Цифровой фазометр

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -0 01 й 2 нный кбмитеССР изобретений крытий Государст оо делаи Опубликовано 3 Дата опубликов 53) УДК 621. 317. 78(54) ЦИФРОВОЙ ФЛЗОИЕТ Изобретение относится к цифровойизмерительной технике и может бытьиспользовано для определения фазовыхарактеристик четырехполюсников всистемах автоматического управленияи регулирования, в том числе на инфранизких частотах,В настоящее время для измеренияугла сдвига фаз широкое применениеполучили цифровые фазометры,Принцип построения цифровых фазометров в диапазоне инфранизких частот основан на изме, ении интерваловвремени между одноименными точкамиперехода исследуемых сигналов черезнулевой уровень. При этом время измерения фазового сдвига изменяется в зависимости от периода исследуемых сигналов,Если за время междуименными переходами чвенных значений исследподсчитано М, то измерфаз составляет х 5 двумя одноерез нуль мгноуемых сигналов яемый сдвиг х импульсо частота сч где н - круговая част 0.0381, Бюллетень Ко 12 ния описания 300381 При исследовании реальных системавтоматического управления на инфранизких частотах возможно появлениепостоянной составляющей в выходныхсигнала, что обусловлено особенностьюпостроения схем и спецификой их работы. Постоянная составляющая вноситпогрешность в измерение сдвига фаз,которая зависит от величины постоянной составляющей по отношению к амплитуде измеряемого сигнала. Для повышения точности замера сдвига фазнеобходимо измерять и учитывать этупогрешность.Известен цифровой фазометр, позволяющий измерять сдвиг фаз в инфранизком диапазоне частот с учетом погрешности, вносимой наличием постоянной составляющей, содержащий форми- О рователи.импульсов, регистраторы максимума:1 сследуемых напряжений, генератор эталонных частот, умножительчастоты, электронный ключ, регистрирующее устройство 1.Известен также генератор-фазометр инфранизких частот, содержащийнуль-органы, определяющие моментыперехода измеряемых сигналов черезнуль, инверторы, ключи, схемы ИЛИ, О триггеры управления, реверсивныйсчетчик, инфранизкочастотный генератор (2 ,Недостатком известных устройствявляется сложность схемы, наличиебольшого количества элементов, чтоснижает надежность устройства. Крометого, в известных устройствах недостаточная точность измерения.Цель изобретения - повышение надежности и точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в фазометр, содержащий два .нуль-органа, соединенные своими входами с первыми двумя входами фаэометра, а выходами - со входами двухэлементов НЕ и с первыми входами двухпервых элементов И, вторые входы которых подсоединены к выходу третьегоэлемента И, подключенного первымвходом к третьему входу фазометра,а вторым - к выходу триггера пуска,содержащий также два элемента ИЛИ, 2 Опервый из которых своими входами соединен с выходами первых двух элементов И, а выходом - со входом счетчика и триггер управления, введены дватриггера и четыре дополнительных эле- рмента И, первый из которых своимивходами соединен с выходами элементов НЕ и с третьими входами первыхдвух элементов И, а выходом - совходом триггера управления и со вторым входом второго дополнительногоэлемента И, первый вход которого объединен с третьим входом третьегоэлемента И и со вторыми входами третьего и четвертого дополнительныхэлементов И, подключенных первымивходами ко второму входу первого злемента ИЛИ, а третьими - к нулевым выходам введенных триггеров, единичныевыходы которых соединены через второй элемент ИЛИ с третьим входом второго дополнительного элемента И, аединичные входы - с выходами третьего и четвертого дополнительных элементов И, при этом выход второгодополнительного элемента И соединенсо входом триггера пуска, а выходомфазометра является выход первого извведенных триггеров.На фиг,1 приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства; нафиг,.2 - графики, поясняющие работуустройства.Цифров й фазометр содержит входы1,2 и 3, нуль-органы 4 и 5, триггерпуска б, элементы НЕ 7 и 8, элементыИ 9-15, элементы ИЛИ 16 и 17, триггер 55управления 18, триггеры 19 и 20, счетчик 21 и выход 22,Устройство работает следующим образом.Перед началом измерения подается бокоманда "Установка нуля" (У.О) нанулевые входы триггера пуска 6, триггера управления 18, триггеров 19 и20 и счетчика 21. При этом счетчик21 обнуляется, а все укаэанные триг геры устанавливаются в нулевое положение: на нулевых выходах (отмеченыточкой)- высокий потенциал, а наединичных выходах - низкий потенциал.Все элементы И срабатывают при наличии на всех входах высоких потенциалов, В исходном состоянии всеуказанные элементы И закрыты и насчетчик 21 не поступают импульсысчета, которые подаются на вход 3.Предположим, что входной сигнална входе 1 опережает по фазе сигнална входе 2. После выдачи сигнала У,Осхема приводится в исходное состояние,при этом с нулевого выхода триггера пуска б высокий потенциал поступает на вход элемента И 9, В моментвремени с 2 (фиг.2) на входы элемен 1 2та И 12 подаются высокие потенциалыс элементов НЕ 7 и 8, элемент И 12срабатывает и опрокидывает триггеруправления 18 в единичное положение,при этом высокий потенциал с егоединичного выхода поступает на входыэлементов И 13, 14 и 15. Однако только элемент И 9 срабатывает, и импульсы счета с ее выхода поступают навходы элементов И 10 и 11.В момент времени с 2 1 з на входы элемента И 10 подаются вйсокие потенциалы, он открывается и импульсы счетапоступают через элемент ИЛИ 16 насчетчик 21 и непосредственно на входэлемента И 14, который уже подготовлен к срабатыванию высокими потенциалами на выходах триггеров пуска 18и триггера 20. Импульсы счета с выхода элемента И 14 поступают на единичный вход триггера 19, которыйопрокидывается в единичное положение.Низкий потенциал с нулевого выхода триггера 19 поступает на входэлемента И 15 и закрывает его, а высокий потенциал с единичного выходатриггера 19 поступает через элементИЛИ 17 на вход элемента И 13, а также непосредственно на выход 22, Высокий потенциал на выходе 22 свидетельствует о том, что сигнал на входе 1 опережает по фазе сигнал навходе 2.В момент времени г 4на входыэлемента И 11 подаются высокие потенциалы, он открывается и импульсысчета поступают через элемент ИЛИ 16на счетчик 21 и на вход элемента И 15,который находится в закрытом состоянии и не пропускает импульсы на входы триггера 20,В момент временина входыэлемента И 12 подаются высокие потенциалы, он срабатывает. При этом подтверждается единичное состояние триггера управления 18, а также сигналс выхода элемента И 12 поступает навход элемента И 13. С выхода его сигнал поступает на единичный входтриггера пуска б, который опрокиды817 б 05 Формула изобретения вается в единичное положение. Низкийпотенциал с его нулевого выхода поступает на вход элемента 9 и закрывает его.На этом процесс измерения заканчивается, Повторное измерение возможнс 1лишь после выдачи сигнала У.О,В случае, если сигнал на входе 2опережает по фазе сигнал на входе 1,схема работает аналогичным образом,однако при этом .вначале срабатываетэлемент И 11, а затем элемент 10,что приводит к срабатыванию триггера 20 вместо триггера 19. В этом случае наличие на выходе 22 низкогопотенциала свидетельствует о том, чтосигнал на входе 2 опережает по фазе 15сигнал на входе 1,Предлагаемый цифровой фазометртакже, как и известный генератор-фазометр инфранизких частот, позволяетизмерять сдвиг фазы синусоидальных 2 цсигналов с учетом погрешности, вносимой наличием постоянной составляю"щей в исследуемом сигналеОднакопредлагаемое устройство имеет меньшеэлементов, более. простую структуру,что позволяет повысить надежностьустройства. Кроке того, предлагаемоеустройство позволяет определять знаки модуль фазового сдвига с большейточностью.30 Цифровой фаэометр,содержащий два нуль-органа, соединенные своими входа- З 5 ми с первыми двумя входами фаэометра, а выходами - со входами двух элементов НЕ и с первыми входами двух первых элементов И, вторые входы которых подсоединены к выходу третьего 4 О элемента И., подключенного первым входом к третьему входу фазометра,а вторым - к выходу. триггера пуска,содержащий также два элемента ИЛИ,первый из которых своими входамисоединен с выходами первых двух элементов И, а выходом - со входомсчетчика, и триггеруправления,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности и точности измерения, в него введены дватриггера и четыре дополнительныхэлемента И, первый из которых свои"ми входами соединен с выходамиэлементов НЕ и с третьими входамипервых двух элементов И, а выходом -со входом триггера управления и совторым входом второго дополнительного элемента И, первый вход которогообъединен с третьим входом третьегоэлемента И и со вторыми входами третьего и четвертого дополнительныхэлементов И, подключенных первымивходами ко второму входу первого элемента ИЛИ, а третьими - к нулевымвыходам введенных триггеров, единичные выходы которых соединены черезвторой элемент ИЛИ с третьим входомвторого дополнительного элемента И,а единичные входы - с выходами третьего и четвертого дополнительныхэлементов И, при этом выход второгодополнительного элемента И соединенсо входом триггера пуска, а выходомфаэометра является выход первого извведенных триггеров. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР 9 311214, кл. С 01 В 25/00, 1970.2. Авторское свидетельство СССР 9 422322, кл, С 01 В 25/00, 1972.817605 Рие. Составитель А.Старостинктор Н.Безродная Техред М,Рейвес Корректор С.Шекма Подписное ака илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. тная,1338/59 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж