Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4997 А 1 09) 01) С 01 К 2 МОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 3990290/24-21 (22) 16.12.85 (46) 07.01,88, Бюл, У 1 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова(Ленина) (72) В,Г.Брыков, А.Ю,Евстафьев, П.В.Мелехов и А.В.Мочалов (53) 621.317.77 (088.8) (56) Смирнов П. Г. Цифровые фаэометры, - Л.: Энергия, 1974.Авторское свидетельство СССР У 1076841, кл.С О 1 К 25/00, 1984, (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано для мгновенных измерений разности фаз периодических сигналов, а также в качестве широкодиапазонного датчика фазового рассогласования в системах автоматического управления. Целью изобретения являетГ ся расширение функциональных воэможностей. Для достижения поставленнойцели в устройство дополнительно введены второй счетчик, два блока 7и 8 регистра, два блока 13 и 14 задержки, два блока суммирования 9и 10, блок 11 деления и блок 12 управления. Кроме того, устройствосодержит распределитель 1 импульсов,генератор 2 счетных импульсов, счетчик 3, входные формирователи 4 и 5импульсных последовательностей, Блокуправления состоит иэ делителя 15импульсов, триггера 16, формирователя 17 одиночного импульса, переключателя 18. Объединенные блоки 9 и1 О суммирования, блок 11 деления иблок 13 задержки образуют процессор 19. Предложенная совокупностьблоков и связей между ними обеспечивает достижение поставленной це 1364997Изобретение относится к радио- измерительной технике, в частности к области фазовых измерений, и может быть использовано для прямых5 ( мгновенных ) измерений разности фаэ периодических сигналов, а также н качестве широкодиапазонного датчика Фазового рассогласования в системах автоматического управления. 10ЦиФровые фазометры с времяимпульсным преобразованием, осуществляющие измерение как за один период, так и эа много периодов исследуемого сигнала (интегрирующие ), построены 1 г по принципу преобразования фазового сдвига сигналов д Ч внутри периода Т исследуемого напряжения во временной интервалкоторый заполняется периодами сигнала квантующего генератора Т. Алгоритм их работы описывается выражением 360360 11 Тк 1 сгде 11 - количество периодов Т внутри интервалаЦель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрового фазометра.Сущность предлагаемого устройства состоит в использовании выражения разности фаэ д Ч через частоты сигналов ы,и ь: и их периоды Т, и Ткон(2)нчПереходя от интеграла к приращеНиям равным текущему значению периода Т, получим 30 35 40 и- с - Т - ТгдЧ =дч - 2 огч ндц Т1 45(3) или приближенно дЧ = дЧ - 2 к нц 50 Т2(4) где Т - текущее э нач ение периода Т (опорного сигнала).55Таким образом, непрерывно измеряя сумму разности периодов н моменты, отстоящие на текущий период первого сигнала, отчесенную к текущему периоду опорного сигнала, мы имеем текущее (мгноненное ) изменение разности Фаз от начала измерения.На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - нременные диаграммы работы устройства, где а,б и в эпюры напряжений н местах, соответственно обозначенных на фиг.1, г,д и е - эпюры значений кодов в единицах, отнесенных к значению кода Т.Циаграммы на Фиг.2 соответствуют ранним частотам и фазовому сдвигу +180 при внешнем периодическом запуске Фазометра, а диаграммы на Фиг.З - работе фаэометра с ы,=2 а и при внешнем периодическом запуске Фазометра. Устройство состоит иэ распределителяимпульсов, состоящего иэ последовательно соединенных генератора 2 счетных импульсов и счетчика 3, входных формирователей 4 и 5 импульсных последовательностей, счетчика .6, вход которого соединен с выходом генератора 2, блоков 7 и 8 регистра, входы которых соединены с выходами счетчиков 3 и 6, блоков 9 и 10 суммирования, первые входы которых соединены соответственно с выходами блоков 7 и 8 регистров, блока 11 деления, первый вход которого соединен с выходом первого блока 9 суммирования а второй вход - с выходом второго блока 8 регистра, блока 12 управления, первый вход которого соединен с входом Запуск фаэометра, а выход - с входами "Обнуление" первого счетчика 3 и второго блока 1 О суммирования, блоков 13 и 14 задержки импульсных сигналов, причем выход второго блока 10 суммирования соединен с вторым входом первого блока 9 суммирования и своим вторьм входом, кроме того, выход первого формирователя 4 соединен с входами "Синхронизация" первого блока 7 регистра, нторого блока 1 О суммирования и через блок 13 задержки - с входами "Синхронизация" блока 9 суммирования и блока 11 деления, а выход второго формирователя 5 соединен с вторым входом блока 12 управления и с входом "Синхронизация" второго блока 8 регистра, а через второй блок 14 задержки - с входом "Обнуление" вто. рого счетчика 6.(6) 45 з 136Блок 12 управления состоит нз делителя 15 импульсов, триггера 16, формирователя 17 одиночного импульса, вход которого соединен с выходом триггера 16, переключателя 18 рода работ, входы которого соединены с выходами делителя 15 и формирователя 17, а выход является выходом блока 12 управления, причем первый вход блока 12 управления соединен с установочным входом триггера 16, а второй - с входом делителя 15 и входом "Сброс" триггера 16. Назначение блока 12 управления заключается в изменении режима работы фаэометра. В первом режиме, соответствующем первому положению переключателя 18, блок 12 управления производит вьщеление и поступление на его выход и-го импульса опорного сигнала. Во втором режиме, соответствующем второму положению переключателя 8, блок 12 управления вьщеляет и подает на свой выход первый после импульса Запуск" фазометра импульс опорного сигнала.Таким образом, фазометр в первом режиме производит непрерывное измерение накопленной эа п периодов опорного сигнала разности фаэ входных сигналов, а во втором режиме - за время между импульсами "Запуск" фаэометра.Объединенные блоки 9,10 суммирования, блок 11 деления и блок 13 задержки представляют собой процессор 19Устройство работает следующимобразом.Генератор 2 счетных импульсов непрерывно изменяет состояние счетчиков 3 и 6, Состояние счетчиков 3 и 6 считывается блоками 7 и 8 регистра. Формирователи 4 и 5 импульсных последовательностей вьщают короткие импульсы в моменты перехода входных сигналов через ноль. Один из импульсов опорного сигнала (выбранный блоком 12 управления)обнуляет первый счетчик 3 и второй блок 10 суммирования, что означает начало процесса измерения. Первый с начала измерения импульс исследуемого сигнала запишет в первый блок 7 регистра код Ма соответствующий временному сдвигу сигналов (1), и во второй блок 1 О суммирования запишет код Х соответствующий текущему значению пери 4997 4ода опорного сигнала Т , а также через время задержки (необходимое .для устранения влияния переходных процессов), задаваемое блоком 13 задержки, этот импульс разрешит вычитание кодов М, и И ,. Блок 11 деления в соответствии с 3 1 вычислит первое значение разности фаэ,.равное Через период исследуемого "сигнала второй его импульс произведет 15аналогичные записи. В результате на входах первого блока 9 суммирования будут коды где Х, Ы, - коды текущего значения периодов исследуемого и опорного сигналов.Блок 1 деления вычислит второе текущее значение разности фаз с момента начала измерения по формуле При переходе К+1 импульса исследуемого сигнала аналогично имеют текущее значение разности фаэ с момента начала измерения, вычисленное аналогично (4) и (5) по выражению; о Ик - Икц= -3601 т ко Н о - Яо-360к так2 Я, - И- 360 ----На фиг.2 и 3 показана работа фазометра во втором режиме, Так какпри равенстве частот входных сигна 50 лов их периоды равны Т ТиИт = Хто из всех сумм выраженият т(5) останутся только первые члены,соответствующие начальному временному сдвигу ы(фиг.2),Точность работы устройства в основном определяется дискретностьюизмерения /ц, которая, в свою очередь, определяется периодом счетныхимпульсов Т из соотношения360 Ткр =ТДиапазон измерения определяется размерностью (величиной ) счетчиков, регистров и сумматоров. Используя двоично-десятичные счетчики, регистры и сумматоры размерностью 12 де 1 в кад, имеют диапазон измерения в 10 импульсов. Так, при дискретности 10- 0,1 устройство в состоянии измерять фазовый сдвиг величиной 1 О " град (или 10 "/360 /0,1 ) периодов опорного сигнала. Цифровой фаэометр, содержащий распределитель импульсов, состоящий из последовательно соединенных генератора счетных импульсов и счетчика, дна формирователя импульсных последовательностей, входы которых являются входами фазометра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй счетчик, дна блока регистра, входы которых соединены с выходами счетчи 5 13649976ков, два блока задержки, два блокасуммирования, первые входы которыхсоединены с выходами блоков регистров, блок деления, первый вход которого соединен с выходом первогоблока суммирования, а второй вход -с выходом второго блока регистра,блок управления, первый вход которого соединен с входом "Запуск" фазометра, а выход - с входами "Обнуление" первого счетчика и нторого блока суммирования, причем ныход генератора соединен с входом второго счет 15 чика, выход второго блока суммироваф о р м у л а и э о б р е т е н и я ния соединен с вторым входом первогоблока суммирования и своим вторымвходом, выход первого формирователясоединен с входами "Синхронизация"20 первого блока регистра и второгоблока суммирования и через первыйблок задержки с входами "Синхронизация" первого блока суммирования иблока деления, а выход второго форми 25 рователя соединен с вторым входомблока управления и входом "Синхронизация" второго блока регистра, а через второй блок задержКи - с входом1364997 7 Составитель С.КулРедактор Н.Гунько Техред М.Ходанпч ектор Л.Пилипенко Подписикомитета СССР 603/38 Тираж 772 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 035, Москва, Ж, Рау Зака и открытская наб. д.4/5 оизв ктная 4енно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектн