Цифровой фазометр

Союз Советских Социалистических РеспубликОп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 741187(51)М. Кл,2 0 01 В 25/00 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открыти й(71) Заявитель Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина)(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения Фазового сдвига между контрольным синусоидальным сигналом и сигналом с выхо да линейной или нелинейной системы автоматического управления.Известен цифровой фазометр, содержащий генератор счетных импульсов, Формирователи, электронные ключи, 10 триггеры, делитель частоты, счетчик импульсов, узлы для уменыаения погрешности измерений 1.Известен также корреляционный цифровой фаэометр, содержащий формирователи, электронный ключ, коррелятор, дифференцирующую цепочку, линейки ортогональных фильтров, перемножите" ли, фильтры низкой частоты, сумматор 220Недостатком известныхцифровых фаэометров является недостаточная точность при исследовании фазовых характеристик.Цель изобретения - повьыение точ ности при исследовании фазовых характеристик нелинейных систем.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные генератор конт рольных сигналов, ключ, счетчик и.блок индикации, а также формирователь, выход которого соединен со вторым входом ключа, введен делитель частоты, формирователь интервала измерения, дополнительный формирователь и дополнительный ключ, причем первый выход генератора контрольных сигналов через делитель частоты соединен с первым входом дополнительного ключа, второй выход генератора контрольных сигналов соединен со входом формирователя интервала измерения и со входом дополнительного формирователя через формирователь, выход Формирователя интервала измерения - с третьим входом ключа и вторым входом дополнительного ключа, а выход дополнительного Формирователя соединен с третьим входом дополнительного ключа, выход которого соединен со вторым входом счетчика.На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового Фазометра; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие сущность работы цифрового фаэометра.Цифровой фазометр содержит генератор 1 контрольных сигналов, делитель 2 частоты, Формирователь 3 интерваласивного счетчика, имеющего суммирующий и вычитающий входы.На суммирующий вход счетчика в течение интервалаподаются квантующие импульсы частоты ЕЛ . На вычитающий вход счетчика в течение времени,равному 2 ьС, подаются квантующие импульсы частоты Ел/4. В этом случае2 ьС -1= - Г1 ь4 210 На фиг, 2 и 3 заметно, что за время одного периода Т, интервал С повторяется дважды (Фиг. 24) либо суммарная длина целой полочки Аи частей Ь ЬЛ и дС 2 двух другихпо лочектакже равна 2 ЬС (фиг. Зб) .Квантующие импульсы частоты ЕЛ ийЛ /4 предполагаются несовпадающимиво времени, что необходимо для обеспечения правильной работы реверсивного счетчика.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 контрольных сигналоввырабатывает синусоидальный сигнал 25 частоты Й, который подается на входисследуемого объекта, а сигнал с выхода объекта подается на входы форми"рователя 4 ,выполненного, например,на двух компараторах и триггере с ЗО раздельным запуском) и дополнительного формирователя 5 (например выполненного на компараторе). На выходеформирователя 4 получаем импульсы длительностью С(фиг. 2 б), на выходе дополнительного Формирователя 5 - длительностью Ь( (Фиг. 23) . На делитель2 частоты с коэффициентом деления,равным четырем, подается квантующаячастота ЙЛ, причем:Вычисление ЧЧ,по формуле (б) пред)лагается осуществить с помощью ревер б 5 измерения, формирователь 4, дополнительный формирователь 5, ключ 6 дополнительный ключ 7, реверсивный счетчик 8, блок 9 индикации.Для пояснения работы цифрового фазометра на фиг. 2 и 3 введены следующие обозначения:ОВ(С) - синусоидальный сигнал генератора контрольных сигналов, который подается на вход исследуемого объекта;УВь(С) - сигнал с выхода йсследуемого объекта, который подается на входы формирователей 4 и 5;ОЛЬя(С) - первая гармоника сигнала с выхода исследуемого объекта.Иэ Фиг. 26 следует:фцт )АС(1) так как в случае симметричной нелинейности (СЛ, С 21 = С 2 С 8)где С - интервал времени, соответствующий фазовому сдвигумежду 08 у С) и ЦВЬп(С)интервал времени, соответствующий длинеполочкикРивой УВыи(С) фГ - интервал времени от началапериода кривой УВ (С) доконца полочки кривойУВь (С) .Зная Г, фазовый сдвиг Ч можно определить следующим образом:(2)Тгде Т - период сигнала (С) .Заполняя интервал С импульсамичастоты й, можно найти число М, =С, , (3)откуда С, = =М, Тл (4)где Т = -Подставляя (4) в (2), имеем: Выдерживая соотношение Т = 360,10 Тл, к - 0,1,2,3, получим Ч=М лО Чт. е. показанием Фазометра является фазовый сдвиг непосредственно в градусах.Поскольку сформировать интервал Гу весьма сложно, ниже предлагаеется решение, исключающее необходимость Формирования непосредственного интервала 1.Раскрывая формулу (3), получим С выходов формирователя 4 и дополнительного Формирователя 5 импульсы Г и ЬЬ поступают соответственно на ключ б и дополнительный ключ 7. Интервал времени 2 квантуется частотой йл, интервал времени Ь(: квантуется частотой йл/4, и сформированные таким образом пачки импульсов поступают соответственно на суммирующий (+) и вычитающий (-) входы реверсивного счетчика 8. Управление ключом б с дополнительным ключом 7 осуществляется формирователеминтервала измерения 3 (выполненного, например, на компараторе и счетчике импульсов с дешифратором), на выходе которого формируется интервал времени, равный од" ному периоду Т (Фиг, 22.и Зг), либо нескольким периодам Т, что дает всэмсжность получить усредненный фазовый сдвиг. Результат измерения индицируется блоком 9 индикации.При отсутствии полочкиформула изобретения Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные генератор контрольных сигналов ключ, счетчик и блок индикации, а также фррмиро ватель, выход которого соединен со вторым входом ключа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности при исследовании фазо-, вых характеристик нелинейных систем, в него введены делитель частоты, формирователь интервала измерения, дополнительный формирователь, дополнительный ключ, причем первый выход генератора контрольных сигналов через делитель частоты соединен с первым входом дополнительного ключа, второй выход генератора контрольных сигналов соединен со входом формирователя интервала измерения и со входом дополнительного формирователя через формирователь, выход формирователя интервала измерения - с третьим входом ключа и вторым входом дополнительного ключа, а выход дополнительного формирователя соединен с третьим входом дополнительного ключа, выход которого соединен со вторым входом счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 417741, кл. С 01 й 25/00, 23,06.72,2. Смирнов П. Т. Цифровые фаэометры. Энергия, 1974.741187 Составитель В. ЕремеевРедактор П. Макаревич Техред Н, Бабурка Корректор А. Гриценко Заказ 3323/5 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5