Цифровой фазометр среднего значения

.Б. К ые изме вые ф 16,Р СРЕзомет ис 8 НЕГО ЗН содер и 2, кой блок рую ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретемерительной тметр жит ние относится к радиоиэ ехникеЦифровой фазорегулируемые усилитепараторы 3 и 4, форми 0-триггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, элемент2 И-НЕ 8, счетчик 9 импульсов и буферный региСтр 1 О. Введение сумматоров11 и 13, мультиплексора 12 и буферныхрегистров 14 и 15 позволяет повыситьточность измерения за счет усреднениярезультатов измерения за и предыдущихциклов измерений. Кроме того, устройство позволяет получать постояннуюинформацию о результате измерений иизменений значений управляющего сигнала на управляющем входе мультиплексора 12 и быстро изменять усреднениерезультатов измерения как от величиньпомех в исследуемом напряжении, таки при изменении частоты исследуемогонапряжения, 1 ил.Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения среднегозначения фазового сдвига между двумяпериодическими напряжениями,Цель изобретения - повышение точности измерения,На чертеже представлена схема фазометра. 10Цифровой фазометр среднего значениясдвига фаэ содержит первый 1 и второй2 регулируемые усилители, первый 3 ивторой 4 компараторы, формирующийблок 5, П-триггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, логический элемент2 И-НЕ 8, счетчик 9 импульсов, первыйбуферный регистр 10, первый сумматор11,мультиплексор 12, второй сумматор 13, второй 14 и третий 15 буФерные регистры, вход 16 опорного напряжения, вход 17 исследуемого напряжения, вход 18 управления мультиплексором, выход 19 цифрового фазометра,Причем вход первого регулируемогоусилителя 1 является входом 16 опорного напряжения, а,вход второго регулируемого усилителя 2 является входом.17 исследуемого напряжения цифрового. Фазометра, вход первого компаратора 330соединен с выходом первого регулируемого усилителя 1 и его выход с входомФормирующего блока 5, выход которогосоединен с установочными входами 0-триггера 6, счетчика 9 импульсов и со счетными входами первого 10, второго 14 и третьего 15 буферных регистров, первый вход второго компаратора 4 соединен с выходом второго регулируемого усилителя 2, вторые входы 10 компараторов соединены с общей шиной, выход компаратора 4 соединен со счетным входом Р-триггера 6, информационный вход которого соединен с общей шиной, а его выход соединен с первым входом логического элемента 2 И-НЕ 8, второй вход которого соединен с генератором 7 тактовых импульсов, а выход со счетным входом счетчика 9 импульсов, выходы разрядов последнего соединены с информационными входами первого буферного регистра 10, выходы которого соединены с первыми входами первого сумматора 11, вторые входы которого соединены с выходами второго55 буферного регистра 14, информационные входы мультиплексора 12 соединены с выходами сумматора 11, а выходы мультиплексора соединены с вторыми входами второго сумматора 13, выходы которого соединены с информационными входами второго 14 и третьего 15 буферных регистров, выходы третьего буферного регистра 15 являются выходами цифрового фазометра, причем входы управления мультиплексора 12 являются входами 18 управления, устанавливающими коэффициент усреднения результатов измерения.Фазометр работает следующим образом.На выходе цифрового фаэометра,измеряющего мгновенное значение сдвига фаз, применен цифровой фильтр, состоящий из двух двоичных Сумматоров, одного мультиплексора и двух буферных регистров. Цифровой фильтр работает по следующему алгоритму:Н (п+1) 1 ср и+Г 1 (и+1) 11 ср,п Э/Р 1где И Р- среднее значение результатов измерений, полученных за и предыдущих циклов измерений;М (и+1) - среднее значение результатов измерений, полученных в результате последнего измерения;Б(п+1) - результат измерений, по"лученных в последнем цикле йзмерений;Р - коэффициент усреднения(сглаживания)Коэффициент усреднения связан с периодом исследуемого колебания Т и эквивалентной постоянной цепи следующим соотношением:Т Р- 1 п Рк Из соотношения следует то, что дляполучения постоянного значения эквивалентной постоянной цепи, при изменении частоты исследуемого напряжения, необходимо изменять коэффициент усредненияРегулируемыми усилителями 1 и 2устанавливается амплитуда напряжения, обеспечивающая нормальную работукомпараторов 3 и 4. При превышениинапряжением, поступающим с входа 16,нулевого уровня на выходе компараторов устанавливается высокий логический уровень (в дальнейшем "1"). Пофронту изменения выходного состояниякомпаратора формирующим блоком 5входы сумматора 13, на первые входыкоторого поступает двоичное число,записанное в буферном регистре 15 иполученное в результате предыдущих 55 формируются короткие импульсы, Импульсы поступают на установочные входы П-триггера 6, счетчика 9 и счетные входы буферных регистров 10, 14 и 15. С поступлением этих импульсовЬ заканчивается один цикл измерений и начинается новый. Сформированный импульс, поступая на счетный вход буферных регистров 10, 14 и 15, запи сывает в них двоичные числа, поступающие к ним на информационные входы и, поступая на установочные входы, устанавливает на выходе П-триггер 6 "1", а на выходе всех разрядов счетчика 9 - низкий логический уровень (в дальнейшем "0"). Таким образом, "1", поступая с П-триггера 6 на первый вход логического элемента 2 И-НЕ 8, разрешает поступать на счетный вход счетчика 9 импульсов импульсам с генератора 7 тактовых импульсов.После того как исследуемый сигнал, поступающий на вход 17, превысит нулевой уровень, на выходе компаратора 4 установится "1" и, поступая на счетный вход П-триггера 6, запишет на его прямом выходе "0". Этот сигнал, поступая на первый вход логического элемента 2 И-НЕ 8, установит на его выходе "1" и запретит прохождение тактовых импульсов на счетный вход счетчика 9 импульсов. Следовательно, на выходах счетчика 9 импульсов записано двоичное число, определяемое временем между переходами нулевого уровня напряжениями, поступающими на входы 16 и 17 цифрового фазометра. Полученный результат в начале каждого цикла записывается в буферный регистр40 10, с выходов которого поступает на первые входы сумматора 11. На вторые входы этого же сумматора поступает проинвертированный результат, записанный в буферном регистре 14, Таким образом, сумматор 11 выполняет вычита 45 ние из полученного результата двоичного числа, полученного в результате предыдущих вычислений, Двоичное число, полученное на выходе сумматора 11 поступает на мультиплексор 12, который выполняет сдвиг на один, два или три разряда (деление на два, четыре, восемь). Полученное число на выходе мультиплексора поступает на вторые циклов. Результат, полученный на выходе сумматора 13, чвляется двоичноечисло, которое соответствует среднему значению измеренного сдвига фазза предыдущие и периодов (циклов),С приходом следующего импульса, сформированного формирующим блоком 5, полученный результат записывается в буферные регистры 14 и 15 и поступаетна выход 19 цифрового фазометра.На вход 18 подается двоичное число, определяющее сдвиг, выполняемыймультиплексором 12 (на какое числоделить), двоичного числа, получаемогона выходе сумматора 11,Таким образом, предлагаемый фазометр позволяет повысить точность измерения за счет усреднения результатов измерения за и предыдущих циклов измерений, получать постоянную информацию о результате измерений и изменении значений управляющего сигнала на управляющем входе мультиплексора, быстро (оперативно) изменять усреднение результатов измерения как от величины помех в исследуемом напряжении, так и при изменении частоты исследуемого напряжения.Формула изобретенияЦифровой фазометр среднего значЬ- ния, содержащий первый и второй регулирующие усилители, выходы которых соединены с неинвертирующими входами первого и второго компараторов, их инвертирующие входы соединены с общей шиной, выход первого компаратора соединен с входом формирующего блока, выход которого соединен с установочным входом П-триггера, установочным входом счетчика импульсов и счетным входом первого буферного регистра, выход второго компаратора соединен со счетным входом П-триггера, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2 И-НЕ, второй вход логического элемента 2 И-НЕ соединен с генератором тактовых импульсов, выход логического элемента 2 И-НЕ соединен со счетным входом счетчика импульсов, выводы разрядов счетчика импульсов соединены с инфдрмационными входами первого буферного регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два суммато1404973 Составитель Л. ВоронинаРедактор Н. Бобкова Техред М.Ходанич Корректор С. Черни Заказ 3099/49 Тираж 2 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра, мультиплексор, второй и третий буферные регистры, первые входы первого сумматора соединены с выходами первого буферного регистра, вторые входы соединены с выходами второго 5 буферного регистра, выходы первого сумматора соединены с информационными входами мультиплексора, выход которого соединен с первыми входами вто 10 рого сумматора, вторые входы второго сумматора соединены с выходами третьего буферного регистра, выходы второго сумматора соединены с информационными входами второго и третьего буферных регистров,а их счетные входы соединены с выходом формирующего блока, причем входыуправления мультиплексором являютсявходами управления цифрового фазометра.