Цифровой фазометр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик Я 1(22) Заявлено 20.11. 80 (21)3007214/18-21 51 М. КЛ.З с присоединением заявки Мо С 01 Н 25/00 Государственный коиитет СССР но делаи изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 15.0682,Бюллетень Мо 22 Дата опубликования описания 15.06,82(54) ЦИФРОВОИ ФАЗОИЕТР Изобретение относится к фазометрии и может найти применение при создании устройств для измерения сдвига Фаз гармонических сигналов в присутствии помех.Известно устройство для измерения мгновенных фазовых сдвигов, содержащее два канала, каждый из которых содержит высокочастотные ключи, низкочастотный Фазометр, секционированную линию задержки, регистр и генератор 11.Однако это устройство не позволяет измерять усредненный сдвиг Фаз.Наиболее близким к изобретению является цифровой фазометр, содержащий два Формирователя, выходами соединенные со входами триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента совпадения, ко второму входу которого подключен генератор импульсов, выход которого соединен со входом делителя частоты, выход которого соединен со входом второго триггера, последовательно соединенным со вторым элементом совпадения и электронным счетчиком, ко второму входу второгоэлемента совпадения подключен выход первого элемента совпадения 1,21,Однако известный цифровой фозометримеет недостаточную точность измерения разности фаз гармонических сигналов в присутствии помех. Это объясняется тем, что воздействие помех насигнал приводит к значительному смещению моментовперехода сигналов через нулевой уровень,10 Цель изобретения - повышение точности измерения разности фаз гармонического сигнала в присутствии помех.Указанная цель достигается тем,что в цифровой фазометр, содержащий15 первый и второй формирователи, триггер, первый вход которого подключенк выходу первого формирователя, авторой вход - к выходу второго формирователя, элемент совпадений, первый вход которого подключен к выходу триггера, генератор образцовойчастоты, выход которого подключенко второму входу элемента совпадений, блок пересчета и сумматор, уп 25 равляющий вход которого подключенк выходу блока пересчета, введеныстатистический анализатор длительностей импульсов и формировательзаднего фронта, входы которых объе 30 динены и подключены к выходу триг 935818гера, а также селектор импульсов по длительности, подключенный первым сигнальным входом к выходу элемента совпадений, вторым сигнальным входом - к выходу статистического анализатора длительностей импуль" сов, управляюцим входом - к выходу формирователя заднего фронта, перным выходом - ко входу сумматора, а вторым выходом - ко входу блока пересчета. Кроме того, селектор импульсов по длительности содержит счетчик импульсов, блок сравнения, элемент задержки. и блок перезаписи, причем вход счетчика импульсов является первым сигнальным входом селектора импульсов по длительности, первая группа входов блока сравнения подключена к выходам счетчика импуль" сов, вторая группа входов является вторым сигнальным входом селектора импульсов по длительности, управляюций вход - управляюцим входом селектора импульсов по длительности, элемент задержки подключен входом к входу блока сравнения, а выходом - ко входУ Сброс счетчика импульсов, блок перезаписи подключен сигнальными входами к выходам счетчика импульсов, а управляющим входом к выходу блока сравнения, выходы блока перезаписи являются первым выходом селектора импульсов по длительности, а выход блока сравнениявторым выходом селектора импульсов по длительностиНа Фиг.1 приведена структурная схема цифрового Фазометра; на Фиг.2 - структурная схема селектора импульсов по длительности.Цифроной Фазометр содержит фор" мирователи 1 и 2, триггер 3, элемент 4 совпадений, генератор 5 образцовой частоты, Формирователь 6 заднего фронта, статистический анализатор 7 длительностей импульсов,. селектор 8 импульсов по длительности, блок 9.пересчета и сумматор 10.Селектор 8 импульсов по длительности содержит счетчик 11 импульсов, блок 12 сравнения, элемент 13 задержки, блок 14 перезаписи, перный вход 15 селектора 8 импульсов по длительности, управляющий вход 16 гселектора 8 импульсов по длительноси, второй вход 17 селектора 8 импульсов по длительности, первый выход 18 селектора 8 импульсов по длительностк, второй выход 19 селектора 8 импульсов по длительности.Первый вход Фазометра подключен через Формирователь 1 к первому входу триггера 3, а второй нход фазометра подключен через формирователь 2 ко второму входу триггера 3. Выход триггера 3 соединен с первым входом элемента 4 совпадений, входом фории-.10 селектора 8 импульсов по длительности подключен к сигнальному входу сумматора 10, управляющий нход ко 15 20 25 поступающие на входы Фазометра гармонические сигналы преобразуются с помощью Формирователей 1 и 2 н короткие импульсы, соответствующие 30 35 40 45 50 55 б 0 рователя 6 заднего фронта и входоманализатора 7 длительностей импульсов. Выход генератора 5 подключенко второму входу элемента 4 совпадений, выход которого подключен к первому входу 15 селектора 8 импульсовпо длительности. Выход Формирователя 6 заднего фронта подключен к упранляюцему входу 16 селектора 8импульсов по длительности. Выход 18 торого подключен через блок 9 пересчета ко второму выходу 19 селектора 8 импульсов по длительности, Выходы счетчика 11 подключены ко входам блока 12 сравнения и ко входамблока 14 перезаписи. Выход блока 12сравнения подключен к управляюцемувходу блока 14 перезаписи, а входчерез элемент 13 задержки - ко вхо" ду счетчика 11.Фазометр работает следующим образом. моментам перехода сигнала через нулевой уровень. Импульсы с выхода формирователя 1 устанавливают триггер 3 в положение 1 Г 1, а импульсы с выхода формирователя 2 возвращают триггер 3 в положение 0. Таким образом на выходе триггера 3 Формируются прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз измеряемых сигналов.Эти импульсы с выхода триггера 3 поступают на анализатор 7 длительностей импульсов, который определяет плотность распределения длительностей этих импульсов. Это достигается тем, что в анализаторе 7 длительностей импульсов весь диапазон возмсжных разностей фаз (длительностей импульсов) на ныходе триггера 3 разбивается на И соприкасающихся поддиапазонов ( Со с ), (, а.) ;Лн С ), Каждый 1-ый импульс на выходе триггера 3 в зависимости от его длительности попадает в соответстнуюций поддиапазон. Это собы- тие фиксируется канальным счетчиком соответствуюцего поддиапазона. Например, импульс на выходе триггера 3 с длительностью, удовлетворяющей условиюЪ( Ткфиксируется )-ым канальным счетчиком. За нремя анализа в анализаторе 7 длительностей импульсов происходит переполнение того канального счетчика, который соответствует поддиапазону Длительностей импульсов, наиболее часто возникающих на выходе триггера 3. Очевидно; что н отсутствие помех длительности всех выходных импульсов триггера 3 принадлежат одному поддиапазону.По окончании анализа на выходеанализатора 7 длительностей импульсов возникает параллельный код, соответствующий переполненному поддиапазону. Этот код поступает навторой вход 17 селектора 8 импульсовпо длительности С этого моментаначинается измерение разности Фаз 10входных сигналов. Каждый импульс навыходе триггера 3 преобразуется спомощью элемента 4 совпадений и генератора 5 в пачку импульсов, числокоторых соответствует длительности 5импульса. Формирователь 6 заднегофронта формирует из заднего фронтаимпульса на выходе триггера 3 короткий импульс, который поступает науправляющий вход 16 селектора 8импульсов по длительности и опраши.вает последний. Если число Б импульсов в пачке, поступившей на йервыйвход 15 селектора 8 импульсов подлительности, соответствует поддиапазону, выбранному анализатором 7длительности импульсов, то оно переписывается в,параллельном коде всумматор,10. Если число Я. не соответствует указанному поддиапазону,оно не переписывается в сумматор.Таким образом в сумматоре 10 Фазометра фиксируются только те длительности выходных импульсов триггера 3,которые наиболее близки к величине,которая была бы в отсутствии помех. 335Тем самым исключаются выходные импульсы триггера 3, которые в большейстепени искажены помехами,Периодический. сброс счетчика 11осуществляется непосредственно после окончания каждого импульса на выходе триггера 3 с помощью формирователя 6 заднего Фронта и элемента 13задержки.Параллельный код на выходе анализа 45тора 7 длительностей импульсов, соответствующий переполненному поддиапазону, обновляется с периодом,равным времени анализа анализатора 7длительностей импульсов, 50Блок 9 пересчета служит для задания числа периодов гармоническихсигналов, между которыми производится измерение разности фаз, участвую 1щих в усреднении.55Таким образом, введение новыхэлементов - статистического анализато.ра длительностей, селектора импульсовпо длительности и формирователя заднего фронта позволяет измерять усредненный фазовый сдвиг гармонических сигналов сильно искаженных помехами со значительно большей точ- ностью формула изобретения1. Цифровой фазометр, содержащийпервый и второй Формирователи, триг-гер, первый вход которого подключенк выходу первого Формирователя, авторой вход - к выходу второго Формирователя, элемент совпадений,первый вход которого подключен квыходу триггера, генератор образцовой частоты, выход которого поЯключен к второму входу элемента совпадений, блок пересчета и сумматор,управляющий вход которого подключенк выходу блока пересчета, о т Л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения разности Фаз в присутствии помех, внего введены статистический анализатор длительностей импульсов и Форми-.рователь заднего Фронта, входы кото"рых объединены и подключены к выходутриггера, а также селектор импульсовпо длительности, подключенный первымсигнальным входом к выходу элемента совпадений, вторым сигнальнымвходом - к выходу статистическогоанализатора длительностей импульсов,управляющим входом - к выходу формирователя заднего Фронта, первь 1 мвыходом - к входу сумматора, а вторым выходом - к входу блока пересчета.2. Фазометр по п.1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что селектор импульсов по длительности содержит.счетчик импульсов, блок сравнения,элемент задержки и блок перезаписи,причем вход счетчика импульсов является первым сигнальным входомселектора импульсов по длительнос.ти, первая группа входов блока сравнения подключена к выходам счетчика импульсов, вторая группа входовявляется вторым сигнальным входомселектора импульсов по длительности, управляющий вход - управляющимвходом селектора импульсов по длительности, элемент задержки подключен входом к входу блока сравнения,а выходом - к входу 1 Сброс 1 счетчика импульсов, блок перезаписиподключен сигнальными входами к выходам счетчика импульсов, а управляющим входом, к выходу блока сравнения, выходы блока перезаписи являются первым выходом селектора импульсов по длительности, а выходблока сравнения - вторым выходом селектора импульсов по длительности.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 371526, кл. 6 01 В 25/00, 16,11,71.2. Галахова О.П, и др. Основыфазометрии. Л., Энергия, 1976,с, 159, рис. 4-18.935818 СоставительТехред А. Ба 7мит ета СССРоткрытийСкая наб д. 4/ Подписное илиал ППЦ Патент, г. Ужгород,ул. Проектная,Редактор Л.Алексеенко е в ееа е аЗаказ 4200/45 НИИПИ Государств по делам изобр 13035, Москва, )Х