Цифровой компенсационный фазометр

(51) М. Кд. с присоединениеат заявки М 6 01 й 21/00,Ваударетаелай кемитет СССР вф делам взееретеввл н етарытвй(23) Приоритет Опубликовано 150482Бмллетень М 14 Дата опубликования описания 150432. 772 (088. 8) еволюции 4) ЦИФРОВОЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР ваго отсчетного устрои Изобретение относится керительной технике и предо для измерения разностиеременных напряжений. азоиз значе одву хем . Известен цифровой фазометр, содержащий смесители, входы которых соединены с источником сигнала, а выходы через фильтры нижних частот связаны со входами формирователей импульсов, выходы одного из которых соединены со входами трех схем совпадения, и триггера, выходы кото рого соединены со входами двух других схем совпадения, выходы которых связаны со входами пересчетных схем при этом входы пересчетных схем соединены через элемент И с выходам генератора импульсов и управляющего триггера, а выходы пересчетных с связаны со входами смесителей, причем выходы одной из пересчетных схем соединены .со входом регистра памяти, выходы которого связаны со входами цифр"ства Я .К недостаткам этого фаэометра можно отнести наличие погрешности из мерения вследствие применения в трактах преобразования частоты нелинейных элементов-смесителей и погрешность измерения из-за неидентич ности каналов Фазометра.Известен также цифровой фазометр, содержащий двухканальный преобразователь частоты, индикатор нулевого фазового сдвига, дискретные фазовращатели со схемой их управления, устройство смещения частоты входных напряжений и формирователи коротких импульсов, выходы которых подключены к раздельным входам триггера, выход которого через мостовую схему задерж. ки связан с одним из входов управления ключевой схемы, второй вход управления которой связан с выходом реверсивного счетчика, а импульсный вход соединен с выходом генератора3 920импульсов, который также связан спервым входом реверсивного счетчикачерез временной селектор, второйвход временного селектора подклюценк выходу мостовой схемы задержки, авыход ключевой схемы подключен квторому входу реверсивного счетчика и ко входу управляемого дискретного фазовращателя, при этом междувходом схемы совпадения, управляющейэтим фазовращателем, и выходом соответствующего формирователя короткихимпульсов включен элемент задержки 2 .Недостатками этого устройства являются дополнительные погрешностииз-за нелинейных преобразований вканалах фазометра и дополнительныефазовые набеги в каналах из-за ихнеидентицности.Наиболее близким к предлагаемомуявляется цифровой автокомпенсационный фазометр, содержащий формирователь импульсов, индикатор нулевогофазового сдвига, реверсивный счетчикимпульсов и элемент ИЛИ в каждом канале, а также элемент совпаденийи импульсный генератор, выход которого связан со входами двух пересцетных схем, регистр памяти, входы которого соединены с выходами одной изпересчетных схем, а выходы подключены ко входам цифрового отсчетногоустройства, при этом входы индикато"(ров нулевого фазового сдвига связаныс выходами формирователей импульсови пересчетных схем, а выходы - совходами реверсивных счетчиков, выходы которых соединены с управляющимивходами пересчетных схем и входамиэлементов ИЛИ, выходы которых связаны с установочными входами реверсивных счетчиков и двумя входами элемента совпадений, третий вход которого связан с выходом заполнения одной из пересчетных схем, а выходэлемента совпадений соединен суправляющим входом регистра памяти,В этом фазометре отсутствуют нелинейные звенья в трактах преобразования и поэтому точность измеренияу него выше, чем у рассмотренныхустройств 31,Недостатком этого фазометра является наличие погрешности измерения из-за дополнительных фазовых набегов вследствие неидентичности каналов Фазометра. 63 4 .Цель изобретения - повышение точности измерения,Поставленная цель достигаетсятем, что цифровой компенсационныйфазометр, содержащий формировательимпульсов, индикатор нулевого фазового сдвига, реверсивный счетчикимпульсов и элемент ИЛИ в каждом канале, а также элемент совпадений10 и импульсный генератор, выход которого связан со входами первой и второй пересчетных схем, цифровойотсчетный блок и регистр памяти,входы которого соединеньг с выходами1 З первой пересцетной схемы, при этомвходы индикаторов нулевого фазового сдвига связаны с выходами формирователей импульсов и пересчетнцхсхем, а выходы - с входами реверсивщ ных счетчиков, выходы которых соединены с управляющими входами пересчетных схем и входами элементовИЛИ, выходы которых связаны с установочными входами реверсивных счету чиков ъ двумя входами элемента совпадений, третий вход которого связанс выходом заполнения второй пересчетной схемы, а выход элемента совпадений соединен с управляющим входом реЗО гистра памяти, снабжен дополнительнымрегистром памяти, триггером, автоматическим переключателем и блокомвычитания, входы которого соединеныс выходами регистров памяти, а выхо-.35ды связаны со входами цифровогоотсчетного блока, при этом входустановки в единицу триггера соединен с клеммой "Начало измерения", авход установки в нуль связан с выЮходом элемента совпадений, выходтриггера соединен с управляющимивходами дополнительного регистрапамяти, входы которого связаны свыходами регистра памяти и автома 4тического переключателя, входы которого подключены к источнику входныхсигналов, а выход соединен со входомформирователя импульсов одного изканалов.Зф На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого фазометра.Схема содержит Формирователи 1и 2 импульсов, на вход первого изкоторых подается один из исследуем мых сигналов, а вход второго формирователя связан с выходом автоматического переключателя 3, входы которого соединены с источником иссле55 5 920дуемых сигналов. Выходы формирователей 1 и 2 импульсов соединены с одним из входов индикаторов 4 и 5 нулевого фазового сдвига, вторые входыкоторых связаны с выходами пересчетных схем 6 и 7, входы которых связаны с выходом генератора 8 импульсов, а выходы индикаторов 4 и 5 нулевого фазового сдвига соединеныс соответствующими входами реверсивных счетчиков 9 и 10 импульсов, выходы которых связаны с управляющимивходами пересчетных схем 6 и 7 и через элементы ИЛИ 11 и 12 - с установочными входами реверсивных счетчиков 9 и 10 и двумя входами элемента13 совпадений, третий вход которого,связан с выходом заполнения пере"счетной схемы 7. Выход элемента 13совпадений соединен с управляющим 20входом регистра 14 памяти и входомустановки в нуль, триггера 15, входустановки в единицу которого соединен с клеммой "Начало измерения", авыход соединен с управляющими входами автоматического переключателя3 и регистра 16 памяти, выходы которого связаны с одними из входов бло.ка 17 вычитания, другие входы кото рого соединены с выходами регистра 3014 памяти, которые также связаны со входами регистра 16 памяти, причем входы регистра 14 памяти подключены к выходам пересцетной схемы 6, а выходы блока 17 вычитания соединены со входами цифрового отсчетного блока 18.фаэометр работает следующим образом.По команде "Начало измерения" ко- э роткий положительный импульс постуф пает на вход уставки в единицу триггера 15 и на его выходе возникает положительный потенциал, соответствующий уровню логической "1". Этим 4 сигналом автоматический переключатель устанавливается в верхнее положение (как изображено на чертеже) и разрешается запись информации в регистр 16 памяти. Входной сигнал О 1(й) поступает на входы формирователей 1 и 2, формирующие короткие импульсы в моменты, например, положительных переходов через нулевые значения исследуемых сигналов.Выходные импульсы формирователей 1 и 2 поступают на входы индикаторов 4 и 5 нулевого фазового сдвига, на вторые входы которых подаются выходные напряжения автоматических дискретных фаэовращателей, представляющие собой кольцевые лересчетные схемы. Коэффициент пересчета этих схемвыбирается равным 360 10", где пчисло из ряда 0,1,2,3, в зависимости от требуемой дискретностиизменения компенсирующих сдвигов.Так, при необходимости получениядискретности в 0,01 и = 2 (коэффициент пересчета равен 36000).Изменение угла сдвига фаз входных напряжений, при подаче на обавхода фазометра одного сигнала сдвигфаз возникает за счет неидентичностиканалов и уравновешивается компенсирующим сдвигом между выходныминапряжениями пересчетных схем. фазовый сдвиг выходных напряжений пересчетных схем б и 7, осуществляющихделение частоты импульсного генератора 8, может быть установлен во -ппределах 0.-360 с дискретностью 10изменением временного положения момента заполнения одной пересчетнойсхемы по отношению к другой,Уравновешивание происходит следующим образом,.Импульсы с выхода индикаторов4 и 5 нулевого фазового сдвига в зависимости от временного положенияприходящих на их входы импульсов поступают на входы сложения или вычитания реверсивных счетчиков 9 и 10импульсов, где происходит накопление кода нарастающим или убывающимшагом, соответственно. Емкость, счетчиков выбирается равной 2 М, причемисходное значение кода соответствует М. При суммарном приращении кодасчетчиков М или -Й, цто соответствует результирующему коду 2 Я или О,на выходных шинах реверсивных счетчиков 9 и 1 О импульсов формируютсяимпульсы, используемые для управления пересчетными схемами 6 и 7. Придостижении в реверсивном счетчикеимпульсов результирующего кода 2 Япроизводится подача на вход пересчетной схемы дополнительного импульса, не совпадающего во времени с импульсами генератора 8, а при достижении результирующего кода 0 производит.ся запрет прохождения импульса сгенератора 8. Эти же импульсы черезэлементы ИЛИ 11 и 12 устанавливаютначальный код реверсивных счетчиков9 и 10, после чего цикл накопленияповторяется. При равенстве нулю сред7 92056 него значения Фазового сдвига между сигналами с выходов формирователей и пересчетных схем выходные импульсы .индикаторов 5 и 4 нулевого фазового сдвига равновероятно проходят на суммирующий и вычитающий входы реверсивных счетчиков 9 и 10, в результате чего импульсы на их выходах отсутствуют.Это соответствует достижению компенсации, Результирующий код, со ответствующий измеряемому фазовому сдвигу, считывается с одной из пере- счетных схем, например 6, при полном заполнении другой, Индикатором заполнения второй пересчетной схемы, 1 например 7, служит элемент 13 совпадений, При достижении компенсации (импульсы на выходах элементов ИЛИ 11 и 12 отсутствуют) и при полном заполнении пересчетной -хемы 7, на выходе элемента 13 совпадений появляется импульс, который подается на регистр 14 памяти, осуществляя перепись кода, установленного положениями триггеров пересчетной схемы 6. Этот же код одновременно записыва,ется и в регистр 16 памяти, а импульс с выхода элемента 13 совпадений устанавливает триггер 1 в нулевое положение. Этим сигналом осуществляется переключение автоматического переключателя 3 в нижнее положение и запрещается дальнейшая запись информации в регистр 16 памяти. Таким образом, в регистрах 14 и 16 памяти записан код фазового сдвига, соответствующий набегу в каналах фазометра вследствие их неидентичности. В блоке вычитания. 17 осуществляется вычитание кодов, записанных в регистрах 14 и 16, и в цифровом отсчетном блоке 18 появляется нулевое показание. При переключении ав- томатического переключателя 3 в нижнее положение на входы формирователей 1 и 2 импульсов поступают сигналы 0(т,) и О(й), фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить. Процесс измерения происходит в той же последовательности, как описано. При достижении компенсации измеряемого Фазового сдвига компенсирующий сдвиг равен суммарному фазовому сдвигу между исследуемыми сигналами и Фазовому набегу в каналах фазометра из-за их неидентичности. В реги- фф стре 16 памяти хранится код, соответствующий фазовому набегу в каналах фазометра. В блоке 17 вычитания происходит вычитание кодов, записан чых в регистрах 14 и 16 памяти, а результирующий код, соответствующий Фазовому сдвигу между исследуемыми сигналами, дешифрируется и регистрируется на цифровом отсчетном блоке 18.Таким образом, введение указанных дополнительных признаков позволяет повысить точность измерения компенсационных фазометров за счет исключения погрешности измерения, возникающей из-за неидентичности каналов фазометра, а это позволяет значительно расширить сферу применения предлагаемых фазометров и получить существенный экономический эффект,Формула изобретенияЦифровой компенсационный фазометр, содержащий формирователь импульсов, индикатор нулевого Фазового сдвига, реверсивный счетчик импульсов и элемент ИЛИ в каждом канале, а также элемент совпадений и импульсный генератор, выход которого связан с входами первой и второй пересчетных схем, цифровой отсчетный блок и регистр памяти, входы которого соединены с выходами первой пересчетной схемы, при этом входы индикаторов нулевого фазового сдвига связаны с выходами Формирователей импульсов и пересчетных схем, а выходы - с входами реверсивных счетчиков, выходы которых соединены с управляющими входами пересчетных схем и входами элементов ИЛИ, выходы которых связаны с установочными входами реверсивных счетчиков и двумя выходами элемента совпадений, третий вход которого связан с выходом заполнения второй пересчетной схемы, а выход элемента совпадений оединен с управляющим входом регистра памяти, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительным регистром памяти, триггером, автоматическим переключателем и блоком вычитания, входы которого соединены с выходами регистров памяти, а выходы связаны с входами цифрового отсчетного блока, при этом вход установки в единицу триггера соединен с клеммой "Начало измерения", а вход установки в нуль связан с выходом92056 Составитель С.Мороедактор Н.Ромжа Техред А. Ач Корректор А,Дзятко 30/я 8 Т ВНИИПИ Госуда по делам из 3035, Москва, Каж 719твенного комитета СССретений и открытийРаущская наб / ака писно д лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,элемента совпадений, выход триггерасоединен с управляющими входами дополнительного регистра памяти, входыкоторого связаны с выходами регистра памяти и автоматического переключателя, входы которого подключенык источнику входных сигналов, а выход соединен с входом формирователяимпульсов одного иэ каналов. 3 10,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 245913, кл. С 01 К 25/00, 1965.2. Авторское свидетельство СССРНМ 82 бй, кл. С 01 а 25/00, 1976,3. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2689665/21кл. С 01 й 25/00, 31.10,79.