Устройство для измерения разности фаз

.й. РЕ 11 ИЯ РА.з:, 7) 1.обр,"т ои и.1 н 5 тель сится к элке, можетмерительньй точности ние он той те "н э фаз и, тройствах о гьппе 1 н К АВТОРС(ОМУ .;ЗИДЕТЕПЬСТВУ Целью изобретения является повьппеи .е точности измерения при изменении уровня входного сигнала. Устройство с;держит каналы 1 и 2,содержаг с аналоговый фазовращатель З,усипи.ели 4 и 5, формирователь б сигнала коррекции, блок 7 коррекции, блок 8 синхронизации, триггеры 10 и 9,18, 22, элементы И 11,13,16,17,19 реверсивныг счетчики 12 и 14, делитель 15 частоты, инверторы 20,21, а также генератор 24,блок 23 измерения и блок 25 индикации. Цель достигается путем компенсации смещения нулевого уровня в каждом из каналов фор:дарования сигналов. 2, ил.Изобретение относится к элек 1 роизмерительной технике и может быть использовано при разработке и создании точных фазоизмерительцых уст 5 ройств.Целью изобретения является повышение точности измерения при изменении уровня входного сигнала.На фиг. представлена блок-схема 0 предлагаемого устройства; на фиг.2 эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.Устройство содержит каналыи 2 формирования сигналов, аналоговый фа зовращатель 3 на 180 , усилители 4 и 5, формирователь 6 сигнала коррекции, блок 7 коррекции, блок 8 сигхронизации, триггеры 9 и 1 О, элемент . И 11, реверсивный счетчик 12, эле мент И 13, реверсивный счетчик 14, делитепь 15 частоты, элементы И 16 и 17, триггер 18, элемент И 19, инверторы 20 и 21, триггер 22, блок 23 измерения, генератор 24 счетных им пульсов и блок 25 индикации.Входы каналов 1 и 2 являются входами устройства. Вход канала подключен через аналоговый фазовращатель 3 к входу усилителя 4 и непосредственна к входу усилителя 5. Своим выходом усилитель 5 соединен с одним из в;:адов формирователя 6 сигнала коррекции. Вторым входом формирователь 6 сигнала коррекции соединен с ВыхОдОм усилителя 4, а выходом - с входом блока 7 коррекции, с одним из входов блока 8 синхронизации и с информаци.онным входом триггера 9. Своим выходом триггер 9 подключен к счетному 40 входу триггера 10, через элемент И 11 - к одному из входов реверсивного счетчика 2, а через элемент И 13 - к аналогичному входу реверсивного счетчика 14, Синхронным входом 45 триггер,9 соединен с одним из выходов блока 8 синхронизации и через делитель 15 частоты - с вторыми входами элементов И 11 и 13. Кроме этого,асинхронным входом триггер 9 соединен через элемент И 16 с вторым входом реверсивного счетчика 12 и непосредственно с одним из входов элемента И 17. Вторым входам элемент И 17 соединен с выходом триггера 18, а . выходом - с одним из входов элемен 55 та И 19. Выходом элемент И 19 подключен к второму входу реверсивного счетчика 14, вторым входом - через ицвертор 20 к его выходу, а третьим входом - к входу триггера 18, к третьему входу элемента И 11 и прямому выходу триггера 10. Последний инверсным выходом соединен соответственно с входами элемецтов И 13 и 6, Третьим входом элемент И 16 через инвертар 21 соединен с выходом реверсивного счетчика 12, подключенного выходом к одному из выходов канала 1 и 2 и к одному из входов триггера 22. Выходом триггер 22 связан с вторым выходом каналови 2, а вторым входом - с выходам реверсивного счетчика 14 и третьим выходом каналови 2. Первым, вторым или третьим выходами каналы 1 и 2 подключены к информативным входам блока 23 измерения. Последний соединен также с выходом генератора 24 и вторым входом блока 8 синхронизации каналов 1 и 2, а выход блока 23 соединен с входом блока 25 индикации.Устройство работает следующим образомм.Входной синусоидальный сигнал Ц оя (фиг, 2 б) с большим ослаблением по сравнению с намицальцым сигналом Ц (фиг.2 а) поступает ца вход каналаустройства. Кандлыи 2 идентичны, Далее прямой сигнал Ц я, и сигнал Б, сдвинутый с помощью аналогового фдзоврашателя 3 (фиг.2 б), обозначенные сплошной и пунктирной линиями соответственно, поступают на входы идентичных усилителей 5 и 4 соответственно. При пересечении сигналами Бя и Б, порогового уровняна выходах усилителей 5 и 4 формируются две последовательности прямоугольных импульсов (фиг.2 г и д соответственно). При этом большое ослабление Бмюксдо уровня ЦМИИ выэы вает неизбежную асимметрию ограничения, те, смещение по оси времени моментов перехода через нуль сигналов Ци и Ц,ц, на величину 1,Если предположить, что максимальное Цмакс и минимальное 1,и (Гмии) значения входного сигнала отличаются на величину, т,е.1мскс+1,иц(Цисккс + 2 АЛс + 2 Ь +(1)626185 где С, ил л 10 15 20 25 ЗО ичто,=ьЛ Л,Т - периодго сигнала Б получим 35 40 45 50 55 длительности положительной и отрицательной полярностей прямоугольных импульсов,сформированных из сигнала (Фиг.2 а,в),Т/2,Ь +С = Т, гдеходного синусоидальномассн Бмкг то из (1) л458РТаким образом, различие порогов ограничения всего л:гадь на 1 7. приводит к дополнительной погрешности,равной С,5 п, за счет смещения передних и задних Фронтов сформированной по"- ледовательчости (Фиг.2 г) с переходами через нуль входного сигнала в положительном и отрицательном направлениях на величинуТаким образом, при поступлении на вход устройства ослабленного сигнала 0на выходах усилителей 5 и 4 формируются две последовательности прямоугольных импульсов (фиг.2 г и д соответственно). При этом длительности прямоугольных импульсов положительной и отрицательной полярностей обеих последовательностей равны ь 1Ль, + 2 Д и 0 = ь 1 + 2 Д соответственно. Иэ приведенных соотношенийЛ Л Л л следует, что ль = ь, - 2 Д, ь = с+ + 2 Д. Следовательно, для исключения погрешности, вносимой асимметрией ограничения, необходимо, чтобы 8, ,полученного соотношения видно, что для исключення погрешности асимметрии ограничения входного сигнала необходимо полученную последовательность прямоугольных импульсов (Фиг.2 г), из которой далее формируются остроконечные импульсы, скорректировать рутем увеличения длительности полоЛжительного интервала ь на 2 Д и уменьшения длительности отрицательЛного интервалатакже на 2 Д с . последующим формированием остроконечных импульсов в моменты перехода через нуль входного сигнала.Определение погрешности 2 Д,т.е. определение сигнала коррекции,коррекция моментов привязки формируемьгс остроконечных импульсов к нуль- переходам входного сигнала и измерение равности фаэ в предлагаемом устройстве осуществляются следующим образом. Полученные ранее д,е п сл довательности прямоугольных иь.п,ль- сов (фиг.2 г.д) поступают на ход Формирователя 6, где пресбразуются в одну последовательност. прямоугольных импульсов, раных по дительности 2 Д (Фиг.2 е). Далсе эти импульсы поступают на вход блока 7 коррекции, осуществляющего коррекцию моментов привязки Форк 1 руемых о "троконечных импульсов к нуль-переходам входного сигнала и само Формирование укаэанных импульсов. Работа блока 7 коррекции основала на раздельном из.1 ерении импульсов сигнала (фиг,2 е) коррекции (в зависимости от положения триггера 10) последовательно через элемент И 11 первым реверсивньм счетчиком 12 и через элемент И 13 вторым реверсивным счетчиком 14 в режиме суммирования и последующим Жормировании импульсов привязки, Реверсом счетчиков 12 и 14 управляет триггер 10 (Фиг.2 ж,к). Работа блока 7 коррекции начинается с подачи команды Пуск в блок Я синхронизации и появления первого импульса сигнала коррекции. При этом импульсы высокой частоты начинают поступать с генератора 24 на синхронный вход триггера 9 и открывают его по информативному входу,Импульс привязки (Фиг.2 з), соответствуюшии моменту перехода через нуль в положительном направлении,Формируется счетчиком 12, При наличии высокого потенциала на прямом выходе триггера 1 О (Фиг.2 ж) и в течение времени действия первого импульса сигнала коррекции (Фиг.2 е), снимаемого с прямого выхода триггера 9,счетчик 12 работает в режиме суммирования импульсов частоты 0,5 Г,поступаюших через элемент И 11 на еготактовый вход, При отсутствии высокого потенциала на прямом выходе триггера 10 (фиг.2 ж) происходи. считывание (вычитание) накопленного эа время действия первого импульса сигнала коррекции числа частотой Г. Иомент привязки фиксируется по появлению единичного потенциала на старшем избыточном разряде счетчика 12.Импульс привязки (фиг.2 м),соответствующий моменту перехода входного сигнала через нуль в отрицательном направлении, формируется реверсивным счетчиком 1.4, При наличии высокогопотенциала на инверсном выходе триггера 10 (фиг.2 к) и в течение времени действия второго импульса сигнала коррекции счетчик 14 работает в ре 5 жиме суммирования, при отсутствии укаэанного потенциала и прихода третьего импульса сигнала коррекции - в режиме вычитания, После появления импульсов привязки (фиг.2 и,м) процесс считывания прекращается. Это обеспечивается путем подачи проинвертированных с помощью инверторов 21 и 20 импульсов привязки на вход элементов И 16 и 19 соответственно.Триг геры 9 и 10 обеспечивают прохождение импульсов высокой частоты Г и импульсов частоты 0,5 й с выхода делителя 5 частоты на входы счетчиков 12 и 14 и требуемую синхронизацию между их появлением и сменой режимов работы счетчиков 12 и 14. Под действием импульсов привязки (Фиг.2 и,м) триггер 22 формирует выходной сигнал (фиг,2 н), не зависящей, как 25 и остроконечные импульсы, ни от наличия во входном сигнале постоянной составляющей, ни от изменения уровня его амплитуды.Формируемые остроконечные импульсы (фиг.2 и,м), соответствующие точно моментам перехода через нуль входного сигнала С в положительном и отрицательном направлениях, а также Формируемый. под их действием указанный сигнал (Фиг.2 н) выведены на выход Фазометра, т.е. блока 7 коррекции, с целью использования их в любой комбинации при Формировании фазовых интервалов, т.е. при исполь зовании самых различных блоков 23 измерения.Установлено, что на часготе - 10 кГц при перепаде уровней входного сигнала 60 дБ точность измерения во всем амплитудном диапазоне составляет 0,02 - 0,05оТаким образом, предлагаемое устройство позволяет практически полностью исключить влияние изменения50входного сигнала на результаты измерения, что почти на два порядка повьппает точность измерения.Формула изобретенияВ 5Устройство для измерения разности фаз, содержащее два канала Формирования сигналов, входы которых являются входами устройства, генератор счетныхимпульсов, выход которого через блокизмерения соединен с входом блока индикации, при этом второй и третийвходы блока измерения соединены свыходами каналов формирования сигналов, вторые входы которых соединеныс выходом генератора счетных импульсов, а каждый из каналов Формирования сигнала содержит первые последовательно соединенные элемент И исчетчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности приизменении уровня входного сигнала,в каждый из каналов Формирования сигнала введены два усилителя, Фазовращатель, формирователь сигнала коррекции, блок синхронизации, четыре триггера, делитель частоты, четыре элемента И, два инвертора и счетчик,приэтом первый вход устройства черезпервый усилитель соединен с первымвходом Формирователя сигнала коррекции, а через последовательно соединенные Фазовращатель и второй усилитель - с вторым входом формирователясигнала коррекции, выход которогосоединен с первым входом блока синхронизации и 0-входом первого триггера, С-вход которого соединен с выходом делителя частоты, первыми входами второго и третьего элементов И ивыходом блока синхронизации, второйвход которого соединен с вторым входом канала формирования сигнала, выходпервого триггера соединен со счетнымвходом второго триггера и первымивходами первого и четвертого элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующими входамипервого и второго счетчиков, вычитаюшие входы которых через соответствующие последовательно соединенныевторой элемент 11 и первый инвертор,пятый элемент И и второй инверторсоединены соответственно с выходамипервого и второго счетчиков и с Ки Я-входами четвертого триггера,при этом вторые входы первого и четвертого элементов И соединены с выходом делителя частоты, прямой выходвторого триггера соединен с третьимвходом первого элемента И,вторымвходом пятого элемента И, входомтретьего триггера, выход которогочерез третий элемент И соединен стретьим. входом пятого элемента И, аинверсный выход второго триггера сое9 10 1626185 ход второго счетчика соединен с выходом канала Формирования сигнал .1 динен с третьими входами второго ичетвертого элементов И, при этом вы фф Клодт оставитель М.Катановехред М,Дидык Коррек Малец а Редакто Подписное ир ри ГКНТ СС оми оск иэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарин Заказ 276ВНИИПИ Государственног113035 408 та по Жобретениям Раушская на открытиям д. 4/5