Следящий фазометр

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ и- ой льз в,ь эовых ф-лы,ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский политехнический интут им. 50-летия Великой Октябрьсоциалистической революции(56) Авторское свидетельство ССУ 1039095, кл. С О 1 К 25/00, 198Авторское свидетельство СССРУ 1264102, кл. С 01 К 25/00,17.06.85.(57) Изобретение может быть исповано для измерения фазовых сдвигзначительно превышающих 360 . Целизобретения - уменьшение временимереиия больших фазовых сдвигов сохранении высокои точности измерений. Следящий фаэометр содержит фазометр 1, блок 5 счета целых циклов, формирователи 8 и 9, переключатель10, блок 13 стыковки и регистр 16 памяти. Введение умножителя 4 частоты с коэффициентом 2 , предложенное выполнение блока 5 счета целевых циклов и блока 13 стыковки сокращает время определения количества целых фазовых циклов, содержащихся в полном фазовом сдвиге. Сокращение времени стало возможным благодаря обеспечению перекрытия результатов измерения фаэометра 1 и блока 5 счета целых циклов и выполнению стыковки этих результатов арифметическим путем. Это позволило уменьшить время измерения полных фасдвигов в 10-20 раэ, 2 э.п.3 ил.1 13Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов, значительно превышающих 360Цель изобретения - уменьшение времени измерения больших фазовых сдвигов при сохранении высокой точности измерений.На фиг. 1 приведена структурная схема следящего фазометра; на фиг.2 структурная схема блока счета целых циклов; на фиг. 3 - структурная схема блока стыковки.Структурная схема следящего фаэометра фиг. 1) содержит фазометр 1, входы которого соединены с входами 2 и 3 следящего фазометра, умножитель 4 частоты, вход которого соединен с входом 3 следящего фазометра, блок 5 счета целых циклов (БСЦЦ),входы 6 и 7 которого соединены черезформирователи 8 и 9 соответственно с входом 2 следящего фазометра и выходом умножителя 4, переключатель 10, осуществляющий переключение земляной шины 11 к входам начальной установки фазометра 1 и входам 12 начальной установки БСЦЦ 5, блок 13 стыковки (БС), первая группа входов 14 которого соединена с выходами К-старших разрядов фазометра 1, а вторая группа входов 15 - с выходами БСЦЦ 5, регистр 16 памяти, младшие разряды которого соединены с выходами фазометра 1, а старшие разряды - с выходами БС 13, при этом синхровход регистра 16 соединен с выходом Формирователя 8. БСЦЦ 5 (фиг. 2) содержит два счетчика 17 и 18, причем счетчик 17 работает в режиме вычитания и соединен синхровходом с входом 6 БСЦЦ 5, а счетчик 18 работает в режиме суммирования и соединен синхровходом через линию 19 задержки с входом 7 БСЦЦ 5, при этом разрядность счетчика 18 на К разрядов больше счетчика 17, входы установки нуля счетчиков 17 и 18 соединены с входом 12 начальной установки БСЦЦ 5, сумматор 20, первая группа входов которого соединена К- младшими разрядами с земляной шиной 11, а старшими разрядами - к соответствующим выходам счетчика 17, вторая группа входов сумматора 20 соединена с выходами счетчика 18, регистр 21. памяти, информационные входы которого соединены с выходами сумматора 20,8927 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 количество целых фазовых циклов Я по результатам выполнения стыковых значений ьН и М. Результата измерения полного Фазового сдвигаР между входными сигналами устройства определяется из выражения 50=23(Б+ьН) =2 Й( - -ьИ++где1 - операция нахождения целойчасти числа,В предлагаемом устройстве времяизмерения больших фазовых сдвигов 55 а синхровход соединен с выходом П- триггера 22, К-вход которого соединен с входом 6 БСЦЦ 5, С-вход - с входом 7 БСЦЦ 5, 0-вход - с шиной 29 установки логической единицы.БС 13 содерижт преобразователь 24 кода, входы которого соединены с входами 14 БС 13, сумматор 25, первая группа входов которого соединена К-младшими разрядами с выходами преобразователя 24 кодов, а старшими разрядами - с шиной 29 логической единицы. Вторая группа входов сумматора 25 соединена с входами 15 БС 13, выходы сумматора 25 соединены с первой группой входов сумматора 26, в то время как вторая группа входов сумматора 26 подсоединена с (К)-м разрядом к шине 23 логической единицы, а остальными разрядами - к земляной шине 11.Все блоки могут быть выполнены на микросхемах серии 155, например формирователи 8 и 9 могут быть выполнены на микросхемах 155 ТЛ 1, регистры 16 и 21- 155 ИР 13, сумматоры 20, 25 и 26 - 155 ИМЗ, счетчики 17 и 18 - 155 ИЕ 7, линии 19 задержки - 155 ГА 1, триггер 22 - 155 ТМ 2, преобразователь 24 кода - 155 РЕЗ. В качестве фазометра 1 могут быть использованы, например, серийно выпускаемые фазометры Ф 5126, обеспечивающие преобразованиео измеряемого в пределах 0-360 фазового сдвига в цифровой код в диапазоне частот входных сигналов "1-150 МГц. В качестве умножителя 4 частоты могут быть использованы умножители на основе систем фазовой автоподстройки частоты.Устройство позволяет измерять с высокой точностью долю фазового цикла дН в пределах 0-2 Ж, независимо измерять с дискретом 2 Ъ/2, где К=4,К 5,6, - значение полного фазового сдвига М, и определить без потерь3 13189 по сравнению с известным значительно уменьшено благодаря тому, что на выходе фазометра и БСЦЦ 5 результаты имеют общие разряды, т,е. перекрываются, что позволяет выполнить стыков ку результатов измерений арифметическим путем по формуле (1). При этом время выполнения стыковки не зависит от разрядности счетчиков в БСЦЦ 5, что имеет место в известном устройст ве, а определяется только быстродействием используемой элементной базы.Следящий фазометр (фиг.1) работает следующим образом, До начала измерения происходит начальная установка фазометра 1 и БСЦЦ 5 в исходное состояние с помощью переключателя 10. Исследуемые сигналы, полный фазовый сдвиг между которыми подлежит измерению, с входов 2 и 3 следящего фазо метра 1 поступают на входы формирователей 8 и 9, а также на входы фазометра 1, причем на формирователь 8 поступает сигнал непосредственно с входам 2, а на формирователь 9 - сиг нал с входа 3, прошедший предварительно через умножитель 4 частоты сКкоэффициентом умножения 2 . Формирователи 8 и 9 вырабатывают короткие импульсы в моменты времени, соответ ствующие нуль-переходам входных сигналов. Таким образом, на вход 6 БСЦЦ 5 поступает по одному импульсу за период сигнала на входе 2, а на вход 7 - по 2" импульсов за период сигнала на входе 3 следящего фазометра. БСЦЦ 5 определяет количество М долей фазового цикла, равных 2 л/2 , содержащих в полном сдвигеР между сигналами на входах 2 и 3 устройства, т.е.4 О выполняет грубое измерение фазового сдвига Р, Полученный на выходе БСЦЦ 5 код, а также код старших К-разрядов с выхода фазометра 1 поступают на входы БС 13, который формирует на 45 своем выходе коды числа Н в соответствии с выражением (1). Значения Б и ЬН, полученные соответственно на выходах БСЦЦ 5 и фазометра 1, передним фронтом импульса с выхода форми рователя 8 переписываются в регистр 16.БСЦЦ 5 (фиг. 2) работает следующим образом. Перед началом работы происходит начальная установка счет чиков 17 и 18 импульсов сигналом, поступающим с входа 12 начальной установки. Разрядности счетчиков 17 и 27 418 выбраны равными соответственнои и и+1. Счетчик 17 работает в режиме суммирования, при этом его выходыподключены к старшим и разрядам первой гоуппы сумматора 20. Происходитумножение числа пришедших на счетчикк17 импульсов на коэффициент 2 . Счетчик 18 работает в режиме вычитания,поэтому количество пришедших в счетчик 18 импульсов представляется отрицательным числом в дополнительномкоде. При этом за период следованиясигнала на входе 3 следящего фазометра благодаря введению в него умножителя 4 на вход счетчика 18 поступает2 " импульсов, т,е. счетчик 18 выполг- Княет счет долями 21/2 . Выходной кодсчетчика 18 поступает на вторую группу входов, сумматора 20, который формирует на выходе код М. Полученноезначение М запоминается в регистре 21передним фронтом импульса, поступающим на синхровход с выхода П-триггера 22. При этом триггер 22 устанавливается в 0 каждым импульсом с входа 6 БСЦЦ 5 и устанавливается в 1каждым следующим импульсом с входа 7.С целью исключения возможности считывания в регистр 21 информации с выхода сумматора 20 в момент прихода очередного импульса на вход 7 БСЦЦ 5между входом 7 и счетным входом .счетчика 18 включена линия 19 задержки.БС 13 (фиг. 3) обеспечивает определение И, согласованного с измеренным значением к 11. Значение И опреде,ляется в соответствии с выражением(1) по измеренным значениям ьь и М.Таким образом, выполнение стыковкирезультатов измерений ьИ арифметическим путем исключает возможность возникновения грубой погрешности измерения. При этом время, необходимое навыполнение стыковки, не зависит отдиапазона измеряемых значений сР и определяется только быстродействиемиспользуемой элементной базы,БС 13 работает следующим образом.Код йИ с входов 14 устройства поступает не преобразователь 24 кодакоторый выполняет преобразование прямого кода числа ьБ в дополнительныйкод числа - Ы, Последний поступаетна первую группу входов сумматора 25.На вторую группу входов этого сумматора поступает код М с входом 15блока. Полученный на выходе сумматора 25 код складывается в сумматоре 265 13 с кодом числа 0,5 2" . Полученный на выходах старших и разрядов сумматора 26 код числа М поступает на выход устройства.Для следящего фазометра время измерения ч можно представить выражениемт пах(тьн ти)фт (2) где Т, Т, Тс, - соответственно время определения лН, М и выполнения операции стыковки. Т ограниченно только быстродействием используемой элементной базы, т,е. ТТм . Значение М определяется за один период следования сигнала на входе 3 устройства, поэтому Т сТюТаким образом, введенные в устройство новые элементы и их соединения позволяют сократить время измерения больших фазовых сдвигов при расширении диапазона измерения. уменьшение времени измерения достигается за счет сокращения времени определения количества целых фазовых циклов, содержащихся в полном фазовом сдвиге, что стало возможным благодаря обеспечению перекрытия результатов измерения фазометра и устройства счета целых циклов и выполнению стыковки этих Результатов арифметическим путем. Это поэволяет уменьшить время измерения полных фазовых сдвигов в 10-20 раз при сохранении высокой точности, определяемой погрешностью измерения используемого фаэометра.,Формула изобретения1. Следящий фазометр, содержащий фазометр, входы которого соединены с входными клеммами устройства, два формирователя, при этом первый формирователь соединен с одной из входных клемм фаэометра, блок счета целых циклов, входы которого соединены с выходами формирователей, регистр памяти, входы младших разрядов которого соединены с выходами фазометра, а выходы - с выходными клеммами устройства и переключатель установки нуля, первый контакт которого подключен к земляной шине, а второй - к входам начальной установки фазометра и блока счета целых циклов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени измерения больших фазовых сдвигов при сохранении высокой точности измерений, в него введе 18927 6ны умножитель частоты с коэффициентомумножения 2 ", вход которого соединен с другой входной клеммой фазометра,50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 а выход - с входом второго формирователя и блок стыковки, первая группавходов которого соединены с выходами1-страших разрядов фаэометра, а вторая группа - с выходами блока счета целых циклов, выходы блока стыковкисоединены со старшими разрядами регистра памяти, а синхровход регистрасоединен с выходом первого формирователя.2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок счета целых циклов содержит два счетчика, счетный вход первого счетчика соединен с одной из входных клемм устройства непосредственно, а счетный входвторого счетчика соединен с другой входной клеммой устройства через линию задержки, входы установки нуля счетчиков соединены с входом начальной установки блока, сумматор, первая группа входов которого 1-младшими разрядами соединена с земляной шиной, а старшими разрядами - с выходами первого счетчика, вторая группа входов сумматора соединена с выходами второго счетчика, регистр памяти, входы которого соединены с выходами сумматора, а выходы соединены с выходными клеммами устройства, П-триггер, С-вход, К-вход и Э-вход которого соединены соответственно с первой и второй входными клеммами устройства и шиной уровня логической единицы, а выход 0-триггера соединен с синхровходом регистра памяти.3. Фазометр по и, 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок стыковки содержит преобразователь кода, входы которого соединены с первой группой входов блока и два сумматора, при этом первая группа входов первого сумматора Е-младшими разрядами соединена с выходами преобразователя кода, а старшими разрядами - с шинойлогическои единицы, вторая группавходов первого сумматора соединенас второй группой входов блока, выходыпервого сумматора соединены с первойгруппой входов второго сумматора, вторая группа входов которого соединена (1-1)-м разрядом с шиной логической единицы, а остальными разрядами - с земляной шиной, выходы старших разрядов второго сумматора являются выходами блока.138927Составитель М. Катанова Редактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник Заказ 2505/38 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4