым входом третьего элемента И, с блоком сброса, с первымвходом пятого элемента И, с вторымвходом первого элемента И с входомэлемента задерхки, регистра и черезинвертор с вторым входом второгоэлемента И, выходы первого и второгоэлементов И соответственно соединеныс входами реверсивного счетчика,информационные выходы которого черезрегистр соединены с входами делителячастоты с переменным коэффициентомделения, счетный вход котброго соединен с выходом генератора, а выходсоединен одновременно с вторьви входами третьего и пятого элементов И,выход которого через последовательно соединенные первый счетчик и дешифратор присоединен к первому входу КБ- триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, инверсные и прямой выходы КЗ-триггера соответственно соединены с третьими входами первого и второго элементов И, выход первого формирователя через 1 О четвертый элемент И соединен с третьим входом третьего элемента И, а выход второго формирователя соединен с вторыми входами блока. выбора времени измерения и четвертого элемента И, 15 выход блока сброса соединен с входом"Сброс" делителя частоты, выход которого соединен с вторым счетчиком,при этом выход элемента ИЛИ через сдвиговый регистр соединен с входом "Сброс" 20 второго счетчика, информационные выходы которого являются выходами фазометра.