Фазометр

Союз СоаетскнкСоцнапнстнческнкРеспубпнк и 91 К АВТОРСКОМУ СВИ ДЕТЕ ЛЬСТ Ь.дополнительное к авт. свид-ву(71) Заявнтел ФАЗОИЕТР тся к фазоиза именно к тригого сое частко оторые и тел Изобретение относимерительной технике,герным фазометрам.Известен фазометр, содержаций вкаждом из двух каналов последователь"но соединенные усилитель-ограничительи делящий триггер, общий для двухканалов измерительный триггер, входыкотор динены с выходами деля"щих триггеров, а его выход - с входоминдикатора, а также фильтр нижнихчастот, вход которого подключен к выходу измерительного триггера, выходфильтра соединен с первыми входамипороговых блоков, а вторые их входыс выходом генератора импульсов, приэтом выходы пороговых блоков соединены со счетным входом делящего триггера одного из каналов 1,днако наличие "запасных" раях шкалы индикатора, в брасывается стрелка изме прибора при изменении ф сдвигов, ухудшает помехоустойчивосприбора при растяжке шкалы. Наиболее близкимк предлагаемому по технической сущности является фазометр, содержаций в обоих каналах последовательно соединенные ограничитель и формирователь, во втором канале, кроме того, триггер со счетным входом, а также элемент И, измерительный триггер, входы которого соединены с выходами формирователей, и индикатор, вход которого соединен с выходом измерительного триггера, а также клю" чевые элементы, которые подключены к выходу формирователя одного из каналов - .один непосредственно, а другой- через инвертор, выход элемента И соединен со счетным входом дополнительного триггера, соединенного своими ,потенциальными выходами с управляющими входами ключевых элементов, при этом вход другого канала соединен со входом дополнительного ограничителя,918880 3выход которого соединен со вторым входом элемента И Ц,На краях шкалы индикатора также имеются "запасные" участки, что также ухудшает помехоустойчивость устройст ва при растяжке (с целью повышения разрешающей способности фазометра) шкалы..Кроме того, в фазометре затруднена цифровая индикация измеренной разнос ти фаз. Это обусловлено непропорциональностью длительности импульса на выходе измерительного триггера разности фаз, соответствующей показаниям индикатора в дополнительных зонах. 15 Например, если стрелка индикатора на ходится в правом участке шкалы, то при измеряемом угле 5 будет большая длительность импульса, а в левом участке шкалы - малая. 20 Цельизобретения - повышение помехоустойчивости устройства.Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий в первом и втором канале соединенные последовательно ограничитель и формирователь коротких импульсов, на выходе - измерительный тригг р и индикатор, а также дополнительный ограничитель, вход которого соединен с входом второго канала, два элемента совпадения первые входы которых подключены к выходам формирователя коротких импульсов е первом канале, дополнительный триггер и индикатор знака, введены фазовращатель, интегратор и пороговый элемент, в качестве измерительного триггера используют триггер с комбинированным запуском,40 а в качестве дополнительного - триггер с раздельным запуском, причем фазовращатель подсоединен к входу второго канала и выходом соединен с ограничителем в этом канале, вторые входы обоих элементов совпадения под 45 ключены к выходу дополнительного ограничителя, первый и второй установочные входы измерительного триггера соединены соответственно .с выходами первого и второго элементов совпаде ния, а счетный вход - с выходом формирователя коротких импульсов во втором канале, кроме того,. выходы обоих элементов совпадения соединены с входами допоЛнительного триггера, вход 5 которого подключен к последовательно .соединенным интегратору, пороговому элементу и индикатору знака. На чертеже представлена функциональная схема фазометра,фазометр состоит из двух каналов,содержащих ограничители 1 и 2, предназначенные для формирования прямо-угольных импульсов, временное положение фронтов которых совпадает с моментами перехода входного сигнала через нуль. Последовательно с ограничителями соединены формирователи 3 икоротких импульсов, причем формирователь 3 коротких импульсов в первомканале имеет деа выхода, с одного изкоторых снимаются короткие импульсы,соответствующие положительным переходам второго сигнала через нуль, а совторого - отрицательным, Эти выходысоединены со входами элементов 5 и бсовпадения, Импульсы на выходе Формирователя ч коротких импульсов во втором канале соответствуют одному изпереходов входного сигнала через нуль.Фазовращатель 7 подсоединен ко входувторого канала и выходом соединен сограничителем 2, кроме того, ко входувторого канала подсоединен дополнительный ограничитель о. Общими дляобоих каналов являются соединенныепоследовательно измерительный триггер9 и индикатор 10, При этом измерительный триггер 9 выполнен по схемес комбинированным запуском, установочные входы его соединены с выходамиэлементов 5 и 6 совпадения, а счетный вход - с выходом формирователя 1коротких импульсов, Выходы элементов5 и 6 совпадения соединены со входами дополнительного триггера 1, который выполнен по,схеме с раздельнымзапуском, выход дополнительного триггера 11 подключен к последовательносоединенным интегратору 12, пороговому элементу 13 и индикатору 11знака., Устройство работает следующим образом.Бсли в процессе измерения сдвигфаз Ч между входными сигналами находится в пределах 0 - Ю.180 или180 (360 , то один из импульсов на выходе формирователя 3 коротких импульсов совпадает во времени споявлением, например, положительногоимпульса на выходе дополнительногоограничителя 8 и проходит через одиниз элементов 5 или 6 совпадения наодин из установочных входов измерительного триггера 9, устанавливая его всостояние 0 или 1. При этом импульс80 5 9188на выходе формирователя 4 короткихимпульсов, поступающий на счетныйвход измерительного триггера 9, уста"навливает его в противоположное состояние. Так на выходе измерительного 5триггера 9 появляется последовательность импульсов, длительность которыхнесет информацию об измеряемой разности фаз.При аналоговом измерении постоян" 1 фная составляющая импульсов на выходеизмерительного триггера 9, прогорциональная измеряемой разности фаз,подается на индикатор 10, например стрелочный прибор. При цифровом измерении 15в индикаторе 10 осуществляется запол-нение импульсов с выхода триггера 9импульсами квантующей частоты, подсцет числа квантующих импульсов, пропорционального измеряемой разности 20фаз, и цифровая индикация результатовизмерения.При Ч 0 (ЗбО ) и Юж 180 обаимпульса с выхода Формирователя 3.коротких импульсов попадают ео времени на края положительного импульса,на выходе дополнительного ограничителя 8, поэтому для надежной работыФазометра можно предусмотреть ассиметрию этого ограницителя 8 так, Зочтобы оба импульса появлялись на вы"ходах обоих элементов 5 и 6 совпадения. Измерительный триггер 9 переклю.чается с приходом каждого счетногоимпульса и каждого из установочных 55импульсов, появляющихся во времениперед счетным, а установочный импульс, следующий после счетноголишь подтверждает предыдущее состоя"ние измерительного триггера 9С уче Оотом сдвига Фаз на 90 , вносимого Фа"зовращателем , импульсы, поступающиена счетный вход измерительного триггера 9 с выхода формирователя 4 коротких импульсов, не совпадают во времени с установочными не менее, цем на1/4 периода входных сигналов.из-зачего исключаются эоны неустойчивоиработы измерительного триггера,Следовательно, при Ч=0 (360 ) коо а 50 роткиеимпульсы на входе, например, установки единицы измерительноготриггера 9 приходят перед счетными и на выходе триггера формируются импульсы минимальнои длительности, при- .ч 55 мерно равной 1/4 периода входных сигналов, При аналоговом методе измере" ния постоянная составляющая этих им" Ьпульсов компенсируется при установкенуля в индикаторе 10, а при цифровом "число квантующих импульсов, пропорциональное 1/4 периода, принимаетсяза нуль. При Чх 180 ф временное положение установочных импульсов относительно счетного, противоположно-и длительность выходных импульсов максимальна, примерно равна 3/4 периода.При нарастании фазы в пределахо о0 - Чс 100 длительность импульсов навыходе измерительного триггера 9 увеличивается от /4 периода до 3/4 пери"ода, а е пределах 180Чс 360 - убывает от 3/4 до 1/4 периода. В этихинтервалах Фазовых сдвигов лишь одиниз импульсов с выхода Формирователя3 коротких импульсов попвдает наодин из установочных входов измерительного триггера 9,При. воздействии Флюктуаций импульсы с выхода Формирователя 3 короткихимпульсов пульсируют на краях положительного импульса дополнительногоограничителя 8, цто может приводитьк индикации разрешающей способностивыходы элементов 5 и 6 совпадениясоединены со входами дополнительноготриггера 11, который при налиции импульсов на одном из его входов устанавливается в соответствующее состояние, Постоянное напряжение через интегратор 12, например, интегрирующуюйС-цепь с выхода дополнительного.триггера 11 подводится ко входу порогового элемента 13, например, дифференциального усилителя, второй входкоторого подключен, например, к эталонному постоянному напряжению, равному половине разности напряжений навыходе дополнительного триггера 11в выключенном и включенном состоянии,В зависимости от уровня напряжения навыходе дополнительного триггера 11пороговый элемент. 13 переключается водно из двух состояний и с помощьюиндикатора 14 знака подсвечивает шкалуили знак измеренной разности фаз. Припопадании двух импульсов на выходыдополнительного триггера 1.1, что имеетместо при воздействии Фазовйх флюктуаций и значении измеряемых углов вокрестности Оь (ЗбО ) и 180 , он пе"реключается, и среднее значение напряжения на выходе интегратора 12 равнонапряжению на втором входе пороговогоэлемента 13. При этом пороговый элемент 13 либо включен в любое положе"ние и индицируется любой знак, либо918880 1, Авторское свидетельство СССР Ь 359611, кл . С 01 К 25/04, 1970.50 находится в среднем положении и знакне индицируется, что не искажает результат измерения. Если среднее значение разности фаэ смещается относительно 0 (360) или 180, изменяется и среднее значение напряжения навыходе интегратора 12 и фазометрчетко индицирует знак среднего значения измеряемого угла.В предлагаемом фазометре реализу Оется полигональная характеристика индикатора (зависимость показаний индикатора .от измеряемой разности фаз),Эта характеристика не имеет разрывовв отличие от характеристик известных 15триггерных фазометров и позволяетреализовать непрерывную шкалу отсчетов, типа круговой. При использовании в качестве индикаторов обычныхстрелочных приборов такую шкалу можно гОвыполнить оцифровкой ее слева направо, например, от 0 до 180 (допустим,верхняя шкала) и справа налево, напри"мер, от 180 до 360 (нижняя шкала) .При воздействии фазовых флюктуаций 25положение стрелки остается на определенном участке шкалы, соответствующемсреднему значению измеряемой величины, не происходит ее переброс с одного конца шкалы на другой, Этим дости- ЗОгается повышение помехоустойчивостииндикации. Неоднозначность отсчетаустраняется путем подсветки шкалы,например, с помощью светодиодов,включаемых индикатором знака. 35Введение фазовращателя обеспечивает разнос во времени импульсов, поступающих на входы измерительного триггера, не менее, чем на четвертьпериода входных сигналов, из-за чего 4 Оисключаются зоны неустойчивых показаний,В пределах каждой шкалы длительность импульсов на выходе измерительного триггера пропорциональна измеряемой разности фаз, что дает возможность осуществить цифровую индикацию(индикатор знака в этом случае указывает знак измеренной величины).Фазометр обеспечивает высокую помехоустойчивость без дополнительныхзон отсчетной шкалы, позволяет простореализовать цифровой отсчет, удобен для выполнения на интегральных микросхемах,Он может быть использованв качестве самостоятельного приборадиапазон частот при этом определяется фазовращателем на 90 ), но осообенно - в качестве индикаторного устройства в фазометрах с преобразованием частоты.Формула изобретенияфазометр, содержащий в первом и втором канале соединенные последовательно ограничитель и формирователь коротких импульсов, на выходе - измерительный триггер и индикатор, а такжедополнительный ограничитель, входкоторого соединен с входом второгоканала, два элемента совпадения, первые входы которых подключены к выходам формирователя коротких импульсовв первом канале, дополнительный триггер и индикатор знака, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены фаэовращатель, интегратор и пороговый элемент, в качестве измерительноготриггера используют триггер с комбини.рованным запуском, а в качестве дополнительного - триггер с раздельнымзапуском, причем фаэовращатель подсоединен к входу второго канала и выходом соединен с ограничителем в этомканале, вторые входы обоих элементовсовпадения подключены к выходу дополнительного ограничителя, первый и второй установочные входы измерительноготриггера соединены соответственно свыходами первого и второго элементовсовпадения, а счетный вход - с выходом формирователя коротких импульсовво. втором канале, кроме того, выходыобоих элементов совпадения соединеныс входами дополнительного триггера,вход которого подключен к последовательно соединенным интегратору, пороговому элементу и индикатору знака,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 2. Авторское свидетельство СССРй 397851, кл, С 01 К 25/00, 1971,