Коммутационный фазометр

(23) П риоритет С 01 й 25/00 Государственный коинтет СССР по делан нзобретеннЯ н открытнй(72) Авторы изобретенияОрдена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(54) КОММУТАЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении быстродейству. ющих измерителей фазовых сдвигов между двумя гармоническими сигналами, изменяющимися в широком частотном диапазоне.Известен коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, линейный фазовый детектор, управляющий триггер и дискриминатор, причем фазовый10 детектор соединен с источниками входных сигналов непосредственно и через коммутатор, который по двум входам соединен с управляющим триггером ит 5 синхронным детектором, в котором для уменьшения влияния переходных процессов, обусловленных периодической коммутацией исследуемых сигналов, частота коммутации синхронизируется одним из исследуемых сигналов 11.Недостатком устройства является дополнительная погрешность, обусловленная промежуточным преобразова-,телем фазового сдвига в напряжение, которое далее кодируется.Известен коммутационный фазометр, содержащий коммутатор, однополярный триггерный преобразователь, логический элемент И, генератор квантующих импульсов, два блока пересчета, реверсивный счетчик импульсов, блок управления и цифровой отсчетный блок, причем однополярный триггерный преобразователь соединен с сигнальными входами Фазометра непосредственно и через коммутатор, соединенный с одним из выходов блока управления, три других выхода которого соединены с входами реверсивного счетчика импульсов, цифрового отсчетного блока и генератора квантующих импульсов соответственно, выход однополярного триггерного преобразователя соединен с одним из входов логического элемента И, другой вход которого соединен с одним из выходов генератора кванту 87949925 40 ющих импульсов, а выход через первый блок пересчета соединен со счетным входом реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом цифрового5 отсчетного блока, второй выход генератора квантующих импульсов через второй блок пересчета соединен с входом блока управления 21. Непосредственное кодирование временного ин тервала, пропорционального измеряемого фазовому сдвигу, повышает точность измерения. Иедостатком этого устройства является наличие случайной погрешности, обусловленной нецелочисленным соотношением частотыисследуемых сигналов и частоты г 0 сигналов генератора квантующих импульсов, а также частоты коммутации Г управляющего напряжения и входных исследуемых сигналов, т.е. -Е и -о ь, гдеи- целые числаЦелью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения фазовых сдвигов сигналов.Эта цель достигается тем, что в коммутационный фазометр, содержащий последовательно соединенные с входной клеммой источника измерительного сигнала коммутатор, однополяр 30 ный триггерный преобразователь, первый логический элемент И, первый блок пересчета, реверсивный счетчик импульсов и цифровой отсчетный блок, второй блок пересчета, генератор квантующих импульсов 1 выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И и входом второго блока пересчета, а также блок управления, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, и с входом установки режима работы реверсивного счетчика импульсов, введены блок сравнения временных интервалов, формирователь импульсов сброса и последовательно соединенные с управляющим входом генератора квантующих импульсов преобразователь "код-напряжение", счетчик импульсов и второй логический элемент И, первый входкоторого соединен с выходом генера тора квантующих импульсов, а второй вход - с выходом блока сравнения временных интервалов, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго блока 55 пересчета и выходом блока управления, вход сброса в нуль счетчика импульсов соединен с третьим выходом формирователя импульсов сброса,выход второго элемента И соединен свходом счетчика импульсов, выход которого соединен с входом преобразователя "код-напряжение", первый и второй выходы формирователя импульсовсбРоса соединены соответственно свходами сброса в нуль реверсивногосчетчика импульсов и цифрового отсчетного блока, выход блока управления соединен с входом формирователяимпульсов сброса, а синхронизирующий вход - с вторыми входами коммутатора, однополярного триггерногопреобразователя и с выходной клеммой источника опорного сигнала.Функциональная схема коммутационного фазометра приведена на чертежеФазометр содержит коммутатор 1,блок 2 управления, однополярный триггерный преобразователь 3, первый логический элемент И 4, первый блок 5пересчета, реверсивный счетчик 6 импульсов, цифровой отсчетный блок 7,генератор 8 квантующих импульсов,второй блок 9 пересчета, формирователь 10 импульсов сброса, преобразователь "код-напряжение" 11, второйлогический элемент 12, блок 13 сравнения временных интервалов, счетчик14 импульсов.При этом первый вход коммутатора1 соединен с входной клеммой источника измерительного сигнала, второйвход соединен с синхронизирующимвходом блока 2,вторым входом преобразователя 3 и с входной клеммойисточника опорного сигнала.Вход управления коммутатора 1 соединен с выходом блока 2,Выход коммутатора 1 через последовательно соединенные преобразователь3, элемент И 4, блок 5 пересчета исчетчик 6 соединен с блоком 7,Входы сброса в нуль счетчика 6и блока 7 соединены соответственно спервым и вторым выходами формирователя 10, вход которого соединен совходом установки режима работы реверсивного счетчика импульсов, вторымвходом блока сравнения временныхинтервалов и с выходом блока 2.Третий выход формирователя 10 соединен с входом сброса в нуль счетчика 14. Выход счетчика 14 через преобразователь 11 соединен с управляющим входом генератора 8, Счетныйвход счетчика 14 соединен с выходомэлемента И 12, 879499нала.1 50 55 Формула изобретения В результате сравнения на выходеблока 13 в течение каждого периоданапряжения частоты коммутации формируется импульс длительностьюЯ =Т -Т: --- :,: --(6)о ьк с у: у, гкоторый поступает,на второй входэлемента И 1 и "разрешает" прохождение импульсов с частотой а с выхода генератора 8 на вход счетчика 14.В результате в счетчике импульсовзапишется числоТ 0 ЬРЯ, -й 1-Я -1 7)которое преобразуется в пропорциональное напряжение коррекции с помощью преобразователя 11КО1 КОР= -(8)где 5 - крутизна преобразования.Под действием напряжения коррекции,поступающего на управляющий входгенератора 8, осуществляется перестройка его частоты до значения 10при котором обеспечивается равенство частот 1 иВ данном коммутационном фазометреисключена низкочастотная погрешностьизмерения Л 1 иц за счет подстройкичастоты " генератора тактовых импульсов до значения, при котором= 1-оЭкспериментальные исследованияподтвердили высокую эффективностьпредложенной схемы коммутационногофазометра. Длительность цикла измерения в разработанном макете фазометрав частотном диапазоне 20-10 Гц непревышает 1 с,Таким образом, введение в коммутационный фазометр блока сравнениявременных интервалов, преобразователя"код-напряжения", счетчика импульсови второго логического элемента И,соединенных определенным образом,обеспечило повышение точности и быстродействия измерения фазового сдвига сигналов в области низких частот,Коммутационный фазометр, содержащий последовательно соединенные с входной клеммой источника измерительного сигнала коммутатор, однопо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 лярный триггерныи преобразователь,первый логический элемент И, первыйблок пересчета, реверсивный счетчикимпульсов и цифровой отсчетный блок,второй блок пересчета, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И и входом второгоблока пересчета, а также блок управления, выход которого соединен суправляющим входом коммутатора и свходом установки режима работы реверсивного счетчика импульсов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, введены блок сравнения временных интервалов, формирователь импульсов сброса и последовательно соединенные с управляющимвходом генератора квантующих импульсов преобразователь "код-напряжение", счетчик импульсов и второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератораквантующих импульсов, а второй вход - свыходом блока сравнения временныхинтервалов, первый и второй входыкоторого соединены соответственно свыходом второго блока пересчета ивыходом блока управления, вход сбросав нуль счетчика импульсов соединенс третьим выходом формирователя импульсов сброса, выход второго элемента И соединен с входом счетчика импульсов, выход которого соединен свходом преобразователя "код-напряжение , первый и второй выходы формирователя импульсов сброса соединенысоответственно с входами сброса внуль реверсивного счетчика импульсови цифрового отсчетного блока, выход,блока управления соединен с входомформирователя импульсов сброса, асинхронизирующий вход - с вторымивходами коммутатора, однополярноготриггерного преобразователя и с входной клеммой источника опорного сигИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 51 б 0001 кл. С 01 В 25/00, 1976.2. Скрипник Ю,А. Коммутационныецифровые измерительные приборы.М., Энергия, 1973, с. 77-83.879499 Составитель Н.АгеевРедактор Г.Петрова Техред М,Голинка рректор С,Шекма Заказ 971 5 Тираж 735 ПодНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб.,П писноеР иал ППП тент , г. Ужгород, ул, Проектная