Цифровой фазометр для измерениясреднего значения сдвига фаз

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1798625 Фс присоединением заявки РЙ Государстеениый комитет(23) Приоритет Опубликовано 23,01.81, Бюллетень3 по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 26.01,81(51) ЦИФРОВОЙ фАЗОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СДВИГА ФАЗИзобретение относится к информационно-измерительной технике, в частностик области фазовых измерений, и можетбыть использовано для измерения средРнего значения сдвига фаз между двумяпериодическими сигналами.5Известен цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз(цифровой фазометр с постоянным временем измерения), содержащий формирую.1 Ощие устройства, триггеры, элементы И,генератор квантующих импульсов, счетчик импульсов и дел".тель частоты 1.Недостатком такого фазометра являет.ся пониженная точность, обусловленнаят 1высокочастотной погрешностью цискретного преобразования и низкочастотнойпогрешностью дискретного преобразования,Известен также цифровой фазометрдля измерения среднего значения сдвигафаз, работающий на принципе совпадениярегулярных импульсных послецовательностей. Он содержит ключи, формирователь импульсов, триггер, коммутатор, элементИ, линии задержки, схему запрета, генератор опорной частоты, счетчик периодови. счетчик квантующих импульсов 2,Недостатками данного фазометра являются пониженное быстродействие, обусловленное необходимостью ожиданияпервого совпадения импульса генератораопорной частоты с импульсом, сформированным формирователем импульсов из входного сигнала, а также пониженнаяточность измерения, обусловленная неопределенностью выделения первого совпадения входного и опорного импульсов,Цель изобретения - увеличение быстродействия и повышение точности измерения фазометра.Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвига фаз, содержащий входные ключи, управляющие входы которых соединены с выходами первого триггера, а выходы - с формирователеь импульсов, выход которого соединен с(5) мя Ьсс) код заставляет срабатыватьэлектронный коммутатор 13, на обоихвыходах которого появляется единичныйуровень напряжения. Импульс же совпадения ( -1 +1)-го канала не приводит ксрабатыванию через время ,д к электронного коммутатора 13 +, так какимпульс совпадения с-го канала, поступая ранее на управляющий вход электронного коммутатора 131, блокиру О1+ет последний, Таким образом, импульссовпадения, появившийся последователь-но в двух каналах совпацений, приводит ксрабатыванию электронного коммутаторав одном канале, что и необходимо для Иустранения неоднозначности. Внутренняя .задержка коммутатора выбирается из условия од ко,щ Я"Единичный уровень напряжения с первого выхода электронного коммутатора ур131 канала 8(, в котором произошлопервое совпадение. опорного импульса свходным импульсом, поступая на нормально закрытый ключ 10 своего канала, открывает его, Тем самым опрецеляется 25канал совпадений (рабочий канал, а составляющие его элементы обозначаем индексом р), по которому ожидаются последующие совпацения входного и опорного импульсов. С первого выхода этого же ЗОэлектронного коммутатора 13 р единич-ный уровень напряжения, пройдя черезэлемент ИЛИ 15, перебрасывает триггер 4, закрывая нормально открытыеключи 9 АИ всех каналов совпадений,перебрасывает первый триггер 3, подключая к формирователю 5 импульсов другоевходное напряжение, и открывает третийклки 19 Единичный уровень напряжениясо второго выхода этого же электронно-го коммутатора 13 р,пройдя через элемент ИЛИ 14, открывает первый .17 ивторой 18 ключи. Через открытые ключи18 и 19 на счетчики. 21 и 22 импульсовсоответственно с выхода генератора 6импульсов.или одного из выходов линии7 задержки через открытый ключ 10 рэлемент ИЛИ 11 р и элемент ИЛИ 16поступают опорные импульсы периода То,Через открытый ключ 17 на счетчик 20поступают входные импульсы с формирователя 5 импульсов,В момент совпацения импульса, сформированного формирователем 5 импульсов из второго входного напряжения, сопорным импульсом в элементе И 12 урабочего канала с выхода элемента И12 р снимается второй импульс, которыйпоступает на вход электронного коммутатора 13 р и снимает единичный уровень напряжения с его первого выхода.Тем самым первый триггер 3 перебрасывается в первоначальное состояние,что приводит к закрытию входного ключа2 и открытию входного ключа 1, черезкоторый первое из входных напряженийчерез формирователь 5 импульсов начи-нает поступать, к элементу И 12 р рабо 4чего канала, Кройетого, закрываетсяключ 18, управляемый первыми выходами электронных коммутаторов через элемент ИЛИ 15, прекращается поступлениеопорных импульсов в счетчик 22,опорныхимпульсов и в последнем формируетсякод уч, соответствующий нескольким периодам Т, входного сигнала и искомомусдвигу фаз,фКогда один из,опорных импульсовсовпадает с одним сформированным извходного напряжения импульсом, с выходаэлемента И 12 р снимается третий импульс,который, поступая на вход электронногокоммутатора 13 р рабочего канала, сни- .мает единичный уровень напряжения еговторого выхода. Тем самым закрываютсяключи 17 и 18 и прекращается цоступопорных импульсов в счетчик 21 опорныхимпульсов и входных импульсов в счетчик20 периодов. Таким образом, в счетчике20 формируется код А, а в счетчике 21 код И,Далее информация из счетчиков 20 -22 и значение То подводятся к ЭЦВМ.Из временной, диаграммы работы фазометра можно записать следующее)Т=ИТО, , (3) где К - число целых периодов входного напряжения от первого до второго совпадения импульсов,Из выражения (3) имеем "- (4)АПодставляя значение Т,( из (4) в (2) имеемЬ, двТ - .К;ИТо Где . ИК%ЯКод Ь у получают последовательно ычитая из кода М числоИ /Апока ос.аток не становится меньше И/А,А искомый сдвиг фаз определяется в ЭЦВМ из выраженияЧт гр, (6)первыми входами последующих каналовсовпадений, вторые и третьи входы всехканалов совпадений соединены соответственно с выходом второго триггера и выходом формирователя импульсов, а первыевторые и третьи выходы канадов совпадений соединены соответственно с входами первого, второго и третьего элеТ 5ментов ИЛИ, при этом выход первогоэлемента ИЛИ соединен с первым входомвторого и вторым входом первого ключа,выход второго элемента ИЛИ соединен со40входами первого и второго триггеров ис первым входом третьего ключа, выходтретьего элемента ИЛИ соединен со вторыми входами второго и третьего ключей,2.фазометрпоп. 1, отличаю -щ и й с я тем, что каждый канал совпацений содержит первый и второй ключи,первые входы которых объединены, а выходы через элемент ИЛИ соединены совторым входом элемента И, выход котерого соединен с первым входом электронного коммутатора, соединенного своимвторым входом с.первым входом электронного коммутатора последующего канала совпадений, а выход электронногокоммутатора каждого из каналов соединен со вторым входом второго ключа,7 70862Таким образом, преалагаемый фазометрпозволяет задержку между моментом пускаи моментом начала счета измерения),что и приводит к увеличению быстродействия. Кроме того, в предлагаемом фазометре повышается точность измеренияза счет уменьшения неопределенности выделения первого совпадения входного иопорного импульса с величины 2до величины 6 сд ( в данном случае д = С ), щоУменьшение неопределенности вьщеленияпервого совпадения происходит благодарятому, что в фазометре для измерениявьщеляется канал1-ый канал) по совпадению опорного импульса с передним 1фронтом входного импульса. При работеизвестного фазометра не известно, какимфронтом передним или задним) совпадаетвходной импульс с опорным, что обуславливает неопределенность выделения перво- -Ого совпадения 2 С .В предлагаемом фазометре время задержки 1 СД между выходами линии задержки 7 принято приблизительно равнымдлительностивходных и опорных импульсов для того, чтобы в любой моментвремени на любом из выходов линии 7задержки присутствовал опорный импульс.При увеличении Ьсд цо значения1 /2 Г, опорного импульса нет ни наодном из выходов линии задержки 7, чтоприводит к увеличению времени измерения, При уменьшении же дд с некоторого его значения возможны совпаденияопорных импульсов с .входным импульсом в нескольких каналах совпадений ( ихколичество определяется соотношениеммеждуи), И в этом случаеработа фазометра протекает аналогичноописанному выше,Следовательно, точность изготовления линии задержки не влияет на точность описываемого фазометра. Точность фазометра зависит от точности, выцеления временных интервалов, ограниченных совпадениями. входных и опорных импульсов коды А, М и И которых определяются в фазометре. То есть, в отличие от устройств для измерения временных интервалов щ в которых используются задержанные совпадения, здесь задержка импульсов с периодом То необходима лишь для выделения рабочего канала, В этом случае даже нет необходимости в точном знании величины 1 щд. Естественно, речьФздесь идет о пЬстоянных Во времени погрешностях изготовления секционированной линии задержки. 5 8Ожидаемый эффект от использованияпредлагаемого изобретения выражается вувеличении быстродействия и повышенияточности измерения фазометра,формула изобретения 1. Цифровой фазометр для измерения среднего значения сдвдга фаз, содержащий входные ключи, управляющие входы котсрых соединены с выходами первого триггера, а выходы - с формирователем импульсов, выход которого соединен с первым входом первого ключа, а вход первого триггера соединен с первым входом третьего ключа, выход которого, как и выходы первого и второго ключей, соединены со счетчиками импульсов, генератор импульсов и линию задержки, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены И ка - налов совпадений, второй триггер и три элемента ИЛИ, причем, вход линии задержки соединен с выходом генератора импульсов и с первым входом первого канала совпадений, а ее выходы - с Источники информации,принятые во внимание при экспертизе798625 102, Авторское свидетельство СССР