Фазометр

ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцналнстнческнкРесеублнк п 849096(5 З)ЙК б 21,317. .77 (088.8) Опубликовано 23,07.81,Бюллетень Н 27 ао делам изобретений и открытийДата опубликования описания 23.07,81 В. И, Гордиенко, Н, Д, Печеняк, В. Г. Рыбачук, . ПМЩф, .;,-,(54) ФАЗО МЕТР 1Изобретение относится к злектроизмерительюй технике и может быть использовано для " измерения угла сдвига фаз между двумя гар- . моническими сигналами.Известен фаэометр, содержащий первое ивторое входные устройства, первую и вторую формирующие цепи, каскад совпадений, усредняющий блок и индикатор, причем выходы входных устройств через формирующие цепи подсоединены ко входам каскада совпадений, выход каскада совпадений соединен с вхо. дом усредняющего блока, к выходу которого подсоединен индикатор Щ.Недостатком этого фазометра является неоднозначность отсчета фазовых сдвигов в пределах - 180-0- + 180.15 Известен также фазометр, содержащий формирователи, линии задержки, блоки антисов. падения, усредняющие блоки, вычитающий блок, индикаторы модуля и знака разюстн фаз, Этот фаэометр обеспечивает олределенне не только модуля, но и знака измеряемой разности фаз в пределах -180 -0 - + 180 ф 12),2Недостатками известного устройства являются погрешность определения знака разности.фаз при измерении фазовых сдвигов близкихк значениям 0, + 180, возникающая иэ-занеравенства времен задержек линий задержкии неравенства коэффициентов преобразованиявторого н третьего блоков усреднения, инерционность в определении знака разности фаэпри ее переходе через О вследствие калиемблоков усреднения в канале определения знака разности фаз, погрешность, обусловленнаяасимметрией уровней ограничения в форьятро.вателях, а также наличие двух индикаторов,все это усложняет работу оператора и снижа.ет производительность труда,Цель изобретения - повышение точностиопределения знака разности фаз при измерении разюстей фаэ близких к значениям О,180 и вывод информации об измеряемомфвовом сдвиге при помощи одного индикатора.Эта цель достигается тем, что фазометр,содержащий два формирователя, два элемента задержки, блок усреднения, соединенныйгде Т - период входных сигналов Овхи ОвхЧ=Ч-М 2- сдвиг фаз между Овх, и Овхвх вхЙмпульсные серии на выходах элементов7 и 8 совпадения сдвинуты относительно другдруга на полпериода входных сигналов, таккак на их одноименных входах присутствуютвзаимообразные коды.Эти импульсные серии суммируются блоком 11 логического сложения (фиг, 2, и;фиг. 3 и), При этом постоянная составляющая результирующей импульсной серии Оне будет зависеть от асимметрии уровней ограничения формирователей 1 и 2, приводящей к 25 сдвигу нулевой линии1На входы элемента 9 совпадения поступаютвыходной сигнал элемента 8 совпадения и обратный код сигнала Овх, предварительноЭзадержанный на время 7 с помощью элемента 5 задержки (фиг. 2, ж,к; фиг, 3, .ж, к,) на входы элемента 10 совпадения поступает выходной сигнал элемента 7 совпадения и обратньй код сигнала Ов предвари 35 елно задержанныи на время с помощью6. элемента б задержки (фнг. 2, з, л; фиг, 3,э, л). В зависимости от знака разности фазмежду Овх.и Овх на выходе одногоиз элементов 9 или 10 совпадения в момен.ты, соответствующие началу очередного периода опережающего напряжения, будут появляться короткие импульсы, Если Ч О, то им.пульсы длительности ь появятся на вы.ходе элемента 9 совпадения (фиг. 2, м), ана выходе элемента 10 совпадения все времябудет нулевой потенциал (фиг, 2, н). Еслиже М ( О, т.е. напряжение Овх опережает напряжение Овх на выходе элемента 9совпадения будет нулевой потенциал (фиг, 3),50а на выходе элемента 10 совпадения в моменты, соответствующие началу очередногопериода сигнала Овх , будут появлятьсякороткие импульсы длительности 36 (фиг. 3,н).Выходные сигналы элементов 9 и 10 совла.дения подаются соответственно на 8 и В вхо.ды триггера 12. Если Ч О, то первый жеимпульс с выхода элемента 9 совпадения уста.навливает триггер 12 в единичное состояние(фиг, 2, о, п), откроется элемент 13 совпа. 3849096 с индикатором, вводится два инвертора,шесть элементов совпадений, блок логического ело-жения, триггер, первый и второй управляемые ключи и блок опорного напряжения,блок же усреднения выполнен с дифферен 5 циальными входами, причем выходы первого и второго формирователей соединены со входами первого и второго инверторов соответственно, выход первого инвертора соединен с первым входом первого элемента совпадения 10 и через первый элемент задержки - с первым входом третьего элемента совпадения, выход второго инвертора - с первым входом второго элемента совпадения и через второй элемент задержки - с первым входом четвертого элемента совпадения, вторые входы первого и второго элементов совпадения соединены с выходами второго и первого формирователей соответственно, а выходы - со вторыми входами четвертого и третьего элементов совпадения соответственно и со входами блока логического сложения, выход которогосоединен со вторыми входами пятого и шестого элементов совпадения, первые входы которых соответственно с единичным и нулевым вы.ходами триггера, к Я-входу которого подсоединен выход третьего элемента совпадения,а к Й - входу - выход четвертого элемента совпадения, выход пятого элемента совпадения соединен с первым входом первого управляемого ключа, а выход шестого элементасовпадения - с первым входом второго управляемого ключа, ко вторым входам которого подсоединен блок опорного напряжения, выходы же первого и второго управляемых ключей соединены с неинвертирующим и инвертирующим входами блока усреднения соответственно.На фиг, 1 изображена функциональная схема фазометра; на фиг. 2 и 3 - временные дна граммы, поясняющие его работу, Фазометр со.держит формирователи 1 и 2, инверторы 3 и 4, элементы 5 и б задержки, первые четыре элемента 7 - 10 совпадения, блок 11 логического сложения, триггер 12, пятьй элемент 13 совпадения, шестой элемент 14 совпадения, управляемые ключи 15 и 16, блок 17 усреднения с дифференциальными входами, индикатор 18 и блок 19 опорного напряжения.Устройство работает,следующим образом, Входнь 1 е напряжения Овх и Овх О сдвиг фаз между которыми измеряется, поступают соответственно на входы формирователей 1 и 2, Формирователи 1 и 2 кодируют полярность входных сигналов двоичным кодом, а ннверторы 3 и 4 образуют обратные коды (фиг. 2, в, г, д, е; фиг. 3, в, г, д, е), Прямой код сигнала Овхи обратный код сигнала Овх поступают на входы элемента 8 совпадения,4а обратный код сигнала Овх 1 и прямой код сигнала Ов поступают на входы элемента 7 совпадения. На выходах элементов 7 и 8 совпа. дения формируются импульсы, длительность Г. которых пропорциональна модулю измеряемого сдвига фаз и однозначно связана с ним в пределах фазовых углов 0 + 180 (фиг. 2, ж, з; фиг. 3, ж, з)5 8 дения и импульсы с выхода блока 11 логического сложения начинают поступать на управляющий вход управляемого ключа 15 (фиг. 2 р), на выходе которого формируют. ся импульсы длительности Г, соответствующей значению модуля измеряемого сдвига фаз, амплитуда которых равна стабильному значению У 0, задаваемому блоком 19 опорного напряжения (фиг. 2, т). Эти импульсы поступают на неинвертирующий вход блока 17 усреднения. Управляемый ключ 16 в это время закрыт нулевым сигналом элемента 14 совладения (фиг. 2, с) и на его выходе тоже нулевой потенциал (фиг, 2, у). Если же ЧС О, то первый же импульс с выхода элемента 10 совпадения устанавливает триггер 12 в нулевое состояние (фиг. 3 о, и), откроется элемент 14 совпадения, а элемент 13 совпадения закроется и импульсы с выхода блока 11 логического сложения начинают по. ступать на управляющий вход управляемого ключа 16 (фиг. 3, с), на выходе которого будут формироваться импульсы стабильной амплитуды МО и длительности 1, (фиг. 3, у). Импульсы с выхода управляемого ключа по. ступают на инвертирующий вход блока 17 усреднения,Управляемый ключ 15 при этом закрыт нулевым потенциалом с выхода элемента 13 совпадения (фиг. 3, р) и на его выходе также нулевой сигнал (фиг. 3, т). На выходе блока 17 усреднения будет постоянный сигнал, модуль которого равен"1 = чО 1- ( 49096 65 и 6 задержки не влияет иа точность,опреде.пения знака измеряемой разности фаз, посколь.ку значение знака разности фаз фиксируетсясостоянием триггера 12, а импульсы длительностей ь. и ГБ с выходов элементов 9и 10 совпадения используются лишь для установки триггера 12 в соответствующее состояние, Если знак измеряемой разности фаз неизменяется, то на один из входов триггера 121 О периодически, с частотой входных сигналов, по.ступают запускающие импульсы, которые подтверждают. состояние триттера. При изменениизнака разности фаз, по истечении времени,не превышающего периода входных сигналов, 15 первый же импульс, поступивший на другойвход триггера 12, устанавливает его в проти.воположное состояние, Этим самым достигается большая помехоустойчивость и высокоебыстродействие при измерении разности фаз. го Преобразовывая выражение (2), находим,что модуль сигнала на выходе блока 17 усредпения пропорционален модулю измеряемогосдвига фаз ЧоЧ 17=Ч (Ъ)Полярность же этого сигнала будет положительной, если импульсы поступают с выхода ключа 15 на неинвертирующий входблока 17 усреднения, т.е. при Ч) 0 (фиг,2 ф),и отрицательной, если импульсы поступаютна инвертирующий вход этого блока, т.е. при( 0 (фиг. З,ф), Этим самым достигаетсяоднозначная связь между измеряемым сдвигомфаз и постоянным сигналом на выходе блока17 усреднения в диапазоне фазовых сдвигов -180-0 - +180,Это напряжение измеряется индикатором18, на выходе которого получаем отсчет из.меряемого сдвига фаз.Как следует из выше сказанного, неравен.ство времен задержкин Ъб элементов Формула изобретения Фазометр, содержащий два формирователя,два элемента задержки, блок усреднения, сое.диненный с индикатором, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точностии вывода информации об измеряемом фазовом сдвиге при помощи одного индикатора,дополнительно содержит два инвертора, шестьэлементов совпадения, блок логиЧеского сложения, триггер, первый и второй управляемыеключи и блок опорного напряжения, блок жеусреднения выполнен с дифференциальнымивходами, причем выходы первого и второгоформирователей соединены со входами первогои второго инверторов соответственно, выходпервого инвертора соединен с первым входомпервого элемента совпадения и через первый 4 О элемент задержки - с первым входом третьегоэлемента совпадения, выход второго инвертора - с первым входом второго элемента сов.падения и через второй элемент задержки - спервым входом четвертого элемента совпадения,вторые входы первого и второго элементовсовпадения соединены с выходами второго ипервого формирователей соответственно, а выходы - со вторыми входами четвертого итретьего элементов совпадения соответственнои со входами блока логического сложения,выход которого соединен со вторыми входамипятого и шестого элементов совпадения, первые входы которых - соответственно с единичным и нулевым выходами триггера, к8-входу которого подсоединен выход третьегоэлемента совпадения, а к В-входу - выходчетвертого элемента совладения,. выход пятогоэлемента совладения соединен с первым входомпервого управляемого ключа. а выход шестого7 849096 элемента совпадения - с первым входом второго управляемого ключа, ко вторым входам которого подсоединен блок опорного напряжения, выходы же первого и второго управляе.мых ключей соединены с неиивертируюшим и инвертирующим входами блока усреднения соответственно. 8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Галахова О. П., Колтик Е, Д, иКравченко С. А. Основы фаэометрии, Л"Энергия", 1976, с, 140 - 141, 256.2. Авторское свидетельство СССР 1 г 214557,кл. 6 01 В 25/00, 10.02.67.