Цифровой фазометр мгновенных значений

)М 01 Я 25/08 ооудорстоеннын номнт СССР но делам изооретеннй и открытийата опубликования описания 30, 09. 79(72) Авторы изобретения Вешкурцев и В. Г. Гладило Омски 1) Заявитель технический инсти(54 ОВОЙ В известном фазометре мгновенныхзначений имеет место низкая точностьизмерения эа счет большой погрешностидискретности, которая особенно заметнапри измерении малых фазовых сдвигов.5Причем простое дополнение известногофазометра схемой расширения импульсовне позволит одновременно повысить точность измерения и сохранить полный диапазон измерения фазовых углов.Цель изобретения заключается в повышении точности измерения малых фазовыхуглов при сохранении диапазона измерений.Йостигается это благодаря гому, чтов цифровой фазометр, содержащий формирователь, связанный с последовательносоединенными по одному входу двумя вентилями и с блоком управления, которыйвыходом соединен с триггером управленияи с первым суммируюшим счетчиком, эталонный генератор, подсоединенный к втоую- рому входу первого вентиля, блок сравнения кодов двух суммирующих счетчиков,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованопри измерении как мгновенных значенийфазовых сдвигов, так и статистическиххарактеристик флуктуаций фазы сигналов,Известен фазометр с время-импульсным преобразованием, содержащий формирователь интервала времени, эталонныйгенератор, цепочку, состоящую иэ последовательно включенных управляемыхвентилей, счетчик импульсов и регистрирующее устройством 1.Однако такой фазометр обладает недостаточной точностью измерений.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является цифровойфазометр мгновенных. значений, содержащий формирователь, блок управления, цепочку, состоящую из последовательновключенных управляемых вентилей, эталонный генератор, регистрирующее устройство, триггер управления, связанныйсо схемой сравнения кодов двух суммирщих счетчиков импульсов 21,ТР МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕН3 68741у которых младшие декады отделены отстарших элеменгами ИЛИ, связанный свсими входами с выходами указанных счетчиков, а выходом - с вторым входомтриггера управления, подключенного выходом с вторым входом второго вентиля,выходы первого и второго вентилей соединены с элементами ИЛИ первого и второго суммирующих счетчиков, а выходвторого суммирующего счетчика подклю Очен к регистрирующему устройству, введены два дополнительных вентиля, расширитель импульсов, делитель частоты надва, триггер каналов, ключ и дешифратор,через который выходы старших декад пер 15вого суммирующего счетчика подсоединены к раздельному входу триггера каналов,причем к другому входу указанного триггера подключен выход делителя частотына два, связанный своим входом с выхо 20дом ключа, один из входов которого подключен к блоку управления и к входу первого суммирующего счетчика, а другойк выходу триггера каналов и к третьимг 5входам первого и второго вентилей, а также первый дополнительный вентиль соединен с первым и вторым входами с эталонным генератором и расширителем импульсов, а третьим - с третьим входом вто 30рого дополнительного вентиля, а входомрасширителя импульсов и с вторым выходом триггера каналов, при этом выходпервого дополнительного вентиля подключен к входу младшей декады первого сум 35мирующего счетчика и к первому входувторого дополнительного вентиля, второйвход которого связан с выходом триггерауправления, а выход - с входом младшейдекады второго суммирующего счетчика,40при этом второй вход расширителя импульсов соединен с выходом формирователя,Кроме того, расширитель импульсов состоит из двух триггеров, соединенных между собой по двум входам и с выходом45алемента ИЛИ, од. я из входов которогоподключен к выходу алемента И, два входа которого связаны с выходами первогои второго генераторов, подсоединенныхк выходам обоих триггеров,На чертеже представлена структурнаясхема цифрового фазометра мгновенныхзначений,Цифровой фазометр мгновенных значений содержит формирователь 1, блок управления 2, аталонный генератор 3, вентили 4 и 5, триггер управления 6, суммирующие счетчики 7 и 8 у которых младшие декады отделены от старших с помоО 4шью элементов l11, блок сравнения кодов 9, регистрирующее устройство 10, расширитель импульсов 11, дополнительные вентили 12 и 13, триггер каналов 14, дешифратор 15, делитель частоты на два 16, ключ 17.Расширитель импульсов 11 состоит из триггеров 18 и 19 генераторов 20 и 21 элемента совпадения 22 и элемента сборки 23. Нулевой потенциал обозначим логическим нулем лог. 0), авысокийпотенциал-логической единицей (лог, "1).В исходном состоянии, когда на входы фазометра сигналы не поступают, лог, "О" с выхода формирователя 1 закрывает вентиль 4, а лог, "0" с выхода расширителя импульсов 11 закрывает вентиль 12, Кроме того, вентили 4 и 5 закрыты лог. 0" с прямого выхода триггера каналов 14, с инверсного выхода которого лог, "1" готовит к открытию вентили 12 и 13 и через элемент 23 устанавливает расширитель 11 в рабочее состояние, В суммирующие счетчики 7 и 8 записано число, равное нулю, Как результат атого на выходе блока сравнения кодов 9 присутствует лог. "1, которая воздействует на триггер управления 6, Лог. " 1" с выхода триггера управления 6 подготавливает к открытию вентили 5 и 13. Следовательно, в исходном состоянии к работе подготовлены вентили 1 2 и 13 и расширитель 11.При поступлении исследуемого сигнала и опорного колебания на входы формир вателя 1, на выходе последнего появляется импульс. Этот импульс включает в работу расширитель 11. Импульс с выхода расширителя 11 открывает последовательно включенные вентили 12 и 13. Через открытые вентили 12 и 13 импульсы генератора 3 подсчитываются вначале младшими, а затем старшими декадами счетчиков 7 и 8, Если значение мгновенного фазового сдвига укладывается внутри выбораиного диапазона 0-10, то импульс на выходе дешифратора 15 не появляется.Следовательно, триггер 14 не изменяет своего состояния и держит закрытым ключ 17, Импульсы с выхода блока управления 2 на вход делителя частоты 16 не поступают. За счет расширения в К раэ импульса, пропорционального мгновенному фазовому сдвигу, в первом режиме работы фазометра в К раз будет снижена погрешность дискретности.Рассмотрим второй режим работы фазометра, когда значение мгновенного фа эового сдвига шихопит за пределы диапазона 0-10 . Первоначально работа фазометра строго ипентичйа ранее рассмотренному случаю, Дальнейший принцип действия фазометра сводится к нижеследуюшему. Квк только на выходе дешифратора 15 появится импульс, триггер 14 перейдет в другое устойчивое состояние и откроет ключ 17, Одновременно лог. фОф с инверсного выходе триггера 14 закрыва ет вентили 12 и 13 и через элемент 23 возвращает расширитель 11 в исходное состояние, а лог. 1" .с прямого выхода триггера 14 открывает вентили 4 и 5, Через открытые вентили 4 и 5 импульсы генератора 3 поступают прямо в старшие декады счетчиков 7 и 8. Однако можетоказаться, что к моменту переключения каналов импульс с выхода формирователя 1 уже исчез, Тогда запись импульсов в старшие декады счетчиков 7 и 8 не производится. Очередной импульс с выхода блока управления 2 устраняет неправильный результат измерения и регистрируется делителем 16;25Следующий импульс с выхода формирователя 1, минуя расширитель 11, который закрыт лог. "0" с инверсного выходатриггера 14, открывает последовательно. включенные вентили 4 и 5, Через открытыезо вентили 4 и 5, импульсы генератора 3 поступают прямо в старшие декады счетчиков 7 и 8, При этом импульс с выхода дешифрвтора 15 только подтверждает состояние триггера 14, За счет выключения расширителя импульсов 11 погрешность . дискретности во втором режиме работы фазометра будет в К раз больше, чем в первом режиме, но диапазон измерения40 больших углов остается без изменений. Очередной импульс с выхода блока управления 2 через открытый ключ 17 и делитель 16 возврвшает триггер 14 в первоначальное состояние. После этого ре 41 жимы работы фазометра повторяются,Таким образом, фазометр обеспечивает повышение точности измерения малых фазовых сдвигов при одновременном сохранении диапазона измерения больших углов, Причем переключение пределов фвзометра происходит автоматически,Предлагаемый цифровой фазометр мгновенных значений выгодно отличается от прототипа, так как обладает повышенной точностью измерения любых малых (1-10, 10-20 и т. д.) фазовых сдвигов. Так, например, если принять коэффициент расширения импульсов К = 10, то погреш-. 10 6ность дискретности будет снижена в 10 раэ. Причем выбор пиапвзона с повышенной точностью измерения происходит в фаэометре автоматически и не вызывает никаких затрат времени со стороны оператора.Формула изобретения1. Цифровой фазометр мгновенных значений, содержаший формирователь, связанный с последовательно соединенными по одному входу двумя вентилями и с блоком управления, который выходом соединен с триггером управления и с первым суммирующим счетчиком, эталонный генератор, подсоединенный к второму входу первого вентиля, блок сравнения кодов двух суммирующих счетчиков, у которых младшие декады отделены от старших элементами ИЛИ, связанный своими входами с выходами указанных счетчиков, а выходомс вторым вХодом триггера управления, подключенного выходом с вторым входом второго вентили, выходы первого и второго вентилей соединены с элементами ИЛИ первого и второго суммирующих счетчиков, а выход, второго суммирующего счетчика подключен к регистрирующему устройству, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения малых фазовых углов при сохранении диапазона измерений, в него введены два дополнительных вертиля, расширитель импульсов, делитель частоты нв два, триггер каналов, ключ и дешифратор, через который выходы старших декад первого суммируюшего счетчика подсоединены к раздельному входу триггера каналов, причем к другому входу указанного триггера подключен выхоп делителя частоты на два, связанный своим входом с выходом ключа, один из входов которого подключен к блоку управления и к входу первого суммируюшего счетчика, а другой - к выходу триггера каналов и к третьим входам первого и второго вентилей, а также первый дополнительный вентиль соединен с первым и вторым входами с эталонным генератором и расширителем импульсов, а третьим - с третьим входом второго дополнительного вентиля, а входом расширителя импульсов и со вторым выходом триггера каналов, при атом выход первого дополнительного вентиля подключен к входу младшей декады первого суммируюшего счетчика и к первому входу второго дополни687410 Составитель А. Старостинаедактор Е. Гончар Техред И, АсталошКорректо ват вказ 5572/43 Тираж 1090 Подписн ЦНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д.ивл ППП фПатент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 тельного вентиля, второй вход которого связан с выходом триггера управления, а выход - с входом младшей декады второго суммирующего счетчика, при этом второй вход расширителя. импульсов соединен с выходом формирователя.2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а н. ш и й с я тем, что расширитель импульсов состоит из двух триггеров, соединенных между собой по двум входам и с вы ходом элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу элемента И,два входа которого связаны с выходамипервого и второго генераторов, подсоединенных к выходам обоих триггеров. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 296053, кл. 6 01 Я 25/00, 1969.2, Заявка % 2144261/21кл. 5 01 Я 25/08, от 16,06.75, покоторой принято положительное решениео выдаче авторского свидетельства.