Цифровой фазометр

89) (11) СОКИ СОВЕТСКИХюйипюаеюнмРЕСПУБЛИК 69 60 Р 250 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Смирнов П.Т. ЦифметРы. Л., фЭнергия", 12. Фазометр цифровойническое описание и инстэксплуатации. ровне Фазо, с. 16. Ф 5126. Техрукция по ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ(54)(57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР, содержа"щий меру фазовых сдвигов, цифровойотсчетный блок, двухканальный преобразователь частоты., первый и второйвходы которого подключены к входамсоответственно опорного и измерительного сигналов, а первый и второйвыходы соединены с входами. соответственно первого и второго стабилизаторов уровня, о т л и ч а ю щ и й"с я тем, что, с целью повышения .,быстродействия и точности измеренияФазового сдвига сигналов, в него ,введены первый, второй и третий запоминающие регистры, арифметйческий блок, первый и второй формирователи импульсов и элемент задержки, причем выходы первого и второго стабилизаторов уровней соединены с входами соответственно первого и второго Формирователей импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и вто-. рого запоминающих регистров, вход синхронизации двухканального преобразователя частоты соединен с выходом старщего разряда меры Фазовых сдвигов, выходы всех разрядов которой подключены к сигнальным входам первого и второго запоминающих регистров, выходы первого и второго запоми-ф нающих регистров соединены с соответствующими входами арифметического блока, выход арифметического блока соединен с сигнальным входом третье го запоминающего регистра, выход которого подключен к входу циФрового а отсчетного блока, управляющий вход ф третьего запоминающего регистра соединен с выходом элемента задержки, вход которого подключен к выходу Формирователя импульсов.Изобретение относится к измери-тельной технике и может быть использовано для измерения Фазового сдвига непрерывных сигналон,Известны цифровые фаэометры с перекрытием, а также триггерные цифровые Фазометры, содержащие усилителиограничители, элементы совпадений,триггер, счетчики импульсов, квантующий генератор 13.Укаэанные фазометры имеют недостаточно высокую точность измеренияиз-за значительных погрешностей отнелинейных искажений входных сигналов и наличия зон неустойчивой работы (мертвых зон ) н диапазоне значений 35измеряемой величины. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является циФровой фазометр, содержащий двухканальный преобразователь частоты, первый и второй стабилизаторы уровня, блок преобразования сдвигов Фаз, нуль-индикатор, меру Фазовых сдвигов, блок управления мерой, блок управления и цифровой отсчетный блок, причем входы двухканального преобразователя частоты соединены с входами опорного и измерительного сигналов, . а выхрды - с входами первого и второго стабилизаторов уровня, выходы ЗО стабилизаторов уровня соединены с первым.и вторым. входами блока преобразования сдвигов фаз, третий вход которого связан с первым выходом меры Фазовых сдвигов, выход блока 35 преобразования сдвигов фаэ подключен к первому входу нуль-индикатора, выход которого соединен с входом блока управлеиия мерой, выход блока управления мерой подключен к пеРвому 40 входу меры Фазовых сдвигов, второй вход которой соединен с блоком управления, второй вход нуль-индикатора . связан с вторым выходом меры Фазовых сдвигов, третий выход которой подключен к входу цифрового отсчетного блока2.Однако такое устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерения фазового сднига сигналов и низким быстродействием. Это объясняет-, ся тем, что в состав устройства входит . блок преобразования сдвигов фаз, кото" рый осуществляет перенос измеряемого фазового сдвига на частоту выходного сигнала меры фазовых сдвигов путем двойного преобразования частоты сигналов и является источником значительных погрешностей измерения Фазовых сдвигов сигналов. Низкое быстродействие обусловлено реализуемым в нем 60 алгоритмом уравновешивания измеряемого фазового сдвига калиброванным фановым сдвигом меры Фазовых сдвигов при помощи нуль-индикатора и блока управления мерой. 65 Процесс уравновешивания фазового сдвига требует значительных затрат времени.Цель изобретения -, повышение быстродействия и точности измерения Фазовых сдвигов сигналов.Поставленная цель достигается тем, что н цифровой фаэометр, содержащий меру фазовых сдвигов, цифровой отсчетный блок, двухканальный преоб-, разователь частоты, первый и второй входы которого подключены к входам соответственно опорного и измерительного сигналов, а цервый и нторо 9 выходы соединены с входами соответственно первого и второго стабили" заторов уровня, введены первый, второй и третий запоминающие регистры, арифметический блок, первый и второй ФормироватеЛи импульсов и элемент задержки, причем выходы первого и второго стабилизаторов уровней соединены с входами соответственно первого и второго Формирователей импульсон, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго запоминающих регист, - ров, вход синхронизации двухканальноГо преобразователя частоты соединен с выходом старшего разряда меры фазовых сдвигов, выходы всех разрядов которой подключены к сигнальным входам первого и второго запоминающих регистров, выходы первого и второго запоминающих регистров соединены с соответствующими входами арифметического блока, выход арифметического блока соединен с сигнальным входом третьего запоминающего регистра, выход которого подключен к входу цифрового отсчетного блока, управляющий вход третьего запоминающего регистра соединен с выходом элемента задержки вход которого подключен квыходу первого формирователя импульсов.На Фиг. 1 показана структурная схема устройства, на фиг. 2 - эпюры напряжений и кодов устройства.Устройство содержит двухканальный преобразователь 1 частоты, первый стабилизатор 2 уровня, второй стабилизатор 3 уровня, первый формирователь 4 импульсов, второй формирователь 5 импульсов, элемент б задержки, цифровой отсчетный блок 7, третий запоминающий регистр 8, арифметичес-. кий блок 9; первый 10 и второй 11 запоминающие регистры и меру 12 фазовых сдвигов, причем первый и второй входы двухканального преобразователя 1 частоты соединены с входами соответстненно опорного и измерительного сигналов, первый выход двухканального преобразователя 1 частоты подключен к входу первого стабилизатора 2 уровня, выход которого соединен с первым формирователем 4 импульсов, второй выход двухканального1026077 10 35 4045Ф 50 преобразователя 1 частоты подключенк входу второго стабилизатора 3 уров"ня, выход которого соединен с входом второго формирователя 5 импульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов подключены к управляющим входам соответственно первого и второго запоминающих регистров 10 и 11 сигнальные входы которых соединены с выходами всех разрядовмеры 12 фазовых сдвигов, выход старшего разряда мерц 12 Фазовых сдвигов подключен к входу синхронизации двухканального преобразователя 1 частоти, выходы первого и второго запоминающих регистров 10 и 11 подключены к соответствующим входам арифметического блока 9, выход которого соединен сигнальным входом третьего запоминающего регистра 8, вход цифрового отсчетноро блока 7 подключен к выходу третьего запоминающего регистра 8, управляющий вход кото.рого соединен с выходом элемента 6 задержки, а вход, элемента 6 задержки подключен к выходу первого формирователя 4 импульсов.Устройство работает следующим образом. С помощью двухканального преобразователя 1 частоты измеряемый фазовый сдвиг переносят с частоты исследуемых сигналов, лежащей в диапазоне частот, на фиксированнуючастоту выходных сигналов преобразователя 1 (Фиг. 2 а). Стабилизаторы 2и 3 уровня осуществляют нормированиеуровней выходных сигналов двухканального преобразователя 1 частоты и устраняют таким образом фаэоамплитудные погрешности фазометра, Формирователи 4 и 5 импульсов Формируюткороткиеимпульсы в моменты переходавыходных сигналов стабилизаторов 2и 3 уровня через нулевое значение,например, .из области отрицательныхзначений в область положительных(фиг. 2 б). Мера 12 фазовых сдвиговпредставляет собой делитель частотыс коэффициентом деления 3610", гдеИ - целое число, непрерывно заполняемый импульсами квантующего генера-.тора, следующими с частотой 1 о= 11 о Частота выходного сигнала двухканального преобразователя 1 частоты поддерживается равной частоте1 1 55 %= - =выходного сигнала старше.- ТИТого разряда меры 12 фазовых сдвигов (фиг. 23) . путем синхронизации одорного генератора двухканального преоб разователя 1 частоты выходным сигна лом старшего разряда меры 12 фазовыхсдвигов. Текущее значение выходного кода меры 12 фазовых сдвигов представляет. собой выраженное в дискретной (цифровой ) форме значение текущей фазы выходногс напряжения меры 12 фазовых сдвигов (фиг. 2). Значение кода меры 12 фазовых сдвигов изменяется во времени линейно-ступенчато нарастающим итогом от нулевого значения Йп 11= 0 -д- до максимального, опре 23 Гделяемого коэффициентом деления21 ГМэФ,=И -, - , где И - емкость дели-Ителя частоты меры 12 фазовых сдвигов.В моменты поступления коротких импульсов с выходов. формирователей 4 и 5 импульсов на управляющие входы первого и второго запоминающих регистров 10 и 11 осуществляется перепись в них текущих значений кодов делителя частоты К 4 и М (фиг. 27 ) меры 12 фазовых сдвигов. Разность значений й - М указанных кодов, вычисляемая арифметическим блоком 9, переписывается в третий запоминающий регистр 8 в моменты появления на его управляющем входе импульсов, поступающих с выхода первого формирователя 4 импульсов через элемент 6 задержки. Последний осуществляет задержку импульса переписи на время, равное времени срабатывания первого запоминающего регистра 10 и арифметического блока 9. Выходной код третьего запоминающего ретистра 11, значение которого равно значению измеренного фазового сдвига, инди,цируется цифровым отсчетным блоком 7 Таким образом, предлагаемое уст ройство обладает более высокой точностью измерения фазового сдвига посравнению с известным, так как не.содержит блока преобразования сдвигов Фаз, служащего в известном устройстве для переноса измеряемого фазового сдвига на частоту выходного сигнала меры фазовых сдвигов и вносящего в выходной сигнал искажения,которые приводят к значительным погрешностям измерения фазового сдвига. Предлагаемое устройство имеет значительно более высокое быстродей ствие по сравнению с известным, таккак в .отличие от последнего не требует затрат времени на уравновешиваниеизмеряемого фазового сдвига и поэво"ляет измерять Фазовый сдвиг за время;равное одному периоду выходного сигнала двухканального преобразователячастоты. Кроме того,оно не имеет зоинеустойчивости работы (мертвых зон)в диапазоне значений измеряемых Фа"эовых сдвигов,1026077 йввч а оставитель Н. Агееваехред А. Бабинец Подписное аж 7 акаэ 4552/37 комитета СССРоткрытийкая наб., д 4 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени113035, Иосква Ж, Ра л. Проектная, 4 ППП фПатентф, г. Ужгород Фил Редактор Х. Безродна Корректор А. Тя