Цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз

56 9 00 СПУБ ЛИК 0 Ы И 1 уЗ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР ОПИСА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институтники АН УССР(57) Изобретенизмерительнойустройствам из ко, В.М.Моргун,В,В.Пучков73(088.8)свидетельство СССРС О К 25/08, 1978.ФАЗОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНИЯ СДВИГА ФАЗие относится к радиотехнике, в частности кмерения среднего значения сдвига фаз между двумя сигналамис использованием подсчета стандартньпимпульсов. Изобретение позволяет повысить точность измерения сдвига фаз.Для достижения этой цели в фазометрвведены инвертор 17, триггер 18,ключ 19, счетчик 20 импульсов, дваобнаружителя 21 и 22 сбоев, позволяющие корректировать результат измере"ния, зафиксированно в арифметическомблоке 16. Кроме того, фазометр содержит формирователи 1 и 2, триггеры 3,4,5 и 6, элементы И, 7 и 8, ключи 9,10и,11, генератор 12 квантующих импульсов, счетчик-делитель 13,ки импульсов 14 и 15. 3 ил.1564567 Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к устройствам измерения среднего значениясдвига фаз между двумя сигналами с использованием подсчета стандартныхимпульсов.Цель изобретения - повьппение точности и достоверности измерения среднего значения сдвига фаз.На фиг.1 изображена структурная10схема устройства; на фиг.2 и 3 -временные диаграммы напряжений входных и преобразованных сигналов,Цифровой фазометр содержит первый15и второй формирователи 1 и 2, первыйчетвертый триггеры 3-6, первый и второй элементы И 7 и 8,ервый-третийключи 9-11, генератор 12 квантующихимпульсов (ГКИ), счетчик-делитель 13,первый и второй счетчики 14 и 15 импульсов, арифметический блок 16, инвертор 17, триггер 18, ключ 19, счетчик 20 импульсов, первый и второй обнаружители 21,22 сбоев.25При этом выход первого формирователя 1 подключен к первым входам триггеров 3 и 18, элементов И 7 и 8, обнаружителей 21,22 сбоев, причем выходы первого и второго обнаружителей30сбоев подключены к первому и второму,входу арифметического блока 16, выход которого соединен с первымивходами триггеров 4-6 и вторыми входами обнаружителей 21 и 22 сбоев.Третий вход первого обнаружителя 21сбоев соединен с вторым входом триггера 3, выходом второго формирователя 2 и через инвертор 17 с третьимвходом второго обнаружителя 22 сбоеви вторым входом триггера 18, выходкоторого подключен через первый входключа 19 и счетчик 20 к третьему входу арифметического блока 16, Аналогично выход триггера 3 через первыйвход ключа 9 и счетчик 14 подключенк четвертому входу арифметическогоблока 16, пятый вход которого черезвыход счетчика 15 соединен с выходомключа 11, первый вход которого соединен с вторыми входами ключей 9,19,выходом ГКИ 12, первым входом ключа 10, выход которого подключен черезсчетчик-делитель 13 к второму входутриггера 5, с вторыми входами элемен 55тов И 7 и 8, причем третий вход элемента И 7 соединен с инверсным выходом триггера 4, а выход его черезвторой вход и прямой выход триггера 44с третьими входами ключей 9 и 19 и вторым входом ключа 10, третий вход которого подключен к инверсному выходу триггера 5, прямой выход которого подключен к второму входу ключа 11 и третьему входу элемента И 8, выход этого элемента И через второй вход триггера 6 подключен к третьему входу ключа 11 и четвертым входам ключей 9 и 19.Фазометр работает следующим образом,Опорное и исследуемое синусоидальное напряжение поступает на входы фор-. мирователей 1 и 2 (фиг,2 а,б), которые в моменты перехода напряжений через нуль формируют прямоугольные импульсы (фиг.2 в,г). При этом импульсы второго формирователя дополнительно инвертируются инвертором 17 (фиг.2 д). Импульсы с выходов формирователей 1 и 2 поступают на входы триггера 3, а импульсы с формирователя 1 и инвертора 17 - на входы триггера 18. Импульсы опорного напряжения с выхода формирователя 1 поступают также на первые входы элементов И 7 и 8. После подачи импульса сброса с арифметического блока 16 на первые входы триггеров 4-6 и вторые входы обнаружителей 21 и 22 сбоев устройство устанавливается в исходное состояние для проведения одного цикла измерения среднего значения разности фаз. За период измерения элемент И 7 в исходном состоянии открыт по своему тре- тьему входу потенциалом с выхода триггера 4, элемент И 8 закрыт по своему третьему входу потенциалом с триггера 5, ключи 9-11, 19 также закрыты в исходном состоянии, Квантующие импульсы с выхода генератора 12 квантующих импульсов поступают на вторые входы элементов И 7 и 8, на первый вход ключа 1 О. При совпадении во времени импульса опорного напряжения с квантующим импульсом срабатывает элемент И 7, выходной импульс которого перебрасывает триггер 4, открывающий ключи 9,10,19, блокирующий на время измерения элемент И 7. Через открытые ключи 9 и 9 на входы счетчиков 14 и 20 соответственно начинают поступать квантующие импульсы, сгруппированные в пачки, длительность которых пропорциональна Д( для счетчика 14 и пропорциональна Д +80 для счетчика 20 (фиг.2 е,ж соответственно),5 5645 Кроме того, квантующие импульсы через люч 10 начинают поступать на вход счетчика"делителя 13 с коэффициентом деления, равным К, который формирует время. измерения й =, К Тт.е. вре 5немо еф мя измерения йнэм,постоянно и выбрано заранее (фиг.2 э). Выходной импульс счетчика-делителя частоты, появившийся через время, равное йэ , после срабатыванйя элемента И 7 перебрасывает триггер 5, закрывая ключ 10 и открывая ключ 11. Элемент И 8 также открывается по своему второму входу потенциалом с выхода триггера 5. Че рез открытый ключ 11 на вход счетчика 15 начинают поступать квантующие импульсы. При совпадении во времени импульса опорного напряжения с квантующим импульсом срабатывает эле мент И 8, выходной импульс которого перебрасывает триггер б, тем самым закрываются ключи 9,11,19, прекращая доступ квантующих импульсов в счетчики 14,15,20. Таким образом в счетчи ках 14,20,15 фиксируются соответственно коды ш, р, и, причем код и соответствует временному интервалу Ю 1 з между концом времени измерения 1 яэм и срабатыванием элемента И 8 при со- ЗО впацении импульса опорного напряжения с квантующим импульсом. Суммарное время измерения фазометра находится из выражения зм= язм + язмеКод А соответствует вРемени й рз, и равен А=К+и, где К - код, соответствующий времениизмерения 1 и з мСдвиги фаз вычисляются в арифметическом блоке 16 по формуламшО = -- -ф 3600 (1)4 С1 К+и и.= - 360 -180 чй К+и(2) Импульсы с первого и второго формирователей 1 и 2 поступают также на первый и третий входы первого обнаружителя 21 сбоев соответственно, а с первого формирователя 1 и инвертора 17 - . на первый и третий входы второго обнаружителя 22 сбоев. Обнаружители 2 и 22 сбоев производят анализ сбоевых ситуаций, заключающийся в следующем. При поступлении на вход формирователей 1 и 2 двух "чистых" синусоидальных сигналов, сдвинутых по фазе (фиг,2 а,б), на их выходах формируют- . сяпрямоугольные импульсы, При этом импульсы, поступающие на входы триг 67 6гера 3 или триггера 18, поступают встрого определенной последовательности, т.е. положительнымн фронтами импульсов опорного сигнала триггеры 3и 18 открываются, а положительнымифронтами импульсов фазных сигналовзакрываются. Импульсы, формируемыетриггерами, будут пропорциональныпо длительности фаэовым слвигам межДу входными сигналами. При воздействии на входные сигналы шумовой помехи возможны смещения моментов переходов через нуль входных напряжений(фиг.За,б). При этом при фазовыхсдвигах, близких к 0 или 360 длятриггеров 3 и близких к 180 длятриггера 18, возможно нарушение порядка поступления открываюгмх и закрывающих фронтов импульсоз (фиг. Зв,г)из-за чего триггераьа 3 или 18 производится формирование импульсов,длительность которых уже не пропорциональна по длительности фазовомусдвигу между входными сигналами,что приводит к появлению значительной погрешности, которая будет зависеть от времени измерения, частотыИмвходного сигнала, числа подобных сбоев за время измерения С ц . Таким образом.обнаружители 21 и 22 сбоев производят анализ последовательности поступления открывающих и закрывающих импульсов, поступающих на триггер 3, и открывающих и закрывающих импульсов, поступающих на триггер 18. Если постулают на входы обнаружителя сбоев сразу два открывающих либо два закрывающих импульса, обнаружитель сбоев фиксирует это. При этом на входы арифметического блока 16 поступают сигналы, Если сбой зафиксирован в одном из обнару- жителей сбоев, то арифметический блок обсчитывает данные, для которых сбой не зафиксирован; если сбои не зафиксированы,во внимание могут быть приняты оба значения сдвигов Фазивычисленные по формулам (1) н (2); если сбои зафиксированы в обоих обнаружителях сбоев, то полученный комплект данных за данное время измерения й я может быть отбракован. Таким образом, устройство позволяет повысить точность и достоверность измерения среднего значения Разности фаэ между двумя входными синусоидальными сигналами.1564567 10 Фие.2 Формула изобретенияЦифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз по авт. св. У 761935 о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз, в него введены инвертор, триггер ключ, счетчик импульсов, два обнаружителя сбоев, при этом выход первого формирователя подключен к первым входам первого и второго обнаружителей сбоев и к первому входу триггера, выход которого подключен к первому входу ключа, второй вход ключа подключен к выходу генератора квантующнх импуль-сов, третий вход - к первому выходу втррого триггера, четвертый вход - к выходу третьего триггера, а выходэтого ключа через счетчик импульсовподключен к первому входу арифметического блока, второй и третий входыкоторого подключены к выходам первого и второго обнаружителей сбоевсоответственно, при этом второй входвторого обнаружителя сбоев соединенс вторым входом первого триггера ивыходом инвертора, вход которого связан с выходом второго формирователяи вторым входом первого обнаружителясбоев, при этом третьи входы первогои второго обнаружителей сбоев соединены с первыми входами второго, третьего, четвертого триггеров и выходомарифметического блока,1564567 е Составитель А.ОрлоТехред М.Ходанич рректор В. Гирняк ак иткина Подпис ираж 54 б аказ 11 ВНИИПИ Государс енного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССГ13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,О