Коммутационный фазометр

Союз Советскнх СоцнаннстнческнРеспубпнк Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.В. Масло Гри гор ьян, В.Т. КондраЮ.А. Скрипник(71) 3 а явите 54) КОММУТАЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР которой обусловлена изменением частоты коммутации при изменении частоты исследуемых сигналов. Для увеличения быстродействия предложено выделение фаэовой информации производить путем стробирования выходного напряжения Фазового детектора в конце каждого такта (полупериода частоты коммутации) .Известно также устройство, содержащее коммутатор, управляемый формирователем коммутационных интервалов, состоящим иэ дискриминатора, трехвходовой схемы И двух одновибраторов и триггера., линейный фазовый детектор, амплитудно-импульсный модулятор, одновибратор - Формирователь строб-импульсов, блок вычитания сигналов и регистрирующее устройство, причем вход дискриминатора Формирователя коммутационных интервалов подключен к одному из входов фаэометра, выход линейного фазового детектора, входы которого непосредственно и через коммутатор подключены ко входам фазометра, подключен ко входу амплитудно-импульсного модулятора, ко второму входу которого подключен выход формирователя строб-импульсов, подключенного входом к выходу первого тра являерений,выходных димост ь . 30 Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при построении быстродействующих измерителей Фазовыхсдвигов между двумя гармоническими 5 сигналами, изменяющимися в широком частотном диапазоне, работающихв условиях действия периодических, в частности сетевых, помех.Известен коммутационный Фаэометр, 1 О содержащий коммутатор, линейный Фазовый детектор, управляющий триггер и дискриминатор, причем фазовыйдетектор соединен с источниками входных сигналов непосредственно и через коммутатор, который по двух входах подключен к управляющему триггеру и к синхронному детектору, связанный с избирательным усилителем частоты коммутации и регистрирующим 20 устройством, в которых для уменьшения влияния переходных процессов, обусловленных периодической коммутацией исследуемых сигналов, частота коммутации синхрониэируется одним иэ ис следуемых сигналов 11)Недостатком такого фазомебольшая погрешность измвозникающая при перестройкензбнрательных цепей, необхоодновибратора формирователя коммутационных интервалов, а выход амплитудно-импульсного модулятора подключен через блок вычитания к регистрирующему устройству 12.Недостатком этого устройства является значительная случайная погрешность измерения, обусловленная помехами и наводками, наложенными на выходное напряжение фазового детектора.Цель изобретения - уменьшение 1 О случайной погрешности измерения фазовых сдвигов за два такта коммутацииПоставленная цель достигается тем, что в коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, подключенный к 15 клеммам входных сигналов и управляемый формирователем коммутационных интервалов, состоящим из дискриминатора, соединенного с одной из клемм входного сигнала, трехвходового эле,мента И, двух одновибратОров, выходы каждого из которых подсоединены к первому и второму входам трехвходового элемента И, и триггера, соединенного пО входу с выходом трехвходового элемента И, а по выходам - с коммутатором и с первым одновибратором, выход пЕрвого одновибратора и вход второго одновибратора объединены, а выход дискриминатора соединен с третьим входом трехвходового элемента И, содержащий также Фазовый детектор, соединенный одним входом непосредственно с клеммой входного сигнала, а другим - через коммутатор, последовательно соединенные амплитудно- З 5 импульсный модулятор, блок вычитания сигналов и регистрирующий блок и формирователь строб-импульсов, подключенный к амплитудно-импульсному модулятору, введены интегратор, управля емый введенным формирователем интервалов интегрирования и включенный между Фазовым детектором и амплитудно- .импульсным модулятором, а также достигается тем, что формирователь интервалов интегрирования состоит из дискриминатора, подключенного к источнику питания, одновибратора, Формирователя коротких импульсов, трехвходового элемента И, триггера со счетным входом и триггера с раздельными входами, причем трехвходовый элемент И соединен одним входом с выходом одновибратора, другим - с выходом дискриминатора и третьим - с выходом триггера с рездельными вхо дами, Один из которых соединен с выходом. Формирователя коротких импульсов, а другой - с выходом формирователя строб-импульсов, при этом счетный вход триггера подключен к выходу трехвходового элемента И, а выходы его один - к входу интегратора и входу формирователя строб-импульсов, другой - к входу олновибратора, входформирователя коротких импульсов соединен с выходом первого одновибратора формирователя коммут ацион ных интер э алоэ .фун кционал ьная схема устройства приведена на чертеже,фазометр содержит коммутатор 1,Фазовый детектор 2, интегратор 3,амплитудно-импульсный модулятор 4,формирователь 5 строб-импульсов,блок 6 вычитания сигналоэ, регистрирующий блок 7, Формирователь 8 коммутационных интервалов, состоящийиз дискриминатора 9, трехвходовогоэлемента И 10, триггера 11, первогои второго одноэибраторов 12 и 13,Формирователь 14 интервалов интегрирования, состоящий из формирователя 15 коротких импульсов, триггера 16 с раздельными входами, трехэходового элемента И 17, дискриминатора 18, триггера 19 со счетным входом, одновибратора 20,Принцип действия фазометра следующий,Исследуемые сигналы Ц и Ц поочередно с частотой коммутации подключаются к Фазовому детектору 2, Приэтом, в один такт коммутации к фазовому детектору 2 подключаются сигналы П и Ц, а в другой такт наоба входа фазового детектора 2 подается сигналВ результате коммутации на выходе фазового детектора 2 выделяетсяимпульсное напряжение с амплитудой,пропорциональной сдвигу фаз междусигналами Ц и Ц 2, изменяющеесяс частотой коммутации.Выходное напряжение Фазового детектора 2 поступает на интегратор3, на выходе которого Формируетсяпоследовательность пилообразных сигналов. Интегрирование выходного напряжения фазового детектора 2 осуществляется с задержкой (на время переходного процесса) относительно момента переключения исследуемых сигналов и происходит в каждом такте коммутации в течение одногои того жеинтервала времени.В конце каждого такта интегрирования амплитудо-импульсным модулятором4, на импульсный вход которого в определенный момент времени поступает короткий строб-импульс с Формирователя5, осуществляется стробирование выходного напряжения интегратора 3,Очевидно, что разность амплитуд двухсоседних выходных импульсоэ модулятора 4 пропорциональна сдвигу Фазмежду исследуемыми сигналами.В блоке 6 вычитания сигналовпроизводится выделение информации офазовом сдвиге и преобразование еев Форму, удобную длярегистрации.Обработка информации э блоке 6 производится за два такта коммутаци эцифровой или аналоговой Форм732761 20 1, Коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, подключенный кклеммам входных сигналов и управляемый формирователем коммутационныхинтервалов, состоящим из дискриминатора, соединенного с одной из клеммвходного сигнала, трехвходового элемента И, двух одновибраторов, выходыкаждого из которых подсоединены кпервому и второму входам трехвходового элемента И, и триггера, соединенного по входу с выходом трехвходового элемента И, а по выходам - с коммутатором и с первым одновибратором,выход первого одновибратора и вход второго одновибратора объединены с третьим входом трехвходового элемента И, содержащим также фазовый детектор, соединенный одним входом непосредственно с клеммой входного сигнала, а другим - через коммутатор, последовательно соединенный амплитудно-импульсный модулятор, блок вычитания сигналов и регистрирующий блок и формирователь строб-импульсов, подключенный к амплитудно-импульсному модулятору, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения случайной погрешности измерения фазовых сдвигов, он снабжен интегратором, управляемым введенным формирователем интервалов интегрирования и включенным между фазовым детектором и амплитудно-импульсным модулятором.2, Коммутационный фазометр, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь интервалов интегрирования 50 Формирование управляющих сигналовв предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом.Короткие импульсы с выходадискриминатора 9, соответствующие моменту перехода одного из исследуемыхсигналов (У ) через нуль поступаютна элемент И 10, открытую в начальныймомент времени по двум другим входам,что позволяет одному из импульсовпройти на счетный вход триггера 11 (Ои опрокинуть его в противоположноесо сто я ние .Перепад напр яжени я с одного и зплеч триггера 11 опрокинет в неустойчивое состояние на время задержки одновибратор 12, после чего дальнейшеепрохождение импульсов через элементИ 10 прекратится.Через время задержки одновибратор 12 возвратится в исходное состояние и запустит одновибратор 13и формирователь 15 коротких импульсов. Выходным сигналом одновибратора 13 элемент И 10 будет поддерживаться в закрытом состоянии, а выходной сигнал формирователя 15 установит 25триггер 16 в единичное состояние.С этого момента времени ранее закрытый элемент И 17 открывается и импульс с выхода дискриминатора 18,соответствующий моменту перехода через нуль напряжения помехи, пройдетна счетный вход триггера 19 и опрокинет его в единичное состояние. Перепад напряжения с выхода триггера 19опрокинет в неустойчивое состояниена время интегрирования одновибратор 20, после чего дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 17прекратится.Через время интегрирования одновибратор 20 возвратится в исходное 40состояние, элемент И 17 снова откроется и очередной импульс с выходадискриминатора 18 возвратит триггер19 в исходное (нулевое) состояние.Перепад напряжения с выхода триггера 4519 запустит формирователь 5, выходной короткий импульс которого установит триггер 16 в исходное (нулевое)состояние. После этого с некоторойзадержкой возвратится в исходноесостояние одновибратор 13, время задержки одновибратора 13 выбираетсянесколько больше времени задержкиодновибратора 20, и к элементу И 10снова будет приложено открывающеенапряжение.Очередной импульс дискриминатора9 поступит на счетный вход триггера 11 и опрокинет его в исходноесостояние. Одновибратор 1 2 снова перебросится в неустойчивое состояние бОи весь процесс формирования управляющих сигналов повторится,Таким образом, управляющие сигналы в предлагаемом устрсистве определенным образом синхронизированы другб 5 относительно друга одним из исследуемых сигналов и сигналом помехи.При этом в каждый полупериод частоты коммутации укладывается целое число периодов исследуемых сигналов, а в каждый интервал интегрирования целое число периодов сигнала помехи. Кроме того интегрирование начинается с задержкой на время переходных процессов, а стробирование выходного сигнала интегратора 3 осуществляется в конце каждого такта коммутации.Это позволяет стабилизировать переходный процесс, о,условленныи коммутацией исследуемых сигналов, и одновременно уменьшить влияние помех и ее гармоник, поскольку интегрирование при этих условиях обеспечивает максимальное сглаживание адцитивных помех и наводок, что в конечном итоге в значительной степени уменьшает случайную погрешность измерения.Применение настоящего фазометра особенно эффективно в диапазоне частот 10 Гц - 1 кГц, поскольку весь цикл измерения, состоящий из двух тактов коммутации, составляет не более 1-2 с. Формула изобретения732761 Составитель А. СтаростинаМакаревич Техред Э.Чужик Корректор Ю. Иакэренк едакт аж 1019 рственного обретений Ж, Рауш Подпи снкомитета СССРи открытийская наб., д. каз 155 И Госудаделам изМосква,ЦНИИ п 130354/5 филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,состоит из дискриминатора, подключенного к источнику питания, одновибратора, формирователя коротких импульсов, трехвходового .элемента И, триггера со счетным входом и триггерас раздельными входами причем трехвходовый элемент И соединен однимвходом с выходом одновибратора,другим - с выходом дискриминатора, атретьим - с выходом триггера с раздельными входами, один из которыхсоединен с выходом формирователя коротких импульсов, а другой в . с выходом формирователя строб-импульсов,при этом счетный вход триггера подключен к выходу трехвходового элемента И, а выходы его один - к входу интегратора и к входу формирователя строб-импульсов, другой - к входу одновиб 6 атора, вход формирователя 5 коротких импульсов соединен с выходомгервого одновибратора формирователя коммутационных интервалов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 356588 кл. С 01 Я 25/00, 1975,2, Авторское свидетельство СССР Ф 571770, кл. 6 01 В 25/00, 1976,