Цифровой фазометр

ОП ЫСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмкСоцмвлистмческмкРеспублик(5 )М. Кл. З 01 й 25/00 3 Ьоударстюиый квинтет СССР оо долаею кзобретенкй к открытий(54) ЦИФРОВОЙ фАЮМЕТР Изобретение относится к измеритель-ной технике и предназначено для измерения и индикации в цифровой форме разности фвэ между двумя гармоническими сигналами.Известно устройство для измеренияразности Фаз с цифровым отсчетом, содержащее входные формирователи, два генератора импульсных последовательностей сразличными частотами следования импульсов, которые определяют задаваемый котоэффициент масштабного преобразованияфазового интервала, сравнивающий блок,счетчик импульсов с цифровым отсчетнымблоком и блок управления 1 1.Недостатком устройства является низтзкая точность измерения величины фазового сдвига иза погрешностей вносимыхблоком сравнения, узлом масштабного прьобразования фазовых интервалов и нестабильностью формирования импульсных по 20следовательностей,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности явлется устройст во для измерения фазовых сдвигов с цифровым отсчетом результата измерения,содержащее формирователи перехода образцового и .исследуемого напряжений через нулевые значения, соответствующие нача-, лам периодов, первый и второй генераторы пилообразного напряжения, элемент сравнения, счетчик импульсов с цифровым отсчетным блоком, блок управления, содержащий два электронных ключа, а также триггер управления и триггер запуска первого и второго генераторов пилообразных напряжений, двухвходовый электронный ключевой блок, подключенный выходом к счетчику импульсов, а входом к выходу формирователя сигналов перехода образцового напряжения через нулевое значение и выходу триггера запуска первого генератора 2.Однако указанное устройство не обеспечивает высокой точности измерения фазовых сдвигов иза наличия нелинейнос ти развертывающих пилообразных напряжений. Причем, возможносгь повышения3 9002 точности у них ограничена предельным значением коэффициента масштабного преобразования, который зависит от величин амплитуд развертывающих напряжений, скорости их нарастания, диапазона сравниваемых напряжений и порога чувствительности нуль-органов. Кроме того, с ростом коэффициента масштабного преобразования фазового интервала момент сравнения перемещается в область малой крутизны экспоненциальных функций, где небольшие погрешности дискриминации уро вня приводят к значительным временным погрешностям.Бель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий формирователи импульсов, первый и второй генераторы пилообразных напряжений, элемент сравнения, счетчик импульсов, блок управления, состоящий из последовательно соединенных триггера управления, первого электронного ключа, триггера запуска первого генератора пилообразного напряжения, второго электронного ключа и триггера запуска второго генератора пилообразного напряжения, причем вторые входы первого и второго электронных ключей, соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов, первый двухвходовый электронный ключевой блок, подключенный выходом к счетчику импульсов, а входами - к выходу первого формироваЗ 5 теля импульсов и выходу триггера запуска первого генератора пилообразного напряжения, дополнительно введены первый и второй двухвходовые элементы ИЛИ,вспомогательный триггер и второй двухи входовый электронный ключевой блок, один вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а другой объединен с одним из входов второго двухвходового элемента ИЛИ и под 45 ключен к выходу триггера запуска второго генератора пилообразного напряжения, а выход соединен со счетным входом вспомогательного триггера, выход которого подключен к объединенным входам50 первого и второго двухвходовых элементов ИЛИ, чьи выходы соединены соответственно со входами первого и второго генераторов пилообразных напряжений, второй вход первого двухвходового элемента ИЛИ соединен с выходом тригге 55 ра запуска первого генератора пилообразного напряжения, кроме того нулевые входы вспомогательного триггера и триг 15 4геров блока управления соединены с выходом элемента сравнения, а выходы первого и второго двухвходовых элементовИЛИ соединены соответственно со входами первого и второго генераторов пилообразных напря жений.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема цифрового фазометра; на фиг. 2 -временная диаграмма его работы.Устройство состоит иэ входных формирователей 1 и 2,триггера 3 управления, первого электронного ключа 4,триггера 5 запуска первого генераторапилообразного напряжения, второго электронного ключа 6, триггера 7 запускавторого генератора пилообразного напряжения первого двухвходового алектронного ключевого блока В, двухвходовых элементов ИЛИ 9 И 1 О,второго двухвходового электронного ключевого блока 11, счетчика 12 импульсов,генераторов 13 и 14 пилообразных напряжений, вспомогательного триггера 15,элемента сравнения 16, блока 17 управления. Причем, образцовое Оо и исследуемое О, напряжения подаются на входыформирователей 1 и 2, На вход триггера3 управления поступает сигнал 0 соотПРветствуюший началу измерения,Бифровой фазометр работает следующим образом.Перед началом измерения все триггеры находятся в состоянии "О", генераторы отключены,Образцовое 0 и исследуемое О напряжения, сдвинуты по фазе на угол подаются на входы формирователей 1 и 2 импульсов.По сигналуОдрраэрешаюшему измерение в момент времени Ь триггер 3 управления переключается в состояние "1" и открывает первый электронный ключ 4.В момент времени 1 перехода образцового напряжения Ц через нулевое значение, соответствукпцее началу периода, формирователь 1 вырабатывает импульсный сигнал О, который через первый электронный ключ 4 переключает триггер 5 в состояние "1". Выходным сигналом триггера 5 открываются электронный ключ и первый двухвходовый электронный ключевой блок 8, при этом, на счетчик 12 начинают поступать импульсы, сформированные формирователем 1 из сигналов перехода образцового напряжения через нулевые значения и с помощью30 Цифровой фазометр, содержащий формирователь импульсов, первый и второй генераторы пилообразных напряжений, элемент сравнения, счетчик импульсов, блок управления, состоящий из последовательно соединенных триггера управления, первого электронного ключа, триг- о гера запускапервого генератора пилообразного напряжения, второго электронного ключа и триггера запуска второго генератора пилообразного напряжения, при- чем вторые входы первого и второго 7 9002 плитуд развертывающих напряжений, ско рости их изменения, диапазону сравнивае мых напряжений, порогу чувствительности используемых нуль-органов, что также приводит к повышению точности цифрового измерения фазовых сдвигов.Кроме того, момент сравнения перемешается в область большой крутизны развертывакхпих функций, что уменьшает "мертвую зону" работы элемента сравне ния и уменьшает временные погрешности масштабного преобразования фазовых интервалов, что также приводит к повышению точности измерения.Технический эффект заключающийся в уменьшении погрешности масштабного преобразования фазового интервала, повышения точности измерения фазовых сдвигов и достигаемый в данном цифровом фаэометре наглядно виден на временной диаграмме (фиг. 2), Здесь развертывающие напряжения изображены сплошными линиями - для изобретения,а штриховыми; - для известного цифровых фазометров. Ш трихпунктирными линиями 2 З показан процесс преобразования и измерения фазовых сдвигов, когда нелинейность развертываюших напряжений равна нулю ( 1 =О) . формула изобретения 15 8электронных ключей соединены соответственно с выходами первого и второгоформирователей импульсов, первый двухвходовый электронный ключевой блок,подключенный выходом к счетчику импульсов, а входами - к выходу первого формирователя импульсов и выходу триггера запуска первого генератора пилообразного напряжения, о т л и ч а ю -ш и й с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, в него введены первый и второй двухвходовые элементыИЛИ, вспомогательный триггер и второйдвухвходовый электронный ключевойблок, один вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов,а другой объединен с одним из входоввторого двухвходового элемента ИЛИ иподключен к выходу триггера запускавторого генератора пилообразного напряжения, а выход соединен со счетным входом вспомогательного триггера, выходкоторого подключен к объединенным входам первого и второг о двухвходовыхэлементов ИЛИ, чьи выходы соединенысоответственно со входами первого ивторого генераторов пилообразных напряжений, второй вход первого двухвходового элемента ИЛИ соединен с выходом триггера запуска первого генераторапилообразного напряжения, кроме тогонулевые входы вспомогательного триггера и триггеров блока управления соединены с выходом элемента сравнения, авыходы первого и второго двухвходовыхэлементов ИЛИ соединены соответственно со входами первого и второго генераторов пилообразных напряжений,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 4 270065, кл. З 01 й 25/08, 1969,2, Авторское свидетельство СССР Мр 308382, кл, 8 01 й 25/09, 1971,Тираж 718 ударственного комитета зобретений и открытий а, Ж, Раушская на