Цифровой фазометр

(23) Приаритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(33 УДК 621, 317, .77(088.8) Опубликовано 2 у 082 Бюллетень М 939 Дата опубликования описания 23.10.82 В.И.Евграфов, Ю.А.Пальчун и А.Ф.Симонюк(72) Авторы изобретения льфкий(У 1) Заявитель 4 ) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕР ляИзобретение относится к техникефазовых измерений и может быть использовано для точного измерения фазового сдвига между двумя гармоническими напряжениями.Известен цифровой фаэометр с непрерывным и равномерным вращениемфазы сигнала квантующего генератора,содержащий два Формирующих блока,управляемый триггер, непрерывныйФазовращатель, два элемента совпадения, триггер, счетчик импульсов, делитель частоты, квантующий генератор,блок Фазовой автоподстройки частоты,делитель с регулируемым коэффициентомделения и блбк регулировки коэффициента деления 1 3.Недостатком этого устройства явется сложность аппаратуры.Наиболее. близким к изобретениюпо технической сущности является цифровой Фазометр, содержащий два Формирователя, управляемый триггер,два элемента совпадения, счетчик импульсов, триггер, непрерывный фазовращатель, третий;Формирователь. делитель частоты, блок автоматйки,блокуправления скоростью вращения Фазовращателя, блок Фазовой автоподстройки частоты, содержащий задающий гене- ЗО ратор, фазовый детектор, фильтр нижних частот и блок поиска, генератор гармоник и полосовой фильтр 2 1,Для минимизации погрешности измерения и получения предельной разрешающей способности фазовращатель должен осуществлять равномерное в течение времени измерения вращение фазы сигнала задающего генератора.Недостатком данного фазометра является сложность аппаратуры при достижении высокой точности и разрешающей способности.Цель изобретения - упрощение аппаратуры при сохранении высокой точности и разрешающей способности.Поставленная цель достигается тем, что в цифровом фазометре,содержащем на входе два Формирователя,выходы которых через последовательно соединенные управляемый триггер и два элемента совпадения соединены с счетчиком импульсов, второй вход первого элемента совпадения через третий формирователь соединен сблоком фаэовой автоматической подстройки частоты (ФАПИ), состоящим кз задающего генератора, Фазового детектора, соединенного с Фильтром нижних частот и блока поиска, выход, нижних частот и входом задающего генератора, второй вход второго эле:мента совпадения через последователь, но соединенные тркггер, блок автома, тики и делитель частоты соединен свыходом задающего генератора, одиниз входов. Фазометра через последова.тельно соединенные генератор гармоник и полосовой фильтр соединен спервым входом фазового детектора, и 10блок управления, выход блока управ-,ления соединен с входом блока поиска, а вход - с выходом. блока автоматики, второй выход делителя частотысоединен с вторым входом Фазовогодетектора.На фиг. 1 представлена блок-схемацифрового Фазометра; на фиг. 2диаграммы его работы.Фазометр состоит из формирователей 1 и 2, выходы которых через уп"равляемый триггер 3 и два элемента 4и 5 совпадения соединены со счетчикомб импульсов, второй вход первого эле-мента 4 совпадения через третий фор)мирователь 7 соединен с блоком ФАПЧ,состоящим из задающего генератора 8,Фазового детектора 9, соединенногос Фильтром 10 нижних частот и блоком 11 поиска, второй вход второгоэлемента 5 совпадения через триггер 3012, блок 13 автоматики и делитель14 частоты соединен с выходом задающего генератора 8, один из входов фа-зометра через. генератор 15 гармоники полосовой Фильтр 16 соединен с пер.-35вым входом фазового детектора,выход блока 17 управления через блок11 поиска соединен с фильтром 10нижних частот и задающим генератором 8, а вход соединен с первым выходом делителя 14 частоты, второйвыход которого соединен с вторымвходом фазового детектора 9.Фазометр работает следующим образом.На вход поступают гармонические 45колебания, фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить. В формирователях 1 и 2 выделяются остроконечные импульсы, соответствующие переходу через "нуль" входных колебаниВ, под воздействием которых на управляемом триггере 3 Формируются прямоугольные импульсы с длительностью- 55Ч. где Ч - измеряемый фазовый сдвиг;ы - угловая частота входныхсигналов,Прямоугольные импульсы поступаютна первый элемент 4, совпадения, на бОвторой вход которого поступают кван-:тующие импульсы с третьего формирователя 7 с частотой задающего генератора 8. Пачки квантующих импульсов.через второй элемент 5 совпадения 65 поступают на счетчик 6 импульсов и просчитываются им в течение времени, формируемого триггером 12, открываю- щим второй элемент 5 совпадения на время, определяемое периодом следования нмпульсов с выхода делителя 14 частоты с помОщью блока 13 автоматики, Генератор 15 гармоник, подключенный к входу фазометра создает спектр гармоник, кратных частоте входного сигнала. Нужная гармоническая составляющая выделяется полосовым Фильтром 16 и 1 поступает .на первый вход фазового детектора 9. Выходное напряжение с выхода фазового детектора 9, проходя через фильтр 10 нижних частот, подстраивает частоту и фазР сигнала задающего генератора 8 под выделенную полосовым фильтром 16 гармонику, обеспечивая целочисленное отношение частот входного сигнала и задающего генератора 8. Блок 11 поиска осуществлйет плавную перестройку частоты задающего генератора 8 до захвата в блоке ФАПЧ,а после установления синхронизма работает как фазовый модулятор сигнала задающего генератора 8, крутизна модулирующего напряжения определяется блоком 17 управления, а его период - блоком 13 автоматики.В данном цифровом фазометре Функцию линейного изменения фазы сигнала задающего генератора .8 осуществляет блок ФАПЧ, благодаря тому, что сигнал с выхода задающего генератора 8 подается на Фазовый детектор 9 не непосредственно, .а через делитель 14 частоты, при этом блок 11 поиска не отключается после установления синхронизма в блоке ФАПЧ, а продолжает работать в режиме модулятора, т,е. вырабатывает линейно изменяющееся напряжение ЛИН) в течение времени измерения, задаваемого блоком 13 автоматики с крутизной, задаваемой блоком. 17 управления. Управление крутизной модулирующего напряжения необходимо для того, чтобы изменение фазы сигнала задающего генератора 8 было равно 360 ф за время измерения, которое может изменяться в зависимости от частоты входного сигналаЕсли в петле регулирования блока ФАПЧ, находящейся,в режиме синхронизма, действует модулирующее ЛИН фиг. 2 а), то рабочая точка перемещается по участку характеристики фазового детектора 9 фиг. 2 б) между точками А и Б, а фаза сигнала на входе фазового детектора 9 с делителя 14 частоты изменяется в интервале ЧА - Чб . Фаэа сигнала генератора 8 изменяется в интервале ьЧА - Чб) , где и - коэффициент деления делителя 14 частоты. Для модуляции фазы в пределах 360 достаточно, .чтобы п3. Для линейности фазо; 968770 вой модуляции характеристика фазового детектора 9 Должна быть треугольной формы,что обеспечивает, например, балансный диодный разовый детектор с равными уровнями входных сигналов. Раствор характеристики управления частотой задающего генератрра 8 выбирается таким, чтобы модулирующее напряжение до установления синхронизма в блоке ФАПЧ было достаточно для перестройки задающего генератора 8 в требуемой полосе от Г, до .У фиг.26).Таким образом, в данном фазометре исключается сложный узел - Фазовра,щатель с сохранением принципа измере ния с равномерным вращением фазы кван-, тующих импульсов, что обеспечивает высокую точность и разрешающую спо собность.Кроме того, существенно снижаются. 2 О требования к ширине спектра сигнала, .генерируемого генератором гармоник, так как выбранная гармоника сравнивается по Фазе в фазовом детекторе не с сигналом задающего генератора, 25. а с сигналом с делителя частоты, имею"щим частоту, меньшую не менее чем в 4 раза. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9301638, кл.6 01 й 25/02,17,11.69. 2. Авторское свидетельство СССРВ 352231, кл.6 01 й 25/02,11.03.71.Формула изобретения Цифровой фаэометр, содержащий на входе два формирователя, выходы кото рых через последовательно соединенныеуправляемый триггер и два элементасовпадения соединены со счетчикомимпульсов, второй вход первого элемента совпадения через третий формирователь соединен с блоком фазовойавтоподстройки частоты, состоящим иззадающего генератора, Фазового детектора, соединенного с фильтром нижнихчастот и блока поиска, выход которогосоединен с выходом фильтра нижних частот и входом задающего генератора,второй вход второго элемента совпадения через последовательно соединенныетриггер, блок автоматики и делительчастоты соединен с выходом задающегогенератора, один из входов фазометрачерез последовательно .соединенныегенератор гармоник иполосовой фильтрсоединен с первым входом фазовогодетектора, и блок управления, о тл и ч а ю щ и й с я. тем, что, сцелью упрощения, выход блока управления соединен с входом блока поиска, а вход - с выходом блока автоматики, второй выход делителя частоты соединен с вторым входом фазового детектора.ПодписиСР Зак Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 62/75ВНИИПИ Гпо дел3035, Мо ударс изоб ва, Ж