Цифровой корреляционный фазометр

(32) ПриоритетОпубликовано 05.04.74. Бюллетень13Дата опубликования описания 04.09.74 Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам изооретеннЯ и открытий(71) Заявитель В, Д, Циделко, В. И. Кузнецов и Б. Р, Иванов Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к области электро- измерительной техники и может быть использовано при построении цифровых фазометров.Известны цифровые корреляционные фазометры, содержащие блок выделения периода, аналого-цифровые преобразователи, арифметическое устройство, выполняющее операции умножения, суммирования, возведения в квадрат, извлечения корня квадратного и деления, и блок управления. Однако отмечается наличие специализированного вычислительного устройства, сложность и низкая надежность. Кроме того, показания прибора пропорциональны не сдвигу фаз между напряжениями.Цель изобретения - упрощение, повышение надежности и точности фазометра, а также получение результата измерения, пропорционального непосредственно фазовому сдвигу синусоидальных напряжений. Это достигается тем, что фазометр снабжен ключами, интеграторами, детекторами нуля, счетчиками, схемами И, схемой ИЛИ, генератором импульсов, регистром, источником опорного напряжения и преобразователем код-аналог, причем входы устройства через ключи, интеграторы, детекторы нуля и блок управления подключены к управляющим входам ключей и детекторов нуля, к регистру, к счетчику и ко входам схем И, соединяющих генератор импульсов через счетчики и через 4Дс.,;-, я23066 регистр со входами схемы ИЛИ, выход которой через преобразователь ко-аналог, источник опорного напряжения и ключи связан со входами интеграторов, а один из входов 5 устройства через блок выделения периодаподключен к блоку управления.На чертеже представлена блок-схема фазометра.Вход Х по трем параллельным каналам со ответственно через ключ 1, интегратор 2, детектор нуля 3, через ключ 4, интегратор 5, детектор нуля 6 и через ключ 7, интегратор 8 и детектор нуля 9 подключен к блоку управления 10, Вход У через ключ 11, интегратор 15 12, детектор нуля 13 и через ключ 14, интегратор 15 и детектор нуля 16 подсоединен к блоку управления 10. Блок управления 10 соединен с управляющими входами всех ключей и всех детекторов нуля и через блок выделения 20 периода 17 - со входом Х.К блоку 10 подключены также схемы И18 - 23, регистр 24 и реверсивный счетчик 25.Генератор импульсов 26 через схему И 18, счетчик 27, схему И 19 соединен с одним 25 входом схемы ИЛИ 28, через схему И 22,счетчик 29, схему И 23 -со вторым входом схемы ИЛИ 28 и через схему И 20 подключен к счетчику 25, Выход счетчика 25 непосредственно, а также через регистр 24 свя 30 заo со входами схемы И 21, выход которо.подключен к третьему входу схемы ИЛИ 28. Выход схемы 1 ЛЛИ 28 связан с преобразователем код-аналог 30, к которому подсоединен источник опорного напряжения 31 и через ключи 32 и 33 соответственно - входы интеграторов 5 и 8, Источник опорного напряжения 31 через ключи 34 - 38 соединен соответственно со входами интеграторов 15, 8, 2, 12.Фазометр работает следующим образом.В начале периода напряжения У, подаваемого на вход Х, блок управления 10 дает комаиду на предустановку реверсивного счегчика 25, открывает схему И 20 и ключи 4, 11, 32, 34 и 36. Импульсы генератора 26, проходя через схему И 20, описывают число, предустановленное в счетчике 25. В течение времени описания предустановленного числа интеграторы 12 и 5 интегрируют напряжения Уи У. На выходе интеграторов 2, 8, 15 поддерживается нулевое напряжение сигналом с источника опорного напряжения 31.При полном описании предустановленного в реверсивном счетчике 25 числа блок управле. ния 10 закрывает ключи 4, 11, 32, 34 и 36 и схему И 20 и открывает ключи 1, 7, 14, 33 и 35. На входы интеграторов 12 и 5 подается напряжение Ую от источника опорного напряжения 31, интеграторы 2 и 15 интегрируют напряжение Уа интегратор 8 - напряжение У.В момент фиксации нуля на выходе интегратора 5 детектором нуля 6 блок управления 10 закрывает ключ 7, подключает через ключ 36 ко входу интегратора 8 опорное напряжение Уо и открывает схему И 22, На счетчик 29 поступают импульсы с частотой 10 от генератора импульсов 26 в течение времени Т, т. е, до установления нулевого уровня на выходе интегратора 8.Когда детектор нуля 13 фиксирует нуль на выходе интегратора 12, блок 10 подключает опорное напряжение Уо через ключи 32 и 36 ко входам интеграторов 2 и 8, закрывает ключи 7 и 1, открывает схемы И 18 и 20, В счетчики 25 и 27 поступают импульсы от генератора импульсов 26 до момента достижения нуля выходными напряжениями интеграторов 2 и 15. При этом число из реверсивного счетчика 25,переносится в регистр 24.В результате работы всей системы в счетчиках 25, 27 и 29 будут записаны следующиечисла: где Уд, У 1 - мгновенные значения напряжений У, и У.К = Т 011 оц 2соНа этом заканчивается первый цикл работы фазомсора, В последующих тактах фазометр работает аналогично. В конце периода Т за ,г циклов в счетчиках 27 и 29 и регистре 24 булут записаны следующие числа: х 7 К о 10 и Я, =- 1=1 2 15 После окончания периода Т блок выделе ния периода 17 через блок 10 подает команду на выполнение математической обработки результатов получаемых напряжений.Код, пропорциональный числу М 1.черезлогические схемы 23 и 28 переносится в пре образователь код-аналог 30, где он преобразуется з напряжение У 1 У,=У 0 К,Зогде К 1 - коэффициент преобразования преобразователя код-аналог 30. Это напряжение вМ;течение времениподается на вход инЛ35 егратора 5 через ключ 32, После этого блокуправления подключает ко входу интегратора 5 напряжение Ую и открывает схему 20, На счегчик 25 поступают импульсы с частотой о до тех пор, пока не срабатывает детектор ну ля 6.В счетчике 25 будет записано числоЮЖ,=Т,1, =:45 50 Код, пропорциональный числу Учерез логические схемы 21 и 28 подается в преобразователь код-аналог 30, где он преобразуется в напряжение 72 1 702 Это напряжение У 2 интегрируется в течениевремени То интегратором 5, после чего блок управления 10 открывает схемы ссИ, 20, 22 и 23. При этом на преобразователь код-аналог 60 30 поступают импульсы с частотой 1 о от генератора импульсов 26, и на вход интегратора 5 подается ступенчатонарастающее напряжениеу - 10065 разряжа 1 ощее интегратор 5.5За время разряда Тинтегратора 5 в счетчике 25 будет записано числоФ =Т, = 2 2 К ,И,г друггог:г г-гЧисло Учерез логические схемы 21 и 28 поступает на преобразователь код-аналог, на выходе которого появится напряжениеу - , О уНа интегратор 5 через ключ 35 подается опорное напряжение Уо в течение времени ЛхДо, после чего интегратор разряжается напряжением У, поступающим от преобразователя код-аналог 30 через ключ 32. Число, записанное в счетчике 25 за время разряда Тл интегратора 5, будет пропорционально косинусу угла сдвига между напряжениями,Ч,. н Уи не будет зависеть от опорного напряжения Уо:Ж соз.= Т, =гхг гугг=1л лК, 2 К , У.гг:1 г:гЧисло МСозр переносится в регистр 24 и преобразователь код-аналог, и прибор выполняет операции возведения в степень числа 1 х 1 соз р путем а-кратного интегрировнаия.На интегратор 5 через ключ 32 подается напряжение с преобразователя код-аналогУ, =-К, У, Юсовв течение времени Тзатем во время разряда интегратора 5 напряжением Уо в течение времени Т 5 через ключ 33 на интегратор 8 подается напряжение У,. После этого в течение времени Т, напряжение У, интегрируется интегратором 5, а интегратор 8 разряжается напряжением Ьо. Время разряда Т, интегратора 5 будет пропорционально третьей степени напряженияВ течение времени Т, на счетчик 25 поступают импульсы от генератора 26, которые20 суммируются с числом Лгсоз р, записанным в регистре 24.Лналогично выполняется пятая и т. д, степень числа Лсоз сг, причем число степеней определяется требуемой точностью измерения угла сдвига о.После вычисления суммы всех степеней ряда блок управления 10 предустанавливает в счетчике 25 число, пропорциональное в , из2которого вычитается число, записанное в регистре 24. При этом показания счетчика 25 будут пропорциональны гр.Таким образом, при значительном упрощении схемы фазометра повышается надегкность и точность вычисления угла сдвига фаз между входными сигналами и значительно расширяются функциональные возможности прибора.Предмет изобретения Цифровой корреляционный фазометр, содержащий параллельные каналы аналого-цифрового преобразователя, блок управления и 25 блок выделения периода, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения, повышения надежности и точности фазометра, а также получения результата измерения, пропорционального фазовому сдвигу синусоидальных на;50 нр 51 женнй, он снаожен кл 10 чами, Входы которых подключены к источникам входных сигналов, а выходы через интеграторы, детекторы нуля - к блоку управления, соединенному с управляющими входами всех ключей и всех 35 детекторов нуля, а также через блок выделения периода - с одним из источников сигнала, причем выход блока управления связан с тремя параллельно включенными каналами, состоящими из последовательно соединенных 40 схемы И, счетчика и второй схемы И,один из входов вторых схем И подключен к выходу блока правлеия, первый выход счетчика одного нз каналов непосредственно, а второй через резистор, подклоченный ко 45 второй схеме 11 этого канала, соединены совходами всех схем И, а выходы вторых схем И через схемы ИЛИ, преобразователь код-аналог, источник опорного напряжения подключены ко входам соответствующих 50 ключей, причем выход генератора импульсовсвязан со вторыми входами первых схем И.Т писно ипография, пр. Сапунова аказ 24478ЦНИИИ Изд. Мз 71 сударственного комитет по делам изобретений Москва, Ж, РаушскаСов отк наб аж 678а Министров СССытиид. 45