Цифровой фазометр

е ГАтВЯтнс теУ ..;-,денут,т 1. фсф(ОР 1МВМЕ ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соез СоевтсввСоциалнстичвсюаРеспублик пи 699450(23) Приоритет -Гасударственный квинтет СССР но делам нэабретеннй н открытнй(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР во 2. 1Изобретение относится к области радио- измерительной техники.Известный цифровой фазометр, содержащий формирующие устройства, схему исключающее ИЛИ (полусумматор), генератор импульсов, времязадающую схему, триггера знака, дифференцирующую цепь, электронные ключи и счетчик, обладает невысокой помехоустойчивостью определения знака фазового сдвига, так как определение знака осуществляется по знаку последнего фазового сдвига без учета знаков фазовых сдвигов в течение измерительного временного интервала. Фазометр обладает также порогом чувствительности при асимметрии ограничения входных сигналов формирующими устройствами 1.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой фазометр, содержащий усилители-ограничителя, реверсивный счетчик импульсов и связанный с ним по входу через схему И триггер знака, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен с входами формирователя квантующих импульсов непосредственно и через времязадающее устройст 2Недостатками такого фазометра является низкая точность определения среднего значения фазового сдвига за измерительный временной интервал, так как значение фазового сдвига регистрируется суммирующим счетчиком импульсов без учета знака отдельных фазовых сигналов за измерительное время, и низкая точность определения знака среднего значения фазового сдвига, так как определение знака осуществляется по разности чисел положительных и отрицатель ных фазовых сдвигов за измерительное время без учета величины каждого из усредняемых фазовых сдвигов. Кроме того. фазометр имеет порог чувствительности в области нулевых фазовых сдвигов при асимметрии ограничения входных гармонических сигналов формирующими устройствами, причем величина порога чувствительности не постоянна, а зависит от амплитуды гармонических сигналов и направления асимметрии.Целью изобретения является повышение 20 точности измерения и уменьшение порогачувствительности.Указанная цель в предлагаемом фазометре достигается за счет того, что в него введены триггер Е-типа, два полусумматора,Измеритель момента (фиг. 1) содержит упругий элемент 1, измерительные диски 2, 3 и датчики 4, 5 считывания меток, соединенные с усилителями-ограничителями 6, 7 предложенного фазометра, выходы которых соединены с входами триггера Е-типа 8 и входами полусумматоров 9, 10, вторые вхо ды которых соединены с выходом триггера Е-типа 8, а выходы - с входами двухканального формирователя 11 пачек квантующих импульсов. Каждый из каналов формирователя 11 содержит последовательно соединенные схемы совпадений 12, 13 и 14. 15. Выход генератора 16 квантующих импульсов соединен с входами схем совпадений 13, 15 формирователя 11 и входом времязадаюшего устройства 17, выход которого соединен с входами схем совпадений л 12, 14 формирователя 11. Выход одного из каналов формирователя 11 (выход схемы совпадений 13) соединен с суммируюшим входом реверсивного счетчика 18 импульсов и входом схемы И 19, а выход друтого канала формирователя 1 (выход схемы совпадений 15) соединен с вычитаюшим входом реверсивного счетчика импульсов 18 и входом схемы ИЛИ 20. Выход схемы И 19 соединен с входом триггера знака 21, выход которого соединен с входом схемы ИЛИ у 20. Выход схемы ИЛИ 20 соединен с входом триггера 22, выход которого соединен с входом схемы И 19. Выход нулевого кода 3последовательно соединенные схема ИЛИ и триггер, а формирователь квантующих импульсов выполнен двухканальным, причем одни входы полусумматоров соединены с выходом триггера Е-типа, а другие входы полу- сумматоров и входы триггера Е-типа соединены с выходами усилителей-ограничителей, выходы полусумматоров соединены с соответствующими входами двухканального формирователя квантующих импульсов, один выход которого соединен с входом реверсивного счетчика импульсов и входом схемы И, а другой выход - со вторым входом реверсивного счетчика и входом схемы ИЛИ, другой вход которой соединен с выходом триггера знака, счетный вход которого соединен с выходом нулевого кода реверсивного счетчика импульсов а выход триггера соединен со вторым входом схемы И.На фиг. 1 изображена функциональная схема цифрового фаэометра для случая использования его в измерителе момента; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу фазометра при отрицательном и положительном знаке фазового сдвига; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу фазометра при изменяющемся знаке фазового сдвига в течении измерительного временного интервала; на фиг. 4 временные диаграммы, поясняющие работу фазометра при асимметрии ограничения входного сигнала. 1 О го И реверсивного счетчика 18 импульсов соединен со счетным входом триггера знака 21.Цифровой фазометр работает следующим образом.При вращении упругого элемента 1 и измерительных дисков 2, 3 с выходов датчиков 4, 5 считывания меток снимаются гармонические сигналы, совпадающие по фазе. Под действием крутящего момента М происходят скручивание упругого элемента 1, угловое смещение измерительных дисков 2, 3 и соответствующее изменение фазового сдвига между гармоническими сигналами датчиков 4, 5.Для пояснения работы фазометра принимаем, что при положительном фазовом сдвиге (30) гармонический сигнал (а на фиг. 2) на входе усилителя-ограничителя 6 опережает по фазе гармонический сигнал (б) на гходе усилителя-ограничителя 7, а при отрицательном фазовом сдвиге (Л - 0) - наоборот.Гармонические сигналы (а, б, на фиг. 3) поступают на входы усилителей-ограничителей 6, 7. С выходов каждого из усилителей-ограничителей 6, 7 снимаются прямоугольные импульсы (в, г) типа Меандр, фронты которых совпадают с моментами перехода гармоническими сигналами нулевого уровня. Импульсы с выходов усилителей- ограничителей 6, 7 поступают на входы триггера Е-типа 8 и входы соответствующих полусумматоров 9, 10.Выходные импульсы (д) триггера Е-типа 8, поступающие на входы полусумматоров 9, 10, совпадают по фазе с импульсами одного из усилителей-ограничителей 6 или 7. При измерении положительного фазового сдвига импульсы (д) с выхода триггера Е-типа 8 совпадают с импульсами (г) усилителя-ограничителя 6, а при измерении отрицательного фазового сдвига импульсы (д) с выхода триггера Е-типа 8 совпадают с импульсами (в) усилителя-ограничителя 7. При положительном знаке фазового сдвига фазовые импульсы (е) снимаются в выхода полу- сумматора 9, а при отрицательном знаке фазового сдвига -- с выхода полусумматора 1 О (ж), Импульсы с выходов полусумматоров 9 или 10 поступают на входы формирователя 11 квантуюших импульсов (входы схем совпадений 12 или 14).Формирователь 11 осуществляет квантование фазовых импульсов полусумматоров 9 или 1 О импульсами генератора 16. Квантование фазовых импульсов происходит в течении временного ип, ервала, формируемого времязадающим устройством 17. Пачки квантуюших импульсов (з, и) с выходов формирователя 11 (выходы схем совпадений 13 или 15) поступают на входы реверсивного счетчика 18 импульсов.Знак измеряемого фазового сдвига определяется по состоянию триггера 21 послеФормула изобретения 5окончания измерительного временного интервала.Непосредственно перед измерением состояние триггера 22 таково, что обеспечивается открытое состояние схемы И 19. В процессе измерения первый квантующий импульс из пачки квантующих импульсов за измерительный временной интервал, поступивший с одного из выходов формировате. ля 11 квантуюших импульсов, проходит через схему И 19 или через схему ИЛИ 20 и устанавливает один из триггеров 21 или 22 в положение, противоположное исходному.Например, при измерении положительного фазового сдвига первый квантующий импульс (з) в течение измерительного временного интервала снимается с выхода схемы совпадений 13 формирователя 11 квантуюших импульсов. Этот импульс проходит через схему И 19 и опрокидывает триггер 21. Выходной сигнал (к) триггера 21 проходит через схему ИЛИ 20 и устанавливает триггер 22 в состояние при котором закрывается схема И 19. По единичному состоянию триггера 21 (к), судят о положительном знаке фазового сдвига. При измерении отрицательного фазового сдвига первый квантуюший импульс (и), в течение измерительного временного интервала поступивший с выхода формирователя 11 (выход схемы совпадений 15), проходит через схему ИЛИ 20 и опрокидывает триггер 22. При этом схема И 19 закрывается. Состояние триггера 21 не изменяется. По нулевому состоянию (к) триггера 21 после окончания измерительного временного интервала судят об отрицательном знаке измеряемого фазового сдвига. При измерении фазового сдвига, знак которого изменяется в течение измерительного временного интервала, пачки квантующих импульсов (фиг. 3) с выходов формирователя 11 поступают на суммирующий (а) и вычитающий (б) входы реверсивного счетчика 18 импульсов, который осуществляет их счет с учетом знака. В реверсивном счетчике 18 импульсов фиксируется модуль измеряемого фазового сдвига. Знак фазового сдвига определяется следующим образом. В зависимости от того, с какого из выходов формирователя 11 поступил первый квантующий импульс за измерительный временной интервал, триггер 21 будет установлен в единичное или нулевое состояние. Если в процессе измерения фазового сдвига его знак меняется в течение измерительного временного интервала и при этом код реверсивного счетчика 18 несколько раз оказывается равным нулю, с выхода нулевого кода счетчика 18 каждый раз снимается импульс, который поступает на счетный вход триггера 21, изменяя его состояние. Пусть, например, первый квантующий импульс (а) поступил с выхода схемы совпадений 13 формирователя 11 на вход схемы И 19 и 5 4 О 15 2 о 25 зо 35 40 45 5 О 55 6опрокинул (в) триггер 21, а в процессе измерения фазового сдвига код реверсивного счетчика 18 был равен нулю нечетное число раз. Состояние триггера 21 (в) при этом будет противоположно тому, которое установилось после воздействия первого квантующего импульса с выхода формирователя 11, т. е. измеряемый фазовый сдвиг имеет отрицательный знак. Аналогично происходит определение знака фазового сдвига при любом сочетании порядка поступления квантующих импульсов на временной интервал и числа нулевых кодов реверсивного счетчика 18 импульсов. Уменьшение порога чувствительности фазометра в области нулевых фазовых сдвигов обусловлено тем, что результат измерения не зависит от асимметрии ограничения гармонических сигналов (а, в) усилителями ограничителями 6, 7 (фиг. 4). Действительно, при асимметрии ограничения гармонического сигнала, например, усилителем-ограничителем 7, длительность его выходных импульсов (а), например, оольше паузы между ними. В этом случае с выхода триггера Е-типа 8 снимаются импульсы (в), передние фронты которых совпадают по времени с передними фронтами выходных импульсов (б) усилителя-ограничителя 6, а задние фронты - с задними фронтами импульсов (а) усилителя-ограничителя 7. С выходов каждого из полусумматоров 9, 1 О снимаются импульсы (г, д), разность длительности которых пропорциональна измеряемому фазовому сдвигу, а частота следования равна частоте гармонических сигналов. Эти импульсы поступают на вход формирователя 11 квантуюших импульсов. Квантующие импульсы с выходов формирователя 11 поступают на суммирующий (ж) и вычитаюший (е) входы реверсивного счетчика 18 импульсов, осуществляющего их счет. При этом результат счета, зафиксированный в реверсивном счетчике 18, пропорционален измеряемому фазовому сдвигу и не зависит от асимметрии ограничения гармонических сигналов. Уменьшение порога чувствительности фазометра обеспечивается как при асимметрии ограничения в одном из усилителей-ограничителей, так и при одновременной асимметрии ограничения в обоих усилителях-ограничителях и не зависит от направления асимметрии. Цифровой фазо метр, содержащий усилители-ограничители, реверсивный счетчик импульсов и связанный с ним по входу через схему И триггер знака, генератор квантуюших импульсов, выход которого соединен с входами формирователя квантующихимпульсов, непосредственно и через время. задающее устройство, отличающийся тея, что, с целью повышения точности измерения и уменьшения порога чувствительности, в него введены триггер Е-типа, два полусумматора, последовательно соединенные схема ИЛИ и триггер, а формирователь квантующих импульсов выполнен двухканальным, причем одни входы полусумматоров соединены с выходом триггера Е-типа, а другие входы полусумматоров и входы триггера Е-типа соединены с выходами усилителей. ограничителей, выходы полусумматоров соединены с соответствующими входами двухканального формирователя квантующих импульсов, один выход которого соединен с входом реверсивного счетчика импульсов ивходом схемы И, а другой выход - с вторым входом реверсивного счетчика и входом схемы ИЛИ, другой вход которой соединен с выходом триггера знака, счетныйвход которого соединен с выходом нулевогокода реверсивного счетчика импульсов, авыход триггера соединен со вторым входомсхемы И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 352230, кл, б 01 К 25/00, 1971,2, Авторское свидетельство СССРМо 469097, кл. 6 0 1 К 25/00, 1973 (прототип).699450 Фиг. г Фиг. Ю Фиг.4 Редактор Л. Заказ 7216/4 ЦНИИПИ Госудпо делам и 113035, Москва, Ж илнал ППП Патен Составитель Г, ЦелибеевТехред О. Луговая Корректор М,Тираж 1 ОРЭ Подписноеарственного .комитета СССРзобретений и открытий- 35, Раушская наб., д. 4/5т, г. Ужгород, ул. Проектная, 4