Цифровой усредняющий фазометр

фСЕС 00йз ;,И(:Мфффффа ПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Цифровые методы измерения сдвига фаз./Под ред. С.Ф. Колндорфа. Новосибирск, Наука, 1979, с17, рис. 1.10.Там же, с. 25, рис. 1.1. (54)ЦИФРОВОЙ УСРЕДНЯЮЩИЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в фаэометрах, работающих при большом искажении случайными помехами информационных сигналон. Цель изобретения - понышение точности и помехоустойчивости работы устройства. Уст( ойство содержит входные формирователи 1 и 2, преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интер- . валы нремени, элементы И-ИЛИ 5-7, элементы И 8-10, счетный блок 11 формирователя 12 сдвинутых импульсов, блок 15 автоподстройки частоты, блок 16 управления, инвертор 17 и формирователь 18 коротких импульсовГенератор 13 импульсов, делитель 14 частоты и блок 15 автоподстройки частоты образуют генератор 19 квантующих импульсов. В описании приве" дена схема преобразователя фазовых сдвигон в интервалы времени. 2 э.н. ф-лы, 2 ил, 1 2Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано при создании цифровых время-импульсных фазометров, работающих при большом искажении случайными помехами информационных сигналов.Цель изобретения - повышение точ ности и помехоустойчивости работы устройства.На фиг. 1 приведена структурная схема фазометра; на фиг. 2 - схема преобразователя фазовых сдвигов в интервалы .времени.Цифровой усредняющий фазометр содержит входные формирователи 1 и 2, преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени, элементы И-ИЛИ 5-7, элементы И.8-10, счетный блок 11 формирователя 12 сдвинутых импульсов, генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты, блок 15 автоподстройки частоты, блок 16 управления, инвертор 17 и формирователь 18 коротких импульсов, генератор 113 импульсов, делитель 14 частотыи блок 15 автоподстройки частотыобразуют генератор 19 квантующих импульсов.Преобразователь фазовых сдвиговв интервал времени содержит дваКБ-триггера 20 и 21, элемент И 22 иэлемент ИЛИ 23.Первые выходы входных формирователей 1 и 2 соединены с входами первого преобразователя 3, а вторыевыходы - с входами второго преобразователя 4 фазовых сдвигов в интервалы времени, первые выходы обоих преобразователей подключены к входампервого элемента И-ИЛИ 6, два других входа которого через формировагель 12 сдвинутых импульсов соединены с выходом генератора 19 квалтующих импульсов, а именно генератора 13 импульсов, а выход первогоэлемента И-ИЛИ 6 подсоединен к входупервого элемента И 9, выходом соединенным с входом счетного блока 11,а вторым входом - с выходом блока16 управления, вход которого подключен к выходу первого входногоформирователя 1 и входу блока 15автоподстройки частоты, второйвход которого через делитель 14 частоты соединен с выходом генератора13 импульсов, авыход блока 15 автоподстройки - с входом генератора 13,вход формирователя 18 коротких им-.пульсов подключен к выходу делителя19982 1 5 О 5 20 25 30 50 55 4 частоты, а выход - к одному из входов третьего элемента И 10, вторым выходом соединенным через инвертор 17 с выходом блока 16 управления и одним из входов второго элемента И 8, а выходом - с входом синхронизации первого преобразователя 3 фазовых сдвигов в интервал времени, вход синхронизации второго преобразователя 4 через третий элемент И-ИЛИ 7 подключен к выходам обоих преобразователей 3 и 4, вторые выходы которых и выходы формирователя 12 сдвинутых импульсов через второй элемент И-ИЛИ 5 и второй элемент И 8 соединены с вторым входом счетного блока 11, а вход сброса делителя 14 частоты подсоединены к выходу первого входного формирователя 1.Кроме того, каждый преобразователь фазовых сдвигов в интервалы времени состоит из двух КБ-триггеров 20 и 21 элемента И 22 и элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с К-входами триггеров 20 и 21, Б-входами подключенными к информационным входам преобразователя, первый вход - с входом синхронизации преобразователя, а второй - через элемент И 22 с выходами обоих триггеров 20 и 21 и выходами преобразователя.Входные формирователи 1 и 2 вырабатывают на двух своих выходах короткие импульсы в моменты перехода сигналами нулевого уровня при их возрастании и убывании. Преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени вырабатывают на первом своем выходе импульсы, соотвЕтствующие фазовому сдвигу в пределах 0 - +180 а на другом 0 - -180Преобразователи 3 и 4 имеют третий вход С, на который могут передаваться короткие импульсы синхронизации, во время действия которых напряжение на обоих выходах равно нулю. Синхронизация преобразователя 3 осуществляется с помощью элемента 10 и блоков 17 и 18, а преобразователя 4 - с помощью элемента 7.Счетный блок 11 подсчитывает разность количества импульсов, поступающих на него по двум входам, и вырабатывает результат измерения и его знак, В простейшем варианте оно может быть построено на основе реверсивного счетчика импульсов. Генератор 13, делитель 14 и блок 15 автоподстройки представляет собой управляе3 1 мый генератор 19 квантующих импульсов с коэффициентом умножения 1,8 ф 10я обеспечивающий отсчет результата в угловых градусах, Формирователь 12 сдвинутых импульсов в каждом периоде генератора 13 вырабатывает два сдвинутых на половину периода коротких импульса, которые используются для квантования выделенных временных интервалов с помощью элементов 5, 6, 8 и 9. Блок 16 управления обеспечивает сброс в нулевое состояние счетного блока 11 (связь на схеме не показана) и вырабатывает интервал времени измерения, кратный периоду входного сигнала. (например 1,10 или 100).фазометр работает следующим образом.Короткие импульсы, соответствующие положительным и отрицательным переходам сигналов через нулевой уровень, с выхода входных формирователей 1 и 2 поступают на преобразователи 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени. Преобразователь 3 работает по положительным, а преобразователь 4 - по отрицательным переходам входных сигналов. Вследствие этого фазометр является двухполу.периодным. На первом выходе каждого преобразователя 3 и 4 формируется временной интервал, соответствующий фазовому сдвигу в пределах 0 - +180 , а на втором - 0 - -180 Импульсы, соответствующие положительным фаэовым сдвигам, подаются на входы элемента И-ИЛИ 5, а отрицательным - на входы элемента И-ИЛИ 6. Каждый элемент 5 и 6 обеспечива-, ет квантование поступающих на него временных интервалов импульсами генератора 13. Для исключения возможных сбоев при наложении двух одноименных временных интервалов с преобразователей 3 и 4 квантование осуществляется сдвинутыми на половину периода импульсами с формирователя 12, Таким образом, на выходе элементов 5 и 6 появляются пачкиимпульсов, соответствующие положительным и отрицательным фазовым сдвигам каждого перехода входного сигнала через нулевой уровень.Блок 16 управления формирует время измерения, кратное периоду поступающего на первый вход фаэометра входного сигнала. В общем случае коэффициент кратности может быть219982 4 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 любым и выбирается в зависимости от требуемого усреднения. Наиболее целесообразно коэффициент кратности выбирать равным 1, 10, 100 и т.д., что упрощает построение блока 16 управления и счетного блока 11. На время измерения блок 16 управления открывает логические элементы 8 и 9, которые пропускают пачки импульсов с выходов элементов 5 и Ь на счетный блок 11.Генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты и блок 15 автоподстройки обеспечивают получение квантующей частоты в 1,8 1 О" раз выше частоты входных сигналов. Делитель 14 имеет коэффициент деления 1,8 10 и синхроинизируется каждым импульсом, соответствующим положительному переходу первого (опорного) входного сигнала через нулевой уровень. Блок 15 вырабатывает управляющее напряжение на генератор 13, пропорциональное разности частот входного сигнала и с выхода делителя 14. В установившемся режиме эти частоты равны. Делитель 14 частоты построен таким образом, что скважность его выходных импульсов равна 2, т.е. длительность импульса. равна длительности паузы. Таким образом, положительный перепад напряжения на выходе делителя 14 появляется через половину периода входной частоты после импульса синхронизации с формирователя 1. Формирователь 18 из этого перепада напряжения, например, путем дифференцирования, вырабатывает короткий импульс.1Минимальный интервал между циклами измерения, формируемыми блоком 16 управления, составляет один период входной частоты. На это время блок 16 управления через инвертор 17 открывает элемент И 10, который про-. пускает короткий импульс с формирователя 18 на вход синхронизации пеР- вого преобразователя 3 фазовых сдвигов в интервалы времени, работающие по положительным нуль-переходам.Короткий импульс, приходящий на преобразователь 3 ровно через половину периода входной частоты после положительного перепада,. сбрасывает его в нулевое состояние, при котором на его выходах устанавливаютсянуле" вые уровни. После окончания короткого импульса преобразователь Э ра 1219982Синхронизация второго преобразователя 4, работающего по отрицательным нуль-переходам, осуществляется элементом И-ИЛИ 7. Последний подсоединен к преобразователям 3 и 4 таким образом, что вырабатывает единичный сигнал, если оба преобразователи выделяют одновременно фазовые сдвиги различных знаков (+ и-или - и +). Единичным выходным сигналом элемента 7, свидетельствующим о том, что выделение временных сдвигов по отрицательным нуль-переходам осуществляется неправильно, преобразователь 4 сбрасывается в исходное состояние. 20 25 ЗО Более подробно работу преобразователей фазовых сдвигов в интервалы времени рассмотрим по схеме (фиг. 2).35 Короткие импульсы, соответствующие одноименным переходам входных сигналов через нулевой уровень, с выходов формирователей 1 и 2 поступают40 на установочные входы двух КЯ-триггеров 20 и 21,. перебрасывая их в единичное состояние. При включении обоих триггеров срабатывает элемент И 22, выходным сигналом которого через элемент ИЛИ 23 триггеры 20 и45 21 сбрасываются в нулевое состояние. Как видно, один из триггеров включается на полезный временный сдвиг между сигналами, а второй - на время срабатывания триггера и элементов 22 и 23. Последнее не вносит никакой погрешности, поскольку счетный блок 11 исключает одновре- менно появляющиеся импульсы. Синхронизация преобразователя осуществляется импульсом, который через элемент ИЛИ 23 сбрасывает триггеры 20 и 21 в нулевое состояние. ботает как обычно, выделяя временной интервал, соответствующий положительному или отрицательному фазовым сдвигам, Этим исключается выделение фазоо 5 вых сдвигов больше 180 , Описанная синхронизация преобразователя 3осуществляется до начала очередного цикла измерения, а в течение времени измерения блок 16 управления через инвертор 17 закрывает элемент И 10.Вследствие этого при измерении преобразователь 3 будет выделять навязанный ему временной сдвиг (положительный или отрицательный),15 Формула изобретения 1. Цифровой усредняющий фазометр, содержащий два входных формирователя, первые выходы которых соединены с входами первого преобразователя фазовых сдвигов в интервалы времени, а вторые выходы - с входами второго преобразователя фазовых сдвигов в интервалы времени, первые выходы обоих преобразователей фазовых сдвигов в интервалы времени подключены к входам первого элемента И-ИЛИ, два других входа которого через формирователь сдвинутых импульсов подключены к первому выходу генератора квантующих импульсов, а выход первого элемента И-ИЛИ подсоединен к первому входу первого элемента И, выходом соединенного с первым входом счетного блока, а вторым входом - с выходом блока управления, вход которого подключен к второму выходу генератора квантующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, он дополнительно снабжен вторым и третьим логическими элементами И-ИЛИ, вторым и третьим элементами И, инвертором и формирователем коротких импульсов, вход которого подключен к третьему выходу генератора квантующих импульсов, а выход - к одному из входов третьего элемента И, второй вход которого соединен через инвертор с выходом блока управления и с одним из входов второго элемента И, а выходом с входом синхронизации первого преобразователя фазового сдвига в интервал времени, выходы обоих преобразователей через третий элемент И-ИЛИ соединены с входом синхронизации второго преобразователя фазовых сдвигов в интервал времени, вторые выходы преобразователей фазовых сдвигов в интервал времени и выходы формирователя сдвинутых импульсов через второй элемент И-ИЛИ и второй элемент И соединены с вторым входом счетного блока, вход блока управления соединен с выходом первого входного формирователя.2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый преобразователь фазовых сдвигов в интервалы времени содержит два КБ-триггера, элемент И и элемент ИЛИ,выход которого соединен с К-входамиобоих триггеров, Б-входы которыхподключены к информационным входампреобразователя, первый вход элемента ИЛИ соединен с входом синхронизации преобразователя, а второй -через элемент И с выходами обоихтриггеров и выходами преобразователя. Э. Фазометр по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с. я тем, что генератор квантующих импульсов содержит по 1219982 8следовательно соединенные генераторимпульсов, делитель частоты и блокавтоподстройки частоты, выход которого соединен с входом генератора5 импульсов выход которого соединен1с первым выходом генератора квантующих импульсов, вход блока автоподстройки частоты и вход сброса делителя частоты объединены и соединены1 О с вторым выходом генератора квантующих импульсов, а выход делителячастоты соединен с третьим выходомгенератора квантующих импульсов.121,9982 Фиг.2 Составитель Н. Агееедактор Р, Цицика Техред В.Кадар Корректор Г. Решетни каз 1319/53 ВНИИПИ Го Тираж 728арственного комитета СССизобретений и открытийва, Ж, Раушская наб.,Подписное о дела 35, Ио 4/5 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4