Цифровой фазометр

(54) ЦИФРОВОЙ (57) Изобрете тельной техни МЕТР ие относие и може ся к измерибыть испольных измеризовано в авто тельных систе повьппение быс фазометра. Из атизироваах, Цельродействи зобретения цифрового гналов, прходных ЯГ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Швецкий Б.И. Электронныевые приборы. - Киев: Техника,с. 192, 193.Котур В.И. и др. Электричеизмерения и электроизмерительприборы. - М.: Энергоатомиздас,375-377,шедших формирователи 2 и 3 импульсов и Формирователь 4, формируется временной интервал, пропорциональный сдвигу фаз. С выхода селектора 8 пачки счетных импульсов поступают на суммирующий вход счетчика 9, причем узел 11 цифровой обработки осредняет необходимое для заданной точности число таких пачек. В фазометр введены элемент 5 задержки, управляемый делитель 7 частоты и блок 10 задания максимального значения кода в делителе 6, который выполнен управляемым. Счетчик 9 выполнен реверсивным, и на его вычитающий вход поданы счетные импульсы с выхода делителя 7, коэф.деления которого устанавливается в соответствии с кодом на выходе счетчика 9. Благодаря такой обратной свя- реве зи процесс установления значения сдвига фаз будет экспоненциальным, и это позволит ускорить процесс осреднения фазового сдвига. 2 ил.Ьеай4 ьИзобретение относится к измерительной технике и может найти применение в автоматизированных системах сбора информации о состоянии пара 5 метров электротехнических объектовЦель изобретения - повышение быстродействия цифрового Фаэометра.На фиг. 1 представлена структурная схема Фаэометра; на Фиг. 2 - времен ные диаграммы его работы.Цифровой Фаэометр содержит генератор 1 образцовой частоты, Формирователи 2 и 3 импульсов, Формирователь 4 временных интервалов, элемент 5 эадержки, управляемые делители 6 и 7 частоты, временной селектор 8, реверсивный счетчик 9, блок 10 задания максимального значения кода и узел 11 циФровой обработки. 2 ОГенератор 1 образцовой частоты выходом соединен через элемент 5 задержки и управляемый делитель 7 частоты с вычитающим входом реверсивного счетчика 9 и подключен также че рез управляемый делитель 6 частоты к первому входу временного селектора 8, выход которого подсоединен к суммирующему входу счетчика 9, Второй вход временного селектора 8 соединен 30 с выходом Формирователя 4 временнь.х интервалов, входы которого соединены с выходами Формирователей 2 и 3 импульсов, входы которых являются клеммами для подсоединения исследуемых напряжений. Выходные шины реверсивного счетчика 9 соединены с шинами узла 11 цифровой обработки (ЭВМ) автоматизированнои информационной системы и шинами управления второго де- щО лителя 7 частоты, На шину управления первого делителя 6 частоты подается код для установки коэффициента деления, соответствующего максимальному значению кода фазового сдвига, от блока 10 (например, 3600).Цифровой Фаэометр работает следующим образом.Исследуемые напряжения У (С), Б(г) (Фиг.2 о) подаются на входы формирователей 2 и 3, преобразующих их в последовательность прямоугольных импульсов одного знака (Фиг,20,в), Обе последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутые по Фазе на угол ц, поступают на входы Формирователя 4, который на своем выходе Формирует прямоугольные импульсы (фиг.2 ъ) с периодом Т и длительностью 2 . Эти= К 0,где Г 0 - частота генератора образцовой частоты; К=3600/2 - коэффициент деления управляемого делителя 6 частоты;и - разрядность реверсивногосчетчика 9 и шин управления делителей 6 и 7,На вычитающий вход реверсивного счетчика 9 от генератора 1. образцовой частоты через элемент 5 задержки (величина задержки определяется разрешающей способностью реверсивного счетчика) и делитель 7 частоты поступают импульсы (Фиг,2 е) с частотой Е = К 0,где К= д (с)/2 - коэффициент деленияделителя 7 частоты,который зависит отсостояния (с) Реверсивного счетчика 9.Изменение состояния счетчика 9 определяется разностью чисел импульсов в единицу времени, поступающих на его суммирующий и вычитающий вхо" ды. Пользуясь непрерывной моделью работы счетчика 9, верной при Го1 м --Т йы(е)Обозначив у= г /2 , подучаютуравнение- + уй(.) = у 3600 (3)с 1 ЫИ) решение которого имеет следующий вид: й(г.) = (Ы, - 3600) е 1 + 3600, (4)импульсы открывают временной селектор 8 и через него от генератора 1образцовой частоты через делитель 6частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 поступают импульсыучитывались только два первые члена.Таким образом, состояние реверсивного счетчика (т) пропорционально отношению величины фазового сдвига к периоду следования исследуемыхсигналов.Установившееся значение кода Фазового сдвига подается на шины ЭВМ ав 40 томатизированной информационной системы, которая Фиксирует фазовый сдвиг непосредственно в десятых долях градуса согласно уравнению (7).Погрешность с 1,измерений цифрового фаэометра, если не учитывать вели 45 чины дискретности, определяется числом неучтенных членов в разложении экспоненциальной функции.Пусть 50где . - состояние счетчика в момент времени Т = 0 (Фиг.2 х). Тогда состояние счетчика в момент времени с = следующее: о= (а, - 3600) е+ 3600. (5)Состояние счетчика в момент времени 1=Т поскольку в период времени Т - Г импульсы, изменяющие, состояние счетчика, отсутствуют.Учитывая, что в установившемся режиме выполняется условие , с, =можно записать о= Г (со 3600) е ф+ 36003 еео= 3600еУ" -1 При этом следует отметить, что вразложении в ряд Тейлора функции тт Т (уТ) (1 т) е =1 -- -++ --2итогда для достижения заданной погрешности, например Ф= 1,0%, необходимо выполнить условие 15 20 25 ЭО Исходя из условия (10) и учитывая,С 1что=- Г /2 , необходимо выбрать частоту Г, генератора 1 образцовой частоты и разрядность кода управления делителями 6 и 7.Таким образом, для требуемой точности в 1% постоянная времени цифрового фаэометра составляет Установление процесса измерения происходит по экспоненциальной зависимости и можно принять, что заканчивается в течение (4-5) р, т.е. в течение 40 или 50 периодов измеряемого сигнала,В известном Фазометре для получения этой же точности измерений требу- ется 100 периодов, поскольку установление процесса измерения осуществляется по гиперболической зависимости (из ста пачек счетных импульсов одна может быть потеряна частично или полностью).Применением цифрового фазометра примерно в два раза повышается быстродействие по сравнению с известным при заданной точности измерений. Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий генератор образцовой частоты, два формирователя импульсов, счетчик, выходами соединенный с узлом цифровой обработки, формирователь временных интервалов, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, и временной селектор, первый вход которого соединен с выходом формирователя временных интервалов, а второй вход через делитель частоты - с выходом генератора образцовой частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем первый делитель частоты выполнен управляемым, а счетчик - реверсивным, в цифровой фазометр введены также блок задания максимального значениякода, второй управляемый делитель частоты и элемент задержки, через который выход генератора образцовой частоты соединен с входом второго управляемого делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, а управляющие входы - с выходами ревер1442930 иг Составитель Ю.МакаревиРедактор К.Папп Техред Л.Сердюкова орректорМ.Максимишинец Заказ 6380/42 Тираж 772 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.5 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проект сивного счетчика, управляющие входы первого управляемого делителя частоты соединены с выходами блока задания максимального значения кода,