Цифровой фазометр

(21) 4631466/2 (22) 03.01,89 (46) 30.10,91, Б (72) В,Л.Семен (53) 621.317,77( (56) Авторское М 1112309, кл,Дворя шин измерения. М,строиствам соидальныхалекам от ее напряжение чере гер 18 и в счетчики ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юл. %40в88.8)видетельство СССР6 01 В 25/00, 1983,В,В. и др. РадиотехническиеСов. радио, 1978, с. 154,(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР(57) Изобретение относитсядля измерения сдвига фаз си Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сдвига фаз между двумянапряжениями синусоидальной формы.Целью изобретения является повы-, шение точности измерения фазового сдвиГа.На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу цифрового фазометра,Цифровой фазометр содержит входныЕ шины 1 и 2, шину 3 запуска, усилители-ограничители 4 и 5, основные выходы которых подключены к соответствующим входам фазового детектора 6 с запоминанием знака, а инверсные выходы - к соответствующим входам фазового детектора 7 с запоминанием знака, Выходы фазового детектора 6 соединены соответственно с первыми входами элементов И 8 и 9, а выходы второго фазового детектора 7 соединены соответсигналов, Цель - повышение точности измерения сдвига фаз. Устройство содержит входные шины 1 и 2, шину запуска 3, усилители-ограничители 4 и 5, фазовые детекторы 6 и 7 с запоминанием знака, элементы И 8 - 11, селектор 12 импульсов, реверсивные счетчики 13 и 14, сумматор 15, генератор 16, делитель 17 частоты и триггер 18, Цель изобретения достигается путем компенсации ухода нулевых линий введением предварительной записи в реверсивные счетчики и регистрации ошибок с разными знаками с последующим вычитанием, 2 ил,ственно с первыми входами элементов И 10 и 11, Вторые входы элементов И 8 - 11 соединены с выходом селектора 12 импульсов.Выходы реверсивных счетчиков 13 и 14 соединены со входами сумматора 15. Выходы элементов И 8 и 9 соединены соответствен- а но с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 14. Выходы элементов И 10 и 11 соединены соответственно с Со суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 13. Выход генератора 16 соединен с первым входом селектора 12 импульсов, выход которого через последо- О .ательно соединенные делитель 17 и триггер 18 подключен к второму аходу селектора12, Шина 3 запуска соединена с установочными входами реверсивных счетчиков 13 и 14 и триггера 18.Цифровой фазометр раб ает следующим образом,3 апускающ 3 шину 3 открывает триг 13 и 14записывается цифровой код, соответствующий половине макс 1 мального числа объема счетчика, На выходе сумматора 15 г 1 асле предварительной записи будет сформировано число, которому ставится в соответст вие фазовый сдвиг, равный 00, Триггер 18 по сигналу с делителя 17 управляет селектором 12, который открывается на периодически повторяющиеся интервалы времени Т 1, соответствующие длительности времени из мерения сдвига фаз, Селектор 12 в течение измерительного времени Т 1 пропускает импульсы генератора 16Т 1 = гп 1 Тогде гл 1 - коэффициент деления делителя 17частоты;Т 1 - заданный промежуток времени;Т 0 - период следования счетных импульсов с генератора 16,Формирование импульсов, соответствующих сдвигам фаз между исследуемымисинусоидальными сигналами (фиг. 2, а, б),производится следующим образом. 25Исследуемые напряжения паступа 1 атна входы усилителей-ограничителей 4 и 5(фиг, 2 а, б) и преобразуются в прямоугольные импульсы положительной полярности,соответствующие по длительности положительным (фиг, 2 в, г) и отрицательным (фиг,2 д, е) полуволнам исследуемых напряжеУсилители-ограничители 4 и 5 имеют основные и инверсные выходы, Фазовыми детектарами 6 и 7 с запоминанием знака,срабатывающими па фронту, прямоугольные импульсы (фиг.2 в,г,д,е) преабразук 1 тся в импульсы, соответствующие падлительности сдвигам фаз между исследуемыми напряжениями. (Выполнение фазовых детекторов 6 и 7 см. в кн.: У,Титце иК.Шенк, Полупроводниковая схемотехника.М.: Мир, 1982, с, 493-495). На первых выходах фазовых детекторов 6 и 7 формируются 45импульсы (фиг, 2, ж, и), если исследуемоенапряжение, поступающее на усилительограничитель 4, опережает по фазе напряжение, поступающее на входусилителя-ограничителя 5. На вторых выходах, фазовых детекторов 6 и 7 формируются импульсы (фиг. 2 з, к), еслиисследуемое напряжение, поступающее наусилитель-ограничитель 4, отстает па фазеот напряжения, поступающего на вход усилителя-ограничителя 5, Импульсы с выходовфазового детектора 6(фиг, 2 ж, з) поступаютна входы элементов И 8 и 9. Импульсы свыходов фазового детектора 7 (фиг. 2, и. к)поступают на элементы 10 и 11 И. В течение времени измерения квантующие импульсы генератора 16 чеаез селектор 12 поступают на входы элементов И 8-11, Пачки квантующих импульсов с выходов элементов И 8 и 9 поступают на суммиру 1 ащий и вычитающий входы счетчика 14, Пачки квантующих импульсов с выходов элементов И 10 и 11 поступают на суммирующий и вычитающий входы счетчика 13.Таким образом, на выходах реверсивных счетчиков 13 и 14 в цифровом коде будет формироваться информация о линейкой области измерения фазы 0 - 360, Следует отметить, чта на выходе реверсивного счетчика 14 формируется цифровое число, соответствующее измеряемому сдвигу фаз в диапазоне 0-3600, по переходам измеряемых синусаидальных сигналов в усилителях- ограничителях 4 и 5 через нуль в положительном направлении, а на выходе реверсивного счетчика 13 - в отрицательном направлении. Так как сумматором 15 производится суммирование выходной цифровой информации счетчиков 13 и 14, то очевидно, что выходная информация сумматора 15 не будет зависеть от уходов нулевых линий усилителей-ограничителей 4 и 5 из-за суммирования информации при переходах входных сигналов через нуль в усилителях-ограничителях 4 и 5 в положительном и отрицательном направлениях, Уход нулевых усилителей 4 и 5 не приводит к ошибке измерения и при измерении фазовых сдвигов, близк:,х к 0, так как в данном случае короткие импульсы, пропорциональные относительной величине ухода ат нулевых линий усилителей-ограничителей 4 и 5, формируются на перекрестных выходах фазовых детекторов 6 и 7, При этом счетные импульсы в течение длительности коротких импульсов поступают через элемент И 8 на суммирующий вход счетчика 14 и через элемент 11 на вычитающий вход счетчика 13, если абсолютный уход нулевой линии ь усилителе-ограничителе 4 больше, чем в усилителе- ограничителе 5. Если, наоборот, абсолютный уход нулевой линии в усилителе-ограничителе 4 меньше, чем в усилителе-ограничителе 5, то счетные импульсы в течение длительности коротких импульсов поступают через элемент И 10 на суммирующий вход счетчика 13 и через элемент И 9 на вычитающий вход счетчика 14. Очевидно, что как в первом, так и во втором случае в информации сумматора 15 указанные ошибки будут отсутствовать.В цифровом фазаметре повышается точность измерения фазового сдвига при флуктуациях фазы вблизи нулевого фазового сдвига за счет усреднения результатовизмерения, а также компенсации ухода нулевых линий усилителей-ограничителей за счет введения предварительной записи и регистрации ошибок с разными знаками с последующим вычитанием,Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий два усилителя-ограничителя, первый элемент И, один вход которого соединен с выходом селектора и входом делителя частоты, а выход - с первым входом первого реверсивного счетчика. вход установки которого подключен к входу триггера и шине запуска, выход делителя частоты подключен к второму входу триггера, соединенного выходом с первым входом селектора, второй вход которого соединен с выходом генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения фазового сдвига, в него введены два фазовых детектора с запоминанием знака, второй, третий и четвертый элементы И, второй реверсивный счетчик и сумматор, причем основ ые выходы усилителей-ограничителей подклюцены ко входам первого, а инверсные выходы - к входам второго фазовых детекторов 5 с запоминанием знака, выходы первого фазового детектора с запоминанием знака соединены соответственно со вторым входом первого и первым входом второго элементов И, выход второго элемента И соединен 10 со вторым входом первого реверсивногосчетчика, а выходы второго фазового детектора с запоминанием знака соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых 15 соединены соответственно с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, установочный вход которого соединен с шиной запуска, а выход - с первыми входами сумматора, вторые входы которого сое динены с выходом первого реверсивногосчетчика, а выход селектора соединен со вторыми входами второго, третьего и четвертого элементов И,1688186 Составитель М.Катановаедактор Т,Орловская Техред М.Моргентал Шарови оррек Зак роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 3706 Тираж 390 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, )К, Раушская наб., 4/5