Устройство для измерения изменения фазового сдвига

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 137060 9) К 25 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 3,Лйд ов иче нко тво СССР О, 1980. о СССР 00, 1985) УСТРОЙСТВ ФАЗОВОГО С ИЯ ИЗМЕНЕИЗМЕ ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение может быть использовано в системах измерения перемещенис многооборотной модуляцией фазы периодических сигналов . Устройство содержит генератор 1 опорньж сигналов,элементы И 2 - 4, реверсивный счетчик 5, счетчик 6 циклов, Введениевремяимпульсного элемента 7 памяти,дешифраторов 8 и 9, регистра О, сумматора 11, элемента 12 задержки иобразование новых функциональных связей упрощают процесс измерения. 6 илИзобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в измерительной технике, в частности в системах измерения перемеще 5ния с многооборотной модуляцией фазыпериодических сигналов.Цель изобретения - упрощение процесса измерения,На фиг.1 представлена схема устройства для измерения изменения фазового сдвига; на фиг.2 - схема, поясняющая работу времяимпульсного элемента памяти; на фиг.З и 4 - временные диаграммы его работы; фиг.5 - 15временные диаграммы работы устройствас усреднением результата, на фиг.6диаграммы коррекции состояний времяимпульсного элемента памяти,Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 опорных сигналов, элементыИ 2, 3 и 4, реверсивный счетчик 5,счетчик 6 циклов, времяимпульсныйэлемент 7 памяти, первый 8 и второй9 дешифраторы, регистр 1 О, сумматор 2511, элемент 12 задержки. Выход 13 генератора 1 соединен с синхронизирующим входом времяимпульсного элемента7 памяти, информационные выходы 14,15 и 16 элемента 7 памяти соединены 30с входами соответственно первого дешифратора 8, второго дешифратора 9 ирегистра 10. Выходы 17 и 18 дешифраторов 8 и 9 соединены с входами первого элемента И 2, третий вход которого соединен с шиной 19 входных сигналов и с первыми входами второго итретьего элементов И 3 и 4, второйвход второго элемента И 3 соединен свыходом 17 первого дешифратора 8, 40второй вход третьего элемента И 4 соединен с выходом 18 второго дешифратора 9, выходы 20 и 21 второго итретьего элементов И 3 и 4 через реверсивный счетчик 5 подключены к входам 22 и 23 сумматора 11 и времяимпульсного элемента 7 памяти, выходпервого элемента И 2 соединен с входом 24 регистра 10 и через элемент 12задержки - с входом 25 сброса время 50импульсного элемента 7 памяти, шина19 устройства через счетчик 6 цикловсоединена с входом 26 сброса реверсивного счетчика, выход регистра 10подключен к входу 27 сумматора 11 ичерез него - к выходу 28 устройства.Принцип действия времяимпульсногоэлемента 7 памяти в составе предлагаемого устройства поясняется с помощью фиг.2, на которой показаны генератор 29 синхрониэирующих сигналов Т, работа которого представлена временной диаграммой на фиг.За, и два делителя 30 и 31 частоты с одинаковым коэффициентом деления К. Выходные сигналы делителей 30 и 31 показаны на фиг.Зб в виде сигналов Г и Г на шинах 32 и 33.11 ри отсутствии воздействия на систему из двух делителей фазовый (временной) сдвиг ч. между выходными сигналами может храниться неограниченно долго, поэтому указанная пара делителей представляет собой много- устойчивую систему, состояния которой различаются временным сдвигом между выходными сигналами делителей частоты. Временный сдвиг . может прини 1мать К дискретных значений, отличающихся на Т.Если делитель 30 частоты представляет собой циклический счетчик с последовательной сменой состояний 11 (см.фиг.Зв) с каждым входным сигналом, то каждому состояниюоднозначно соответствует состояние М,.делителя 30 в момент поступления сигналов Г, Нулевому состоянию системы соответствует синхронное формирование сигналов Г; и 1и нулевое состояние И счетчика 1; в момент формирования Г . Для установки системы иэ двух делителей частоты в заданное состояние Ч.(М,) может быть рекомендовано два способаПервый способ состоит в сбросе счетчика 30 в нулевое состояние сигналом, опережающим сигнал Г на время ц,(фиг.Зв,г), а второй - в установке состояния И. в момент при 1хода сигнала Г,.Запись нулевого состояния системы состоит в сбросе по входу 34 через ключ 35 счетчика-делителя в нулевое состояние сигналом 2(момент ), после чего сигналы Г; и Г формируются синхронно. В этом случае можно говорить о запоминании делителем 30текущего временного положения сигналов Г. Даже при последующем отсутствии сигналов Гна выходе делителя 30 формируются сигналы Г., несущие информацию о временном положении последнего из сигналов 1 поступивших на вход 34. Сигналы Г, в этом случае можно обозначить ГФакт запоминания положения сигналов Г, путем сброса делителя можно использовать для Фиксации иэменения фазового (временного) сдвигасигналов Г, .Предположим, что в момент времениС(фиг.4 в) по входу 34 произведенозапоминание положения сигнала Г.Тогда при неизменной фазе (временномположении) следующий сигнал Г дол 1жен формироваться в момент временис, синхронно с импульсами Г(Г).Если же фаза сигналов Г изменяетсяна величину + д г и сигнал Г, поступа-ет в момент времени С то измененному временному положению 1, соот -ветствует значение И, состояния счет -чика-делителя 30,При изменении фазы - вв сторонузапаздывания сигнал Г поступает вмомент времени 1, которому соответствует состояние И, делителя 30.Повторяя описанную процедуру запоминания и накопления 1, в момент 2.формирования Г и запоминая текущеевременное положение Г путем сбросаделителя, выполняющего Функцию времяимпульсного элемента памяти, с каждым сигналом Г или сигналом Г вы- Збделенным по некоторому признаку, на -пример по номеру, можно осуществлятьнакопление изменения фазы сигналовГ . Диапазон измерения изменения фазыопределяется объемом накопителя.Дискретность измерения определяется коэффициентом К пересчета делителя 30.Для этой цели в устройстве (фиг.1)шина 9 через элемент И 2 подключенак входу 24 регистра для запоминания 40значения кода И. и через элемент 121задержки - к входу 25 сброса элемента 7 памяти для запоминания текущеговременного положения сигналов Г навходе устройства. Числа г накапли1ваются сумматором 11,Запоминаемые и накапливаемые числа И, и Ипредставляют собой значение отклонения +или - д у и должны учитываться с разными знаками принакоплении. Для этой цели вся совокупность значений И разбивается надве области, например, с помощьюстаршего счетного двоичного разряда, входящего в состав времяимпульсного элемента 7 памяти, При этом область допустимых значений --Я(Фиг.4) обозначена "+" и занимает1/2 периода следования сигналов Г,после Формирования сигналов Г Область допустимых значений +г обоэна - чена знаком "-" и занимает 1/2 периода следования сигналов Г, с опережением относительно сигналов Г . Код И в области +" должен восприниматься сумматором 11 в прямом коде и складываться,а код И. области должен восприниматься как дополнительный код до полного объема счетчика элемента 7 памяти и накапливаться в сторону вычитания в соответствии с порядком обработки чисел в дополнИтельном коде, т.е. должно восприниматься как число - (Я -М ) (Иобъем счетчика элемента 7 памяти).В том случае, если все сигналы Г,поступающие на шину 19 устройства,используются для измерения измененияих временного (Фазового) положения,показания сумматора 11 изменяютсяпод воздействием всех изменений временного положения сигналов Г, включая девиацию вокруг некоторого среднего положения.Для исключения влияния девиацииФазы на результат измерения в устройство введены дешифраторы состояний И элемента 7 памяти в зоне сигналов Г , охватывающей областьдевиации фазыФорма сигналов на выходах дешифраторов 8 и 9 показана нафиг.5 б,в Сигнал Г, (фиг.5 а) соответствует нулевому рассогласованиюмежду сигналами Г. и Г .1Сигналами с выходов 17 и 18 дешифраторов 8 и 9 с помощью элементаИ 2 блокируетгя прохождение сигналовна вход фиксации изменения фазы,если он поступает в промежутки времени, соответствующие сигналам нафиг.5 б,в,Если сигнал Г, поступает на входустройства в момент времени вне указанных зон (фиг56,в), он проходитна вход регистра 1 О для фиксации изменения фазы в соответствии с процедурой, описанной выше (см,фиг.4).Этосоответствует быстрой отработке изменения фазы при больших значениях изменений (при большой скорости изменения фазы).При малой скорости изменения фазыили при неизменной фазе под воздействием девиации в результате воздействия шумов, наводок, помех текущеезначение изменений фазы невелико,такчто сигнал Г попадает в зону, охва13706 5ченную сигналами на фиг.5 б,в. При этом он не проходит на вход регистра через элемент И 2, а подается на вход реверсивного счетчика 5 через элемент И 3 на вход сложения при попадании в зону фиг.5 б или через элемент И 4 на вход вычитания при попадании в зону фиг.5 в.Сигнал на выходах реверсивного счетчика 5 формируется в том случае, 10 если суммарное число импульсов, подсчитанное счетчиком 5 с учетом направления на цикл усреднения, определяемьп счетчиком 6 циклов, превышает объем счетчика 5. 15Каждым сигналом переполнения счетчика, соответствующим усредненному рассогласованию, производится коррекция временного положения сигналов Г, на один период следования сигна лов Т на входе элемента 7 памяти в сторону опережения при преобладании сигналов Г, попадающих в зону фиг.5 б, или запаздывания при преобладании сигналов Гв зоне фиг . 5 в . Кроме того, указанными сигналами, поступающими на вход сумматора 11, производится добавление (или вычитание) единицы к результату измерения.Если при девиации фазы в результате счета в равных направлениях за цикл усреднения не превышается объем счетчика 5, состояние схемы остается неизменным, а результат счета сбрасывается сигналом по входу 26 со 35 счетчика 6 циклов для подготовки к новому циклу усреднения.Процесс измерения отличается простотой (в схеме отсутствует фазовый дискриминатор, требующий жесткое вре менное формирование сигналов, обеспечение одинакового количества входных и вспомогательных сигналов).Коррекция временного положения выходных сигналов 1, элемента 7 памя ти по входам 22 и 23 легко реализуется путем добавления или вычитания одного из импульсов на входе элемента 7 памяти согласно диаграмме фиг.б,00 где а - сигналы Т на выходе генератора 1, б - (+1) - сигналы переполнения счетчика 5 при сложении; в - результирующие сигналы. При вычитаниисигнал - 1 (фиг.бг) с выхода переполнения счетчика 5 формируется по длительности, равной периоду Т, поэтомупри их сложении (фиг.бд) общее числоимпульсов на один меньше, что и приводит к смещению формирования сигналов 1 на один период Т. Формула изобретения Устройство для измерения изменения фазового сдвига, содержащее генератор опорных сигналов, три элемента И, реверсивный счетчик и счетчик циклов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены времяимпульсйый элемент памяти, два дешифратора, регистр, сумматор и элемент задержки, причем выход генератора опорных сигналов соединен с синхронизирующим входом времяимпульсного элемента памяти, информационные выходыкоторого соединены с входами дешифраторов и регистра памяти, выходы дешифраторов соединены с входами первого элемента И, третий вход кОторого соединен с шиной входных сигналов, которая соединена с первыми входами второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с выходом первого депифратора, а второй вход третьего элемента И - с выходом второго дешифратора, выходы второго и третьего элементов И через реверсивный счетчик подключены к входам сумматора и времяимпульсного элемента памяти, выход первого элемента И соединен с входом регистра и через элемент задержки - с входом сброса времяимгульсного элемента памяти, вход устройства через счетчик циклов соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выход регистра через сумматор соединен с выходом устройства.370600 гмг. бСоставитель В.Шубин Редактор И,Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор И.Муска Заказ 416/46 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгор д,у , р о л,11 оектная 41