Следящий цифровой фазометр
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 14.12. 79 .(21) 2853938/18-21 Р 1)м Кл с присоединением заявки Но -С 01 й 25/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы С.В. Мотыжев и Г стре изобретения Морской гидрофиэический институт А ЗаявителИзобретение относится к электри- ческим измерительным приборам, а точ неек устройствам измерения фазового угла, и может быть использовано в различных цифровых измерителях фазы, в том числе в системах с временной селекцией сигналов, в частности, в радионавигации.Известен цифровой фазометр, измеряющий разность фаэ между сигналами одинаковой частоты, поступающими в различное время Г 13 .Однако он характеризуется заниженным быстродействием измерений и недостаточной структурной надежность за счет того, что слежение за фазами поступающих сигналов и измерение раз ности Фаз производится различными узлами, при этом сбой в узле измерителе повлечет за собой ошибочный результат.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство измерения фазы, содержащее опорный генератор, два формирователя входных сигналов, источник стробов синхронизации, д а узла слежения эа фазами поступающих сигналов с узлами осреднения и делителями, преобраэова тель время-код, счетчик долей периода, различитель, счетчик целых периодов. В устройстве отслеживание Фазысигнала с формирователя входных сигналов производится узлом слеженияво время поступления строба синхронизации путем добавления либо исключения импульсов в сигнале опорного генератора. С выхода узла слежения скорректированная частота опорного генератора поступает в делитель, сигнал на выходе которого равенпо частоте входному сигналу. Процессподстройки продолжается до тех пор,пока разность Фаз между входным 5 сигналом и сигналом с выхода делителяне станет равной нулю. Во время отсутствия строба опроса сигнал опорного генератора не корректируется ифаза сигнала на выходе делителя сох раняется постоянной. Измерение собственно разности Фаэ производитсяспособом Время-импульсного кодиро 1 вания с использованием преобразователя время-код, с которогопачки импульсов поступают на счетчик долей перехода. увеличениеили уменьшение кода в счетчикецелых периодов производится с поощью донолнительногр различитея 21Недостатком известного устройстваявляется то, что сначала производится отслеживание фаз поступающих сигналов, а затем - измерение разностиФаз между ними, что приводит к снижению быстродействия процесса измерений. Кроме того, отсчет измереннойразности Фаз невозможно снять сосчетчика долей перехода в любое требуемое время, так как отсчет сохраня-ется в счетчике в течение заданноговремени после окончания подсчета импульсов в пачке с преобразователявремя-код. После этого счетчик обнуляется и начинается счет импульсовв следукщей пачке.Цель изобретения - повышение быстродействия измерений.Поставленная цель достигается тем,что в следящем цифровом фазометре,содержащем опорный генератор, дваФормирователя входных сигналов, источ Оник стробов синхронизации, последовательно соединенные узел слежения зафазой сигнала, узел осреднения и делитель, счетчик долей периода, счетчикцелых периодов, где входы узла слежения за фазой сигнала соединены с выходом делителя, выходом опорного генератора, выходом одного из Формирователей входного сигнала и выходом источ"ника,стробов, введены осредняющийсчетчик и компаратор кодов, входы . Зфсравнения которого соединены с выходом каждого разряда делителя и сост"ветствующими разрядами счетчика долей периода, а выход соединен со счетным входом осредняющего счетчика, ЗЗразрешающий вход которого соединенс источником стробов.синхронизации,при этом осредняющий счетчик соединенсо счетчиком долей периода, соединенным со счетчиком целых периодов щи реверсирующие входы их соединены свыходом второго формирователя входныхсигналов.На Фиг. 1 представлена структурная схема следящего циФрового Фазометра; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Следящий цифровой фаэометр содержитопорный генератор 1, формирователи 2 и 3 входных сигналов, источник 4 стробов синхронизации,36узел 5 слежения, узел б осреднения,делитель 7, компаратор 8 кодов,осредияющий реверсивный счетчик 9,реверсивный счетчик 10 долей периода, реверсивный счетчик 11 целых Ициклов.Опорный генератор 1 является ис"точником образцового сигнала,частота которого определяется требуемойточностью измерений и частотой входного сигнала. Формирователи 2 и 3 преобразуют поступающие, сигналы к виду,необходимому для работы узлов фазометра, причем Формирователь 3, соединенный с реверсивными счетчиками,представляет собой преобразователь синусоида-меандр. Источник 4 стробов синхронизации формирует .сигналы разрешения работы узлов слежения в соответствии с временем поступления входных сигналов. Узел 5 сЛежения предназначен для коррекции частоты опорного. генератора 1 с целью устранения рассогласования по фазе входного сигнала и сигнала на выходе делителя 7. Узел б осреднения поз". воляет ослабить влияние Флуктуирующих помех и придать Фаэометру свойства, эквивалентные устройствам с узкой полосой пропускания. Скоррек" тированный узлом 5 слежения сигнал опорного генератора 1 поступает на вход делителя 7, сигнал на выходе которого по частоте равен частоте входного сигнала, В результате устранения рассогласования сигнал на выходе делителя 7 синфазирован с сигналом, поступающим с выхода формирователя 2 на вход узла 5 слежения. Компаратор 8 кодов предназначен для выработки импульса равенства кодов в момент совпадения веса кода делителя 7 и веса кода реверсивного счетчика 10. Обязательным условием работоспособности устройства является равенство количества разрядов делителя 7 с одной стороны и реверсивного счетчика 10 с другой, соединенных с компаратором 8 кодов. Кроме того, в случае использования обратных связей в делителе 7 и реверсивном счетчике 10 характер их должен быть одинаковым, В противном случае, если коды делителя 7 и реверсивного счетчика 10 равны одному и тому же числу, а веса разрядов реэличны, на выходе компаратора 8 кодов не образуется импульс равенства,что приведет к неработоспособности устройства.Дли= тельность импульса компаратора 8 равна времени, в течение которого вес кода делителя 7 остается равным весу кода реверсивного счетчика 10, так как код делителя 7 изменится в соответствии с частотой опорного сигнала генератора 1, то длительность импульса компаратора 8 кодов равна одному периоду опорной частоты. Частота повторения импульсов определяется временем цикла делителя 7. Если частота входного сигнала равна 1 с, а коэффициент деления счетчика равен М, то частота опорного генератора 1 определяется как аког = Гс М.Поскольку одинаковые числа повторяются в делителе 7 через М периодов опорной частоты, то периодичность импульсов с компаратора 8 равна : 5 в -Уо т.е. частоте входного сигнала.Отсюда вытекает еще одно условие работоспособности устройства: равенство частоты входного сигнала 10,частоте с делителя 7 1 д и частоте образования импульсов компаратора Г,т.е.4Ус 1 д = Г . Осреднякщий реверсивный счетчик 9, так же как и узел б осреднения, предназначен для уменьшения влияния флуктуационных помех.Количество разрядов счетчика 9 выбирается из условия обеспечения одинаковых условий осреднений при работе двух входных сигналов. Реверсивный счетчик 11 имеет необходимое количество разрядов.Устройство работает следующим об,разом.Структурно Фазометр можно рассмотреть в виде двух частей. Первая, в состав которой входит опорный генератор 1, один формирователь 2 входного сигнала, источник 4 стробов синхронизации, узел 5 слежения, узел б осреднения, делитель 7, осуществляет слежение за Фазой одного входного сигнала. Вторая, в состав которой входит другой формирователь 3 входного сигнала, источник 4 стробов синхронизации, делитель 7, компаратор 8 кодов, осредняющий реверсивный счетчик 9, реверсивный счетчик 10, реверсивный счетчик 11 производит слежение эа,фазой второговходного сигнала с одновременным измерением разности фаз между двумя поступающими сигналами, Сравнение фазы первого входного сигнала с сигналом с выхода делителя 7 производится в узле 5 слежения, в котором определяется, направление коррекции фазы сигнала с делителя 7 и вырабатываются импульсы добавления, либо исключения, посредством которых корректируется сигнал с опорного генератора 1, В узле 6 производится осреднение сигналов коррекции. Код делителя 7 непрерывно меняется в соответствии с поступакщей частотой, причем задний фронт сигнала 5 д с последнего разряда. делителя 7 образуется в момент, когда вес кода делителя 7 становится равным нулю. После этого в делителе начинается очередной цикл счета импульсов. Задний фронт сигнала с делителя 7 синфазируется с задним фронтом сигнала 1 с, поступающего с формирователя 2. Изменяющийся код делителя 7 посредством компаратора 8 кодов сравнивается с кодом, хранящимся в ревер- . сивном счетчике 10. В момент совпадения кодов образуется импульс равенства, который поступает на счетный вход осредняющего реверсивногосчетчика 9. Направление счета в реверсивных счетчиках 9-11 изменяется в соответствии с сигналом с формирователя 3 входных сигналов, Во время положительного полупериода они работают в режиме сложения, во время отрицательного. - и в режиме вычитания. Рассмотрим временные диаграммыработы устройства, показанные наФиг. 2. Пусть сигнал с делителя 71 синфазирован с входным сигналом 1 ,аразность фаз между сигналом с делителя 7 уд .и вторым входным сигналомГс равна д Ч (фиг.2 а). Пусть в 5начальный. момент вес кода в счетчике 10 равен е. Тогда при набсре в делителе 7 того же числа а происходитсовпадение кодов и на выходе компаратора 8 образуется импульс равенства кодов. При этом импульсы с ком паратора 6 поступают на вход осредняющего счетчика 9 во время работысчетчиков 9 и 11 в режиме вычитания.При поступлении строба разрешениясчета от источника 4 стробов код 155 счетчика 9 начинает уменьшаться импульсами с компаратора 8. При переполнении осреднякщего счетчика 9вес кода счетчика 10 уменьшается наединицу и становится равным а.Сов падение кодов теперь происходит принаборе в делитель 7 того же числав, что соответствует появлениюимпульса равенства на один периодопорной частоты или-сдвигу влево в 25 сторону опережения по шкале времени.Поскольку импульсы компаратора 8 ив этом случае продолжают поступатьпри работе счетчиков 9-11 в режимевычитания, то код осредняющего счетчика 9 продолжает уменьшаться, припереполнении его уменьшается кодсчетчика 10, что приводит кдальнейшему сдвигу, влево импульсов компаратора (фиг.2 б). Наконец наступаетмомент, когда импульс с компараторасовпадает с задним Фронтом сигналаГс 1 (Фиг.2 в). Дальнейшее движениеимпульсов компаратора влево невозможно, так как в этом случае он дол"жен поступать на счетчики 9-11 во 40 время работы последних в режиме сложения (фиг.2 г), что приведет сначалак переполнению осредняющего реверсивного счетчика 9, а затем " к увеличению кода в счетчике 10, что вызо вет сдвиг импульсов компараторавправо опять вплоть до совпаденияс задним фронтом сигнала ГС,Такимобразом, происходит привязка импульсов компаратора 8 к заднему Фронтувходного сигнала Гс. Вес кода делителя 7, последовательно изменяясь от0 до й(где М - коэффициент деления делителя 7), однозначно равенвсем возможным значениям фазы сигнала делителя Гд. При этом с однойФ Устороны, импульс компаратора 8 характеризует значение Фазы сигналаделителя Г в данный момент времени,а с другой, он отслеживает задний фронт входного сигнала Уб .Та ким образом, значащий момент входного сигнала Гсггоказывается привязанным к временной шкале фазы сигналаделителя д . Поскольку положениеимпульса компаратора на временной б 5 шкале фазы сигнала делителя ц однозначно определяется кодом счетчика 10, то этот код является мерой разности делителя Гд и входного сигнала 1 с. Так как сигнал делителя синфазирован с входным сигналом, то код счетчика 10 является мерой разности фаз двух входных сигналов. Для повышения точности измерений необходимо увеличивать количество разрядов у делителя 7 и у реверсивного счетчика 10 с соответствующим увеличением ячеек сравнения в компараторе 8 кодов. Изменение кода реверсивного счетчика 11 происходит при переполнении реверсивного счетчика 10 в соответствии с полярностью входного сигнала. 15Предлагаемое устройство позволяет избавиться от последовательного процесса получения конечного результата: сначала отслеживания фаз поступающих сигналов,а затем - измерения ц разности фаз между ними. В нем,процессы отслеживания и измерения производятся параллельно, с получением конечного результата непосредственно после окончания процесса отслежийания, вследствие чего увеличивается быстродействие измерений. Кроме того, достигается непрерывность в снятии отсчета за счет того, что код счетчика долей периода, характеризуя измеренную разность фаз, сохраняет свой М вес при постоянстве последней и изменяется только при приращениях разности фаз.Необходимо отметить, что в случае сбоя в реверсивном счетчике долей 35 периода, происходит самопонравка устройства. Формула изобретенияСледящий цифровой фазометр,содержащий опорный генератор, два формирователя входных сигналов, источник стробов синхронизации, последовательно соединенные узел слежения за фазой сигнала, узел осреднения и делитель, счетчик долей периода, счетчик целых периодов, где входы узла слежения эа фазой сигнала соединены с выходом делителя, выходом опорного генератора, выходом одного из формирователей входного сигнала и выходом источника стробов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, введены осредняющий счетчик и компаратор кодов, входы сравнения которого соединены с выходом каждого разряда делителя и соответствующими разрядами счетчика долей периода, а выход соединен со счетным входом осредняющего счетчика, разрешающий вход которого соединен с источником стробов синхронизации, при этом осредняющий счетчик соединен со счетчиком долей периода, соединенным со счетчиком целых периодов.и реверсирующие входы их соединены с выходом второго форми" рователя входных сигналов.аИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ Р 1516084,кл. 0 01 В 25/00, 1970.2. Техническое описание изделияРО ОЦ 4.400.141 ТО.864183 Составитель А. СтаростинаЛыжова Техред М, Голинка Корректор С. Щома актор За илиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная/67 ТиражВНИИПИ ГосУДпо делам113035, Москва 35 Подписрственного комитета СССзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д.
СмотретьЗаявка
2853938, 14.12.1979
МОРСКОЙ ГИДРОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ АН УССР
МОТЫЖЕВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ОСТРЕЦОВ ГЕНРИХ АЛЕКСАНДРОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01R 25/08
Метки: следящий, фазометр, цифровой
Опубликовано: 15.09.1981
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-864183-sledyashhijj-cifrovojj-fazometr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Следящий цифровой фазометр</a>
Предыдущий патент: Цифровой измеритель фазового сдвига
Следующий патент: Устройство для контроля параметров изоляции относительно земли в электроустановке напряжением 6-10 кв
Случайный патент: Светоделитель