Цифровой фазометр

)4 С 01 К 25/О Ч САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54 (57 тель зова конт ние н ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1075186, кл. С 01 К 25/08, 1982 ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТРИзобретение относится к измериной техникеМожет быть испольно в автоматизированных системах роля. Цель изобретения - повыше точности и расширение функционых возможностей без ограничечастотного диапазона. Устройство12 содержит Формирующий блок 1, блок 2 управления, блок 11 выявления знака, инвертор 12, элементы 13, 14 И, триггеры 15, 16,вентили 17, 18,счетчики 19, 20,элементы 21, 22 ИЛИ,блоки 23 и 24 элементов И,генератор 25 опорных частот,процессор 26,триггеры 27, 28, счетчики 29, 30 переполнений,дешифраторы 31, 32, сумматор 33. Введение блоков 34, 35 компенсации постоянных составляющих гармонических сигналов позволяет измерять фазовые сдвиги гармонических сигналов, превышающих амплитуду постоянных составляющих. Блоки 34, 35 содержат соответственно запо 65647минающие детекторы Зб, 37 максимальных значений сигнала, запоминающиедетекторы 38, 39 минимальных значений,сумматоры-делители 40,4 1. Блок 2 управления включает формирователи 3,4одиночных импульсов, элементы 5, 6 И,триггеры 7-9 элемент 10 ИЛИ. Применение в блоках компенсации постоянныхсоставляющих запоминающих амплитудныхдетекторов позволяет компенсировать. постоянные составляющие за время,равное периоду входных гармоническихсигналов, что не приводит к заметному ухудшению быстродействия.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и является усовершенствованием устройства по авт.св. У 1075186.Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства без ограничения частотного диапазона.Указанная цель достигается введением блоков компенсации постоянных составляющих гармонических сигналов, что позволяет измерять фазовые сдвиги гармонических сигналов, имеющих постоянные составляющие.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит формирующий блок 1, блок 2 управления, формирователи 3 и 4 одиночных импульсов, элементы И 5 и б, триггеры 7-9, элемент ИЛИ 10, блок 11 выявления знака, иявертор 12, элементы И 13 и 14, триггеры 15 и 16, вентили 17 и 18, счетчики 19 и 20, элементы ИЛИ 21 и 22, блоки 23 и 24 элементов И, генератор 25 опорных частот, процессор 26, триггеры 27 и 28, счетчики 29 и 30 переполнений, дешифраторы 31 и 32, сумматор 33, блоки 34 и 35 компенсации постоянных составляющих, запоминаиицие детекторы 36 и 37 максимальных значений сигнала, запоминающие детекторы 38 и 39 минимальных значений, сумматоры-делители 40 и 41. 1Формирующий блок 1 соединен черезблок управления с входами вентилей17 и 18, второй вход вентиля 17 (18)соединен через элемент ИЛИ 21 (22)и через блок 23 (24) элементов И сгенератором 25 опорных частот. Выходвентиля 17 (18) соединен с входомсчетчика 9 (20). Счетчик 29 (30)переполнений соединен выходами с 10 дешифратором . 31 (32), выходы которого соединены с вторыми входамиблока 23 (24) элементов И. Входы сумматора 33 соединены с 15 выходами счетчиков 29 и 30 переполнений, а выход - с входом процессора 26. Выходы переполнений счетчиков 19 и 20, соединены с входамитриггеров 27 и 28 переполнения со О ответувенно, а выходы последяих -с входами счетчиков 29 и 30 переполнений, а также с входами сбросасчетчиков 19 и 20. Выходы счетчиков19 и 20 соединены с входами процес сора 26, выход которого соединен свыходными клеммами устройства. Иявертор 12 соединен своим входом спервым выходом формирующего блока1 и с цервым входом элемента И 13, ЗО, а выходом - с первым входом элемента И 14. Вторые входы элементов,И 13 и 14 соединены с выходом формирователя 4, а выходы - с входамитриггеров 15 и 16, Выход триггера16 соединен с знаковым входом про1 О Входные синусоидальные сигналы3одной частоты П Б .поступают на входы запоминающих детекторов 36,38 и 37,39 максимальных и минимальных 40 значений гармонических сигналов. На выходах укаэанных детекторов формируются постоянные напряжения, равные амплитудам сигналов Б и П . Эти постоянные напряжения постуйают на первый и второй входы сумматоров-делителей 40 и 41, где суммируются с учетом знака, делятся пополам и вычитаются из входных синусоидальных . сигналов. Таким образом, на выходах сумматоров-делителей 40 и 41 образуются синусоидальные сигналы П Б, скомпенсированные по своим постоянным составляющим, и поступают на входы Формирующего блока 1, где преобразуются в прямоугольные импульсы. Последние поступают в блок 2 управления, где в формирователях 3 и 4 цессора 26 и с третьим входом элемента И 6. Выход триггера 15 соединен с вторым входом элемента И 5, Входы формирователей 3 и 4 одиночных импульсов соединены с выходами формирующего блока 1, выход формирователя 3 одиночных импульсов соединен с первым входом элемента И 5, с вторым входом триггера 8 и входом триггера 9, Выход формирователя 4 одиночных импульсов соединен с вторым входом триггера 7, первый вход которого соединен с выходом элемен-, та И 5, Первый вход триггера 8 соединен с выходом элемента И 6, а вы ходы триггеров 7 и 8 через элемент ИЛИ 10 соединены с первым входом вентиля 18. Выход триггера 9 соединен с первым входом элемента И 6, третьим входом элемента И 5 и первым 20 входом вентиля 17. Выход детектора 36 (37) соединен с первым входом сумматора-делителя 40 (41), а выход детектора 38 (39) - с вторым входом сумматора-делителя 40 (41), выход 25 которого соединен с первым (вторым) входом формирующего блока 1. Входы детекторов 36 и 38 и третий вход сумматора-делителя 40 являются первым входом устройства, а входы детекторов 37 и 39 и третий вход. сумматора-делителя 41 - вторым входом устройства. Выход роцессора является выходом устройства.Устройство работает следующим об- З разом. одиночных импульсов выделяются импульсы по фронтам входных импульсов.Из одиночных импульсов, полученныхс Формирователя 3, по сигналу Бпринятому за опорный, триггером 9формируются интервалы времени Т, пропорциональные периоду Б . Одновременно одиночные импульсы сигнала Бчерез элемент И 5 по разрешению блока 11 выявления знака при положительном сдвиге поступают на запусктриггера 7 и на сброс триггера 8.Одиночный импульс Б с формирователя 4 через элемент И 6 по разрешению блока 11 выявления знака приотрицательном сдвиге поступает назапуск триггера 8 и на сброс триггеру. Таким образом, на три 1"гере 7лформируются интервалы времени ,пропорциональные сдвигу фаз у сигнала Б относительно Б, при положительном сдвиге, на триггере 8 - пропорциональные сдвигу (360 - Я ) приотрицательном сдвиге, которые черезэлемент ИЛИ 10 поступают на выходблока управленияЗнак при положительном сдвигеформируется при совпадении на элементе И 13 прямоугольного опорногосигнала с одиночным импульсом отсигнала Б и запоминается триггером15, а знак при отрицательном сдвиге -при совпадении на элементе И 14инверсного опорного сигнала с инвертора 12 с одиночными импульсамии запоминается триггером 16.На время присутствия импульсов Т,.с через вентили 17 и 18 на входысчетчиков 19 и 20 подаетсяпоследовательность импульсов частотой Р сгенератора 25 опорных частот. Ррассчитывается из условия обеспечения заданного дискрета измерения намаксимальной частоте входного сигнала, т.е,360одСр макс,фгде Щ - заданный дискрет измерения;Р- максимальная частота входного сигнала.В начале работы устройство подготовлено к измерению малых углов на максимальной частоте входных исследуемых сигналов, Если после прохождения второго периода не произошло переполнения счетчика 20, то в процес65647 бКоэффициент вычисляется в сумматоре 33 и представляет собой разностьдвух двоичных кодов, хранящихся всчетчиках 29 и 30 переполнений послеокончательного выбора частот квантования. Результат вычитания записывается в процессор. Таким образом, взависимости от величины угла, знакаугла и частоты входного сигнала про исходит раздельный автоматическийвыбор частот квантования Интерваловвремении Т.Применение в предлагаемом фазометре блоков компенсации постоянных 15 составляющих гармонических сигналовпозволяет измерять фазовые сдвигисигналов, превышающие амплитуду пос тоянных составляющих,а такие сигналынередко встречаются при измерении.70 При этом не сужается диапазон рабочих частот. Их 360Иа Цифровой Фазометр по авт. св.В 1075186, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышенияточности без сужения частотного ди апазона, в него ввеДены два блока.компенсации постоянных составляющихгармонических сигналов, входы которых являются первым и вторым информационными входами фазометра, а выходы соединены с первым и вторымвходами формирующего блока, причемкаждый из блоков компенсации постоянных составляющих содержит запоминающий детектор минимальных значений 40 гармонического сигнала, запоминающийдетектор максимальных значений гармонического сигнала, входы которыхявляются соответствующим входом фазометра, а выходы соединены с первыми вторым входами сумматора-делителя,третий вход которого является информационным входом фазометра, а выходсумматора-делителя является выходом,блока компенсации постоянной составляющей. Цикл работы повторяется дотех пор, пока не будет выбраначастота Р /2 из ряда частотГ, Г,/2 Р /2 , которая невызовет переполнения счетчика 19.Аналогично происходит выбор .частотыквантования временного интервала ,вентилем 18, счетчиком 20, триггером 28 переполнения, дешифратором 32,блоком 24 элементов И, элементомИЛИ 22, Пусть частоты квантованияинтервала с ,оказалась Р /2 , тогдайкоэффициент отношения частот Ро Р п-тп Подписное ВНИИПИ , Заказ 5657/40 Тираж 728 Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, уй. Проектная, 412 сор 26 запишется двоичный код И, соответствующий числу импульсов частоты Р в измеряемом интервале Г . Если при этом не происходит переполнения счетчика 19, в процессор 26 запишется также и числовой код Иг, соответствующий числу импульсов частоты Ра в периоде опорного сигнала. В процессоре проводятся операции умножения и- деления чисел, представленных числовыми кодами, по формуле где а - поправочный коэффициент, равный отношению частот квантования.В рассмотренном случае квантующие частоты одинаковы, т.е. а. На вы-ходе процессора цифровой код соответствует значению сдвига фаз (р в градусах. Если после первого измерения произошло переполнение счетчика 19, которое фиксируется триггером 27 переполнения, импульс переполнения обнуляет счетчик 19 и записывается счетчиком 29. На соответствующем выкоде дешифратора 31 появляется сигнал, разрешающий прохождение частоты Г /2 через один из блоков элементов И 23, элемент ИЛИ 21 на вентиль 17 и далее на вход счетчика 19 в течение третьего исследуемого периода опорного сигнала Б. Формула изобретения