Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1511 4 С 01 К 25/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫГИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ ВТОР СКОМУ 16 Целью иэобретние точностив широком диа ется повьппесдвига фаэ енения амплиифровон фазо- теля-ограя в. ни иэмере я пазоне из игналов,туд одных тр содержи чителя, дв ва уси ормиро напряж ременно чика, в ателя,ния в чгс интервычитающее дв ас преобразователяблок выделения ту снов 976,дв стройство, и вторнр а н троиствоимпульсовсвязейеньшению е ус ющих и форм Введен привод ировательие новых эит к значиляющей пог лемент тельно решпос ов иму ути, офтуд ровойачеуслов- ходных та чей и енент 2 ил,ен м ампл гнал ится к цифрово е и преднаэнач Изобретение отн измерительнои тех ий змерения .мгновенных эна о ости аз между си лами реме ра а низкои частоты. о т Цел н изобретения - измерения сдвигане изменения ампл ьппение точ з в широко н и итуд вхо диапа игнал а схем еме бот и усили ател т второ жени врем рои(71) Омский институт инженеровжелезнодорожного транспорта(57) Изобретение относится к циэмерительной технике и предкано для измерения мгновенных знний разности фаз между сигналпеременного тока низкой частот иг.1 представлена структурная ифрового фазометра; на фиг.2 ые диаграммы, поясняющие его ровой фазометр содержит первь ель-ограничитель 1 и формиро, вторые усилитель-ограничии формирователь 4, первый и преобразователи 5 и б напряв частоту, блок 7 выделенияинтервала, первый и вто 9, первый и второй счетчики 1 О, 11 вычитающее устройство 12, индикаторное устройство13, формирователь 14 управляющих им пульсовв, Входы усилителей-ограничи-,телей 1 и 3 подключены к входным шинам 15 и 16, выходы - к входам соответственно формирователей 2 и 4 ипреобразователей 5 и б напряжения вчастоту, входы блока 7 выделения временного интервала подключены к выходам. формирователей 2 и 4, в выход -к управляющим входам ключей 8 и 9,через которые выходы преобразователей5 и б напряжения в частоту подключенык счетным входам счетчиков 10 и 11соответственно, Выходы счетчиков10 и 11 подключены к соответствующимвходам вычитающего устройства 12,выход которого соединен синформационным входом индикаторного устройства13, стробирующий вход индикаторного1508175устройства 13 подключен к первомувыходу формирователя 14 управляющихимпульсов, второй его выход подключен к входам начальной установкисчетчиков 10 и 11, вход формирова-теля 14 управляющих импульсов подключен к выходу блока 7 выделения временного интервала,Сигналы одинаковой частоты поступают на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые, имея определенный порог ограничения, преобразуютих в импульсы различной формы в зависимости от амплитуды входных сигналов. Если амплитуда сигналов значительно больше порога усилителяограничителя, то импульсы на его выходе имеют форму, близкую к прямоугольной, Если амплитуда входного 20сигнала соизмерима с уровнем порогаограничения усилителей-ограничителей1 и 3, то форма выходных импульсов,имеющих наклонные фронты, отличаетсяот прямоугольной. Эти импульсыуправляют работой преобразователей5 и 6 напряжения в частоту, которыевырабатывают импульсные последовательности с частотами, изменяющимися всоответствии с формой этих импульсов. 30Блок 7 выделения времейного интервала, управляемый формирователями 2и 4 импульсов, вырабатывает сигнал,длительность которого равна интервалувремени между моментами перехода 35входными сигналами уровней нижнегои верхнего порогов ограничения, включая непосредственно длительности этихпереходов. Ключи 8 и 9 открываютсяна время, равное длительности управляющего сигнала, вырабатываемогоблоком 7 выделения временного интервала, и йропускают на входы счетчиков 10 и 11 импульсы с выходов соответствующих преобразователей 5 и 6 45напряжения в частоту.,Разность междучислами импульсов, подсчитанных счетчиками 10 и 11, пропорциональная сдвигу фаз между сигналами, вычисляетсявычитающим устройством 12 и по сигна лу, поступающему с первого выходаформирователя 14 управляющих импульсов, передается на индикаторное устройство 13. В начале цикла измерениясчетчики 10 и 11 устанавливаются внуль сигналом, поступающим на входыначальной установки счетчиков 10, 11с второго выхода формирователя 14управляющих импульсов. Работа цифрового фазометра иллост" рируется временными диаграммами на фиг.2, где: на эпюрах с 1, 5 представлены импульсы на выходах усилителей- ограничителей 1 и 3, у которых различные по амплитуде входные сигналы, на эпюрах 5,- сигналы соответственно на выходах преобразователей 5, б напряжения в частоту, изменения частоты которых пропорциональны изменениям напряжения на выходах усилителей-ограничителей 1, 3 на эпюре- управляющий сигнал на выходе блока 7 выделения временного интервала; на эпюрах б, Яс - зависимость частоты импульсов, поступающих на входы счетчиков 10, 11, от времени, при этом площадь заштрихованных фигур соответствует числу импульсов, подсчитанных каждым из счетчиков 10; 11;на эпюрах.О фигуры прямоугольной формы, площади которых равны площадям соответствующих фигур, представленных на эпюрах Е и к ; на эпюре К - фигура, площадь которой равна разности площадей фигур, представленных на эпюрах ) и И , и пропорциональна интервалу времени между моментами перехода входных сигналов через нулевое значение, т.е. сдвигу фаз между сигналами; на эпюре А - сигнал на втором выходе. формирователя 14 управляющих импульсов, по которому осуществляется сброс счетчиков 10, 11 в нуль; на эпюре 2 И - сигнал на первом выходе формирователя 14 управляющих импульсов, по,которому производится передача результата измерения на инднкаторное устройство 13,Введение новых элементов и связей приводит к значительному. уменьшению составляющей погрешности, обусловленной изменением амплитуд входных, . сигналов. Например, если на одном из входов известного цифрового фазометра с порогом ограничения усилителей-ограничителей 0,001 В амплитуда сигнала уменьшится до величины 0,002 В, то погрешность измеренияь разности фаэ составит примерно 30 т.е. прибор становится практически неработоспособным. В этих же условиях пр едложенный цифровой фаз ометр сохраняет установленную точность измерения.Кроме того, данный пифровой фазометр обеспечивает снижение трудоемкости процесса измерения, так как15081отпадает необходимость постоянно уравнивать амплитуды входных сигналов для обеспечения точности измерения сдвига фаз между сигналами амплитуда которых изменяется в широком диапазоне. Предлагаемый фазометр позволяет автоматизировать процесс измерения, т.е, получать точное значение. сдвига фаз сигналов, амплитуда кото О рых изменяется в широком диапазоне, без его предварительной настройки,Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий блок выделения временного интервала, один вход которого через первый формирователь подключен к выходу первого усилителя-ограничителя, другой вход через второй формирователь подклю- рО чен к выходу второго усилителя-ограничителя, входы усилителей-ограничителей подключены к входным шинам, выход блока выделения временного интервала подключен к управляющему вхо ду первого ключа, выход которого соединен. со счетным входом первого счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз в широком диа- Зо 7 5 6пазоне изменения ампл 1.туд входныхсигналов, в него введены два преобра -зователя напряжения в частоту, второйключ, второй счетчик, вычита ещееустройство, индикаторное устройствои формирователь управляющих импульсов,первый выход которого подключен кстрсбирующему входу индикаторногоустройства, а второй выход - к входамначальной. установки первого и второгосчетчиков, выходы усилителей-ограничителей соединены соответственно свходами первого и второго преобразователей напряжения в частоту, выходыкоторых соединены с информационнымивходами первого и второго ключей выход второго ключа соединен со счетнымвходом второго счетчика, выход блокавыделения временного интервала подключен к управляющему входу второгоключа и к входу формирователя управляющих импульсов, второй выход которого соединен с входами начальнойустановки первого и второго счетчйков, выходы которых подключены ксоответствующим входам вычитающегоустройства, выход вычитающего устройства соединен с информац 1.онньм входоминдикаторного устройс 1 ва,1508175 Составитель И.СеминаРедактор М,Келемен Техред М,Яоргентал ектор Л.11 ескид Заказ 5537/48 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-Э 5, Раутская наб д. 45 рсизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101