Цифровой фазометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиаСоциалистическихРеспублик п 11983578(23) Приоритет 53)УДК 621. 317. 772.029(088.8) Опубликовано 23,12.82. Бюллетень Йо 47 Дата опубликования описания 23. 12,82 Е.Ф,Трифонов, Ю,А.Смагин, Н.П.Смирнбэа,и А,А.СтекловПензенский завод-ВТУЗ при Заводе ВЗМ (Филиал Пензенского политехнического. инстИтута/(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения сдвига фаз электрических сигналов низких и инфранизких частот с цифровым выходом.Известны цифровые Фазометры, содержащие блок функционального преобразования частоты по закону 1/1, где С - текущее время, блок формиро" вания временного интервала, равного задержке исследуемого сигнала относительно опорного сигнала, и счет ,чик результата Г 11 и ь 21.Быстродействие таких .устройств определяется суммой периода измерения частоты исследуемого сигнала и периода измерения интервала времеви, пропорционального сдвигу фаз, и является недостаточным.,Наиболее близким к предлагаемому является цифровой Фазометр, содержащий два генератора опорной частоты, электронные ключи, электронные ключи с элементом ИЛИ, блок управления, формирователь импульсов и блок функционального преобразования частоты, выполненный из управляющего счетчика и двух двоичных умножителей, вход первого из которых соединен с выходом элемента ИЛИ, его выход подключен к входу второго умножителя, а его выход через электронный ключ соединен со счетным входом управляющего счетчика, установочный вход которого через Формирователь импульсов соединен с управляющим входом первого электронного ключа и вь 1- ходом блока управления, при этом выход одного из генераторов опорной частоты через второй электронный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, подключен к одному из выходов элемента ИЛИ, а его другой вход через первый электронный ключ соединен с выходом генератора опорной частоты 13).Работа этого фазометра основана на цифровом измерении в течение первого периода входного напряжения частоты неизвестного сигнала и последующем измерении сдвига Фаз в течение второго периода входного напряжения, Таким образом,. недостатком такого устройства является необходимость использования для измере. ния сдвига Фаэ исследуемого сигнала относительно опорного сигнала двух периодов исследуемого сигнала, чтоснижает быстродействие Фазометраи вносит в результат ,измерения дина.мическую погрешность.Целью изобретения является повыиаение быстродействия цифрового фазометра,Цель достигается тем, что цифровойфазометр, содержащий генератор опор"ной частоты, делитель частоты, первый и второй электронные ключи, блокуправления, Формирователь импульсов 10и блок функционального преобразова"ния частоты, состоящий из управляющего счетчика и. двух двоичных умножителей частоты, причем установочныйвход блока .Функционального преобразо 15,вателя частоты через Формировательимпульсов соединен с управляющим входом первого электронного ключа ивыходом, блока управления, ,другойвыход блока управления соединен с 20управляющим входом второго электронного ключа, выход генератораопорной частоты соединен с входомпервого электронного ключа и черезделитель частоты - с входом второго электронного ключа, снабжен управляемым делителем частоты, управляющий вход которого соединен.с выходомвторого электронного ключа, сигнальный вход подключен к выходу первого электронного ключа, а выход соединен с сигнальным входом блока функ.циональпого преобразования частоты.На фиг.1 представлена функциональ.ная блок-схема предлагаемого цифрового фазометра; на фиг.2 - временные диаграммы его работы,Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 опорнойчастоты Ра, делитель 2 частоты и . 4 Опервый электронный ключ 3, причемвыход генератора 1 подключен к входу второго электронного ключа .4,управляемый делитель 5 частоты, состоящий из управляющего счетчика б,вспомогательного счетчика. 7 и соединяющих их элементов И 8, причемвходы управляющего счетчика б и вспомогательного счетчика 7 подключенык выходам соответствующих электронныхключей 3 и 4,блок 9 функциональиогопреобразования частоты, состоящий изуправляющего счетчика. 10,умножителей11 и 12 частоты, первый из которыхсвязан с выходом вспомогательногосчетчика 7 управляемого делителя 5 55частоты, групп элементов И 13 и 14,входы которых подключены к выходамсчетчика 10 и соответственно умножителей 11 и 12, и элементов ИЛИ 15и 16, подключенных к соответствующим 60группам элементов И 13 и 14, причемвыход элемента ИЛИ 15 соединен свходом умножителя 12, а выход элемента ИЛИ 16 связан . с входом управляющего счетчика 10, блок 17 уп-. 5 равления, состоящий из триггера 18.с подключенными к нему Формирователями 19 и 20, один выход которогоподключен к первому электронномуключу 3, а другой - к второму электронному ключу 4 и через формирователь 21 импульсов к установочномувходу счетчика 10 блока 9 Функционального преобразования частоты.Работа прибора основана на измерении в пределах одного периодаТх интервала времени 1 х между соседнимипереходами через нуль двух исследуемых напряжений, сдвиг Фаз между.которыми должен .быть измерен с последующим автоматическим преобразованием в течение времени Т -Г, резульХтата измерения этого интервала в цифровой отсчет, представленный непосредственно в единицах измерения угласдвига Фаз (например, в.градусах илирадианах), путем моделирования гиперболической зависимости 9(,=(/Т(.фазометр работает следующим образом.Генератор 1 опорной частоты вырабатывает импульсы с частотой1Р = - (диаграмма 22, фиг.2), коОторые поступают на вход электрониогоключа 4 и через делитель 2 частоты навход электронного ключа 3. При этомчастота сигнала на выходе делителя 2частоты равна Ро/щ где щ - коэффициент деления делителя 2 частоты;в моменты прохождения напряженийП)( и Бо через нуль (диаграммы 24и 25) формирователи 19 и 20 управляющих импульсов блока 17 управлениявыдают управляющие импульсы (диаграммы 26 и,27), которые поступают натриггер 18, С приходом очередногоимпульса исследуемого сигнала Од срабатывает триггер 18 и с его единичного выхода. снимается сигнал на открытие по управляющему входу ключа 3,а с нулевого выхода - на закрытиеключа 4. Одновременно с этим формирователь 21 выдает два сдвинутых вовремени импульса: по первому импульсудлительностью Цс 4 Т (диаграмма 30)осуществляется перепись содержимогосчетчика 10 во внешний регистр исброс в нулевое состояние счетчикаб, а по второму импульсу длительностью ТО (диаграмма 31) производится запись по установочному входув счетчик 10 числа Б, пропорционального максимальному значению измеряемого сдвига фаз %к,Через открытый ключ 3 импульсыгенератора 1 опорной частоты черезделитель 2 начинают поступать в счетчик 6. При поступлении импульсаопорного сигнала По срабатываеттриггер 18. При этом ключ 3 закрывается, а по управляющему входу ключВ таком устройстве уменьшается время измерения сдвига фаз до одного периода исследуемого сигнала. В результате этого снижается динамическая погрешность измерения сдвига фаз и расширяется диапазон исследуемых частот, что увеличивает сферу. применения фазометра.формула йзобретенияЦифровой фазометр, содержащий генератор опорной частоты, делитель частоты, первый и второй электронные ключи, блок управления, формирователь импульсов и блок функциональ ного преобразования частоты, состоящий иэ управляющего счетчика.и двух двоичных умножителей частоты, причем установочный вход блока функционального преобразователя частоты через формирователь импульсов соединен с управляющим входом первого электронного ключа и выходом блока управления, другой выход блока управления соединен с управляющим входом второго электронного ключа, выход генератора опорной частоты соединен с входом первого электронного ключа и через делитель частоты - с входом второго электронного ключа, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен управляемым делителем частоты, управляющий вход которого соединен с выходом второго электронного ключа, сигнальный вход подключен к выходу первого электронного ключа, а выход соединен с сигнальным входом блока функционального преобразования частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР33 М 368554, кл. 6 01 В 23/10, 1973. 2, Авторское свидетельство СССР Р 372681, кл. Н 03 К 13/20, 1973.3. Авторское свидетельство СССР25 Р 373647, кл. 6 01 й 25/04, 1973 (прототип),983578 Составитель И,Гореловактор И.Николайчук Техред И,тепер Грипен Коррект Заказ 9912/52 ВНИПо писное Тираж 717 дИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,