Цифровой интегрирующий фазометр

Союз Советских Сфцнапнстнческнх РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо 808966(22) Заявлено 2803 79 (21) 2742745/18-21с присоединением заявки Нов(51) М. Кл. 6 01 В 25/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) ЦИФРОВОИ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ГАЗОМЕТР Изобретение относится к Фаэоизме рительной технике и предназначено для измерения разности Фаз гармони- ческих сигналов и радиоимпульсных сигналов при наличии гармонического напряжения с частотой заполнения радиоимпульсов,фаза которого произволь-. на. Известен интегрирующий цифровой фазометр,содержащий два усилителя-ограничителя,триггер сложения, генератор квантующих импульсов, триггер пуска, две схемы совпадения и счетчик 11 .Известен также цифровой Фазометр 15 с постоянным измерительным временем, содержащий входной коммутатор,усилитеяй-ограничители, триггер, схему совпадения, управляющее устройство и счетчик импульсов Ь 3. 20В этих фазометрах за счет усреднения результатов измерения за достаточно большое число периодов ис" следуемого напряжения обеспечивается получение высокой точности. Од нано они обеспечивают измерение сдвига Фаз только непрерывных сигйалов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрового интегрирующего фазометра за счет 30 обеспечения измерения сдвига Фаэ ра" диоимпульсных сигналов.Поставленная цель достигается тем, что в известный фазометр,содержащий триггер сложения, выход которого соединен с первым входом первой схемы совпадения,выход которой через счетчик импульсов соединен с первым входом триггера пуска, выход которого соединен с первым входом второй схе мы совпадения, второй вход которой соединен с генератором квантующих импульсов,а выход соединен со вторым входом первой схемы совпадения,два усилителя-ограничителя, введены два временныхселектора,два формирующих устройства,два счетчика, элемент ИЛИ и последовательно соединенные линия задержки и триггер блокировки, выход которого соединен с первым входом триггера пуска,.второй вход которого соединен со входом линии задержки и выходом элемента ИЛИ,входы которого через счетчики соединены с выходами формирующих устройств, входы которых соединены со вторыми выходами временных селекторов, первые выходы которых соединены со входами триг" гера сложения,а входы - с выходами усилителей-ограничителей,а также тем, 808966что временные селекторы состоят изпоследовательно соединенных Формирователей счетчйков задержки и триггеров стробирования,соединенных по второму входу через счетчики длительности со схемами совпадений, соединенныхпо первому входу с электронными ключами,а по второму - с Формирователями,входы которых подключены к выходам усилителей-ограничителей.На Фиг.1 изображена структурнаясхема Фазометра;на Фиг.2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу.ЦиФровой Фазометр содержит усилители-ограничители 1 и 2,временныеселекторы 3 и 4,триггер 5 сложения,схемы б и 7 совпадения, генератор 8квантующих импульсов, счетчик 9 квантующих импульсонтриггер 10 пуска,формирующие устройства 11 и 12,счетчики 13 и 14,элемент ИЛИ 15,линию 16задержки и триггер 17 блокировки,Временные солекторы состоят из Формирователей 18 и 19,счетчиков 20 и 21задержки, триггеров 22 и 23 стробиро-вания,схем 24 и 25 совпадений, счетчиков 26 и 27 длительностей и электронных ключей 28 и 29,Фазометр работает следуюцим образом,Сдвинутые по фазе последовательности радиоимпульсон с выходов усилителей-ограничителей 1 и 2 (Фиг,2 аи фиг.2 б) поступают на входы временных селекторов 3 и 4,осуцествляюцихФормирование на первых выходах импульсов стробирования (фиг 2 в ифиг.2 г),а на вторых выходах соответстнуюцих им во времени стробиронанных радиоимпульсов (Фиг.2 д и Фиг.2 е).Стробированные радиоимпульсы опрокидывают триггер 5 сложения,на выходекоторого образуется последовательность пачек прямоугольных импульсовс длительностью ь,равной временному сдвигу между исследуемыми напряжениями (фиг,2 ж).На вход формируюцих устройств 11 и 12 поступает последовательность импульсов стробирования с первых вы" ходов временных селекторов 3 и 4. На выходах формирующих устройств 11 и 12 образуется соответствующая передним и задним фронтам импульсов стробировакия последовательность пар имцульсон ( фиг.2 л и Фиг.2 м) которая йодсчитынается счетчиками -13 и 14 импульсов. Импульсы с выходов счетчиков 13 и 14 (Фиг.2 н и фиг,2 о) сум" мируются элементом ИЛИ 15 н прямоугольный импульс (Фиг.2 п),по заднему фронту которого триггер 10 запуска и, через линию 16 задержки,триггер 17 блокировки устанавливаются в исходное состояние.При включении сигнала пуска Фазометра (фиг,2 с) триггер 17 блокировки опрокидывается, подготавливая Фазометр к процессу измерения, который5 О Величина емкости счетчика 9 должна быть кратна 360 о,тогда показаниесчетчика 9 будет пропорциональносдвигу Фазы (например если Н=З;К=30,М=40, то Ч;,ч =3600)Разрешающая способность Фазометра зависит от коэффициента умноже- фО ния частоты К и от числа радиоимпульсов М,подлежащих усреднению.Усреднение погрешности измерения происхо.-дит при наличии модуляции Фазы, квантующих импульсов низкочастотным нап ряжением, В этом случае погрешность 5 10 15 20 25 30 35 40 45 начинается по заднему фронту очередного импульса с выхода линии 16 задержки. Триггер 17 блокировки снова установлен в исходное состояние (Фиг.2 т) и перепад напряжения на выходе триггера 17 блокировки опрокидывает триггер 10 пуска и сбрасывает на нуль показание счетчика 9 квантуюцих импульсов. Триггер 10 пуска открывает схему 7 совпадения,через которую с выхода генератора 8 квантуюцих импульсов, поступают высокочастотные кнантующие импульсы с низкочастотной модуляцией фазы на схему 6 совпадения. Формирование этих импульсов осуществляется иЪ непрерывных колебаний,поступаюцих на вход генератора 8 квантующих импульсов, с частотой заполнения радиоимпульсон,на другой вход схемы б совпадения подаются с выхода триггера 5 последовательности пачек прямоугольных импульсов (Фиг.2 ж). На выходе схемы б совпадения образуется соответствующая ей последовательность пачек квантующих импульсов (Фиг.2 к), которая поступает на счетчик 9 квантуюцих импульсов. Заполнение счетчика 9 происходит до момента прихода заднего Фронта импульса с .элемента ИЛИ 15 (Фиг.2 п),которым триггер 10 нознращается н исходное состояние, закрывая схему 7 совпадения (Фиг.2 и) и тем самым прекращается процесс формирования времени измерения Фаэометра.Частота повторения высокочастотных квантуюцих импульсов й связана с частотой заполнения радиоимпуль сов Е линейной зависимостьюХ-к угде К - коэффициент умножения частоТыеЕмкость счетчика 9 (НЧ 9) кнантующих импульсов связана с коэффициентом умножения частоты следующей зависимостьюЫсэ =ПКМ (йгде П - количество стробированныхпериодов частоты заполнениярадиоимпульсов на выходевременных селекторов 3 и 4М - число радиоиипульсов,подлежащих усреднению в счетчйке 9.измерения сдвига фазы 0 ЛЧ определяется следуюцей зависимостьюьч= (М) М 6 ЖУвеличение числа радиоимпульсов М, подлежащих усреднению, уменьшает погрешность измерения и при этом емкость счетчиков, 13 и 14 (Ис,л 1 З(л) ) будет пропорциональна числу усредненных импульсов и,с учетом подсчета импульсов усреднения М по переднему и вар- нему Фронту, емкость счетчиков 13 и 14 выражается следующей зависимостьюИ сц 3() =2 М (4) при заданной величине усредненных радиоимпульсов М и периоде следования радиоимпульсов Т,время измерения ТИ практически не зависит от частоты заполнения радиоимпульсов формирование:импульса. стробирования и стробированных радиоимпульсов осуществляется временными селекторами 3 и 4.Работу временных селекторов 3 и 4 рассмотрим на примере временного селектора З,при этом работа временного .селектора 4 аналогична работе селектора 3.Входная последовательность радио- импульсов поступает на Формирователь 18 и электронный ключ 28. А с выхода формирователя 18 короткие импульсы поступают на счетчик 20 задержки и на схему 24 совпадения. Задний фронт импульса с выхода счетчика 20 задержки-опрокидывает триггер 22. На выходе триггера 22 Формируется импульс стробирования,разрешающий прохождение стробированного радиоимпульса через схему 28 совпадения на выход временного селектора 3. Кроме того, импульс стробирования с триггера 22 разрешает йрохождение коротких импульсов через схему 24 совпадения на счетчик 26 длительности. Задний Фронт импульса с выхода счетчнка 26 длительности.возвращает триггер 22 в исходное состояние,тем самым заканчивая процесс Формирования импульса стробирования и стробированного радиоимпульса.При измерении разности Фаз гармоничесщлх сигналов на,.вход генератора 8 квантующих импульсов подается один из входных сигналаВ;РабОта фазометра,с гармойическими сигналами аналогична работе в импульсном режиме,с той лишь разницей,что времен ные селекторы 3 и 4 будут Формировать радиоимпульс иэ исходного гармонического сигнала с той же длительностью, что и в импульсном режиме,но с периодом следования, равным сумме длитель- ности импульса задержки и длительнос" ти стробированного радиоимпульса,кбторые определяются емкостью счетчиков 20 (21) и 26 (27) соответственно,Время измерения в непрерывном режиме будет зависеть от частоты вход" ного напряжения и определяется следующим выражением- ййф+))чЦУгде М - емкость счетчика 20 (21) за 1 О держки;Ж - емкость счетчика 26 (27)длительности.Использование новых узлов:двухвременных селекторов, двух Формирующих устройств, двух счетчиков,элемента ИМИ,линии задержки и триггера блокировки - отличает предлагаемый фазометр от известных интегрирующихцифровых фаэометров тем,во-первых,что расширяет их Функциональные воэможности,позволяя измерить сдвиг Фазрадиоимпульсных сигналов,во-вторых,тем,что обеспечивает измерение сдвига фаэ радиоимпульсных сигналов с25 высокой помехозащищенностью и точностью, свойственной цифровым интегрирующим фазометрам,формула изобретенияЗО-1. Цифровой интегрирующий Фаэометр,содержащий триггер сложения,выход которого соединен с первым вхо дом первой схемы,совпадениявыходкоторой через счетчик импульсов соединен с первым входом триггера пуска,выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадения, второйвход которой соединен с генератором1 квантирующих импульсов, а выход со единен со вторым входом первой схемысовпадения, два усилителя-ограничителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения 45 измерения сдвига фаз радиоимпульсныхсигналов, в него введены два временных селектора, два формирующих устройства, два счетчика, эдемент ИЛИи последовательно соединенные ливиизадержки и триггер блокировки, выхо(которого соединен с первым входомтриггера пуска, второй вход которогосоединен со входом линии задержки ивыходом элемента .ИЛИ, входы которогочерез счетчики соединены с выходамиФормирующих устрОйств, входы которыхсоединены со вторыми выходами временных селекторов, первые выходыкоторых соединены со входами триггера сложения, а входы - с выходами 40 усилителей-ограничителей.2фаэометр по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем,что временные селекторы состоят из последовательно соединенных формирователей, счетчиков 65 задержки и триггеров стробирования,,и соединенных по второму входу черезсчетчики длительности со схемамисовпадений, соединенных по первомувходу с электронными ключами,а повторому - с Формирователями, входыкоторых подключены к выходам усилителей-ограничителей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 599233, кл, 6 01 В 25/00,28,02,76,808966 и Составитель Н, М Техред А.Бабине актор С,Шевченко аз 404/48 ое Н 113035 л. Проектная, 4 Тираж 743 ПИ Государственного ко по делам изобретений и Москва, Ж, Раушская Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород ведева Корректор,С, Щома итета СССРоткрыгийнаб, д. 4/5