Фазометр мгновенных значений

Номер патента: 980015

Автор: Иванютин

ZIP архив

Текст

Союз СоветсинкСоцнапнстнчвсинкРвсиубпнн ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22)Заявлено 19.06,81 (21) 330270 у 18-21с присоединением заявки Лев(53 ) М. Кд. С О 1 й 25/00 Раударетеекай кенитет СССР в делен изобретений и еткрытий(72) Автор изобретения В, В. Ива нютин Куйбышевский электротехнический институт связи(54) ФАЗОМЕТР МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ты 1),Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано в различных областяхтехники, экспериментальной физикии гидроакустики для измерения раз 5ности фаз непрерывных синусоидальных сигналов и разности Фаз сигналовзаполнения радиоимпульсов,Известен фазометр с использованиемспособа измерений фазового сдвига,основанного на измерении интервалавремени между моментами переходавходных напряжений через нулевыезначения путем подсчета числа импульсов, поступивших на вход счет Ъного блока за постоянное время измерения, Он содержит два формирователя импульсов, триггеры, элементыИ, генератор квантующих импульсов,счетчик импульсов и делитель часто" Недостатки фазометра - невозможность измерения разности фаз в те 2чение одного периода сигналов (мгновенной фазы) и необходимость использования высокостабильных генераторов для Формирования счетных импульсов и формирования интервала времени измерения. Наиболее близким к предлагаемому по принципу работы является цифровой измеритель разности фаз радиосигналов за один их период, содержащий измерительный триггер, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов из входных сигналов, генератор пачки импульсов и счетчик импульсов, а такие цепь сигнала запуска, на входе Формирователей включены нормирующие амплитуды сравниваемых радиосигналов обострители, при этом один из формирователей импульсов выполнен управляемым по цепи обратной связи, в состав которой входят последовательно соединенные вторые элементы задержки2.3 9800Недостатками известного Фазометра являются необходимость использования высокостабильного генератора импульсовгенератора пачек) и невозможность измерения с помощью такого фа- з зометра разностей Фаз сигналов, частота период) которых не постоянна, Последнее обусловлено тем, что известный Фазометр имеет схему, временные характеристики которой обеспечи вают измерение сдвига Фаз сигналов с частотой 2 15 кГц, Переход к измерению сдвига фаз сигналов с иной частотой при использовании такого фаэометра потребует изменения часто ты импульсов генератора пачек и изменения длительностей импульсов,формируемых элементами Фазометра.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей путем 26 обеспечения возможности измерения , разности фаз за один период сигналов при непостоянной частоте входных сигналов.25Данная цель достигается тем, что в Фазометр мгновенных значений,содержащий два Формирователя импульсов, Формирователь стробимпульсов, генератор счетных импульсов, цифровой отсчетный блок, соединенные последова 30 тельно первый временной селектор и первый счетчик импульсов, введены первый инвертирующий мультиплексор, подключенный к выходам первого счет-, . чика импульсов, соединенные последа" вательно регистр константы и второй инвертирующий мультиплексор, соединенные последовательно второй времен- ной селектор, второй счетчик импульсов и третий инвертирующий мультиплексор, коммутатор, вычислительный блок синхронизации, соединенные последовательно генератор тактовых импульсов, дешифратор-распределитель и первый преобразователь уров- фф ней, элемент И и соединенные последовательно управляемый инвертор кодов, дешифратор кодов и второй преобразователь уровней, причем выходы мультиплексоров поразрядно соединены друг О с другом и подключены к информационным входам управляемого инвертора, входы управления мультиплексоров соединены с выходами управления вводом цифр дешифратора-распределителя, 55 выходы управления вводом операций которого подключены к входам первого преобразователя уровней и входам элемента И, последний вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго преобразователей уровня подключены к входам управления коммутатора, инФормационные входы которого соединены с выходами управления вычислительного блока, а информационные выходы - со входами управления вычислительного блока выходы формирователей импульсов подключены к информационным входам формирователя строб- импульсов, первый и второй входы управления которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока синхронизации, информационные выходы формирователя стробимпульсов подключены к входам управления первого и второго временных селекторов, информационные входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, первый и второй входы блока синхронизации подключены соответственно ко второму информационному выходу формирователя стробимпульсов и последнему выходу управления вводом операций дешифратора-распре. делителя, третий выход блока синхро низации соединен с входом управления генератора тактовых импульсов, выход элемента И подключен к входу управления управляемого инвертора, цифровой отсчетный блок соединен с выходами вычислительного блока.На чертеже приведена электрическая структурная схема устройства.Фазометр содержит два формирователя 1 и 2 импульсов, Формиррватель 3 стробимпульсов, генератор 4 счетных импульсов, цифровой отсчетный блок 5 и соединенные последовательно первый временной селектор 6 и первый счетчик 7 импульсов, первый инвертирующий мультиплексор 8, подключенный к выходу первого счетчика 7 импульсов, соединенные последовательно регистр 9 константы и второй инвертирующий мультиплексор 10, соединенные последовательно второй временной селектор 11, второй счетчик 12 импульсов, третий инвертирующий мультиплексор 13, коммутатор 14, вычислительный блок 15 с временным разделением сигналов управления, блок 16 синхронизации с тремя входами и тремя выходами. соединенные последова.епьно генератор 17 тактовыхимпульсов, дешифратор-распределитель5 980 18 и первый преобразователь 19 уровней, многовходовый логический элемент И 20 и соединенные последовательно управляемый инвертор 2 1 кодов, дешифратор 22 кодов и второй преобра зователь 23 уровней.формирователи 1 и 2 управляются входными сигналами 0 и О фазометра. Они формируют две последовательности прямоугольных импульсов с постоянной ф амплитудой, скважностью равной 2, частотой равной частоте входных сигналов фаэометра, и крутыми фронтами, сдвиг которых во времени равен сдвигу моментов перехода через нулевое значение входных напряжений.Формирователь 3 стробимпульсов формирует два импульса прямоугольной формы. Длительность первого импульса равна длительности интервала времени 20 между моментами перехода через нулевое значение входных напряжений фаэометра, а длительность второго - периоду входных напряжений. Передние фронты двух импульсов практически совпадают во времени с моментом перехода через нулевое значение первого входного напряжения Ц,Работой формирователя 3 управляет блок 16 синхронизации, Генератор 4 счетных импульсов Формирует импульсы с достаточно высокой частотой следования. Цифровой отсчетный блок 5 обеспечивает отсчет результата измерения. Первый временной селектор 6 З управляется первым выходным импульсом Формирователя 3 стробимпульсов, Он пропускает импульсы генератора 4 на вход счетчика 7 только во время формирования первого стробимпульса. фо Счетчик 7 является двоично-десятичным счетчиком импульсов и обеспечивает подсчет импульсов, поступающих на его вход через селектор 6. Каждый его разряд работает с кодом 1-2-4-8. ф Число импульсов, подсчитанное счетчиком 7 за время действия на входе управления селектора 6 первого выходного импульса формирователя 3 стробимпульсов,пропорционально раз ности фаз входных напряжений фазометра.Первый инвертирующий мультиплексор 8 служит для поочередного подключения выходных кодов разрядов счетчика 7 ко входам инвертирующего временного селектора. Регистр 9 константы хранит в своих трех разрядах дво 015 6ичные коды числа 360, Назначениевторого временного селектора 11, второго счетчика 12 импульсов и третьего инвертирующего мультиплексора 13аналогично назначению элементов 6,7 и 8 за исключением того, что селектор 11 управляется вторым выходным импульсом формирователя 3 строб- ,импульсов, длительность которого равна периоду входных сигналов фаэометра. Число импульсов, поступающих на .второй счетчик, пропорционально периоду входных сигналов фазометра.Коммутатор 14 содержит аналоговыеключи, обеспечивающие соединение входов сигналов управления вычислительного блока 15 с его входами управления. Работой аналоговых ключей управляют выходные напряжения преобразователей 19, .23 уровней, поступающие на входы управления коммутатора 14, Вычислительный блок 15 обеспечивает деление числа импульсов, подсчитанного за время измерения первым счетчиком 7,на число импульсов, подсчитанное вторым счетчиком 12, умножение результата деления на чис ло 360 и выдачу кодов результата измерения на цировой отсчетный бло 5, Вычислительный блок 15 представляет собой интегральную схему, основ ным назначением которой является работа в простых калькуляторах. В нем используется временное разделение сигналов управления вводом цифр и сигналов ввода математических операций, Соединение с помощью ключей коммута -тора 14 одного из входов сигналов управления вычислительного блока 15 с одним из его выходов сигналов управления ведет к вводу одной из цифр числа или к вводу и выполнению одной из математических операций(:,х,=).Блок 16 синхронизации обеспечивает нужную последовательность операций, выполняемых элементами фазометра и регулируемую задержку начала процесса измерения Фазы по отношению к переднему Фронту запускающего импульса, поступающего на его третий вход.Последнее позволяет производить выбор определенного периода сигнала, в течение которого будет измеряться значение фазы. Генератор 17 тактовых импульсов служит для формирования тактовых импульсов, управляющих работой дешифратора-распределителя 10, 7 9800который формирует последовательностьсдвинутых по отношению друг к другуимпульсов, управляющих вводом в вычислительный блок 15 цифр и вводомматемвтических операций, необходимых 5для получения величины разности Фаз.Первый преобразователь 19 уровнейобеспечивает преобразование уровнейсигналов управления вводом операций,поступающих с группы выходов дешифра тора-распределителя 18 в уровни сигналов, поступающих на входы управления коммутатора 14, соединенныес ключами, ввода операций.Четырехвходовый элемент И 20 иинвертирующий управляемый инвертор21 служат для предотвращения прохождения на вход дешифратора 22 кодовкода цифры О, который в такой схемефазометра формируется на выходах инвертирующих мультиплексоров 8,10 и13 при отсутствии на их входахуправления сигналов ввода цифр, Последнее наблюдается при выполнениивычислительным блоком ввода операций(:, Х, = ), Кроме того, инвертор 21обеспечивает инвертирование выходныхкодов мультиплексоров, инвертирующихвыходные коды десятицных разрядовсчетчиков 7 и 12 и регистра 9. В Зфрезультате подключения к одному входуэлемента И 20 выхода генератора 17тактовых импульсов достигается получение паузы между операциями вводав вычислительный блок 15 соседних 35цифр чисел импульсов, подсчитанныхсцетчиками 7 и 12 и числа 360, кодкоторого хранится в регистре 9. Паузанеобходима для нормальной работы вычислительного блока 15 и имеет место 40на интервалах времени, когда выходное напряжение генератора 17 тактовых импульсов равно О,Дешифратор 22 обеспечивает преобразование двоичных кодов цифр в 45десятичный код, управляющий вводомцифр. Второй преобразователь 23 уровней служит для преобразования уровнейвходных напряжений дешифратора 22в уровни сигналов, поступающих на 5 Овходы управления коммутатора 14, соединенные с клюцами ввода цифр этогокоммутатора.При измерении разности Фаз сигна 55лов заполнения двух радиоимпульсовфазометр работает следуоцим образом.На интервалах времени действиярадиоимпульсов на входах входных 15 8Формирователей 1 и 2 импульсов этиФормирователи формируют две последовательности импульсов, имеющих скважность равную 2, крутые передние фронты которых смещены на интервал времени равный сдвигу моментов переходачерез нулевое значение сигналов заполнения входных радиоимпульсов. Одновременно с началом формированиярадиоимпульсов на третий вход блока16 синхронизации поступает короткийзапускающий импульс О. Под действием запускающего импульса на первомвыходе блока 16 синхронизации формируется задерживающий импульс, который,гпоступает на первый вход управленияформирователя 3 стробимпульсов.При появлении на первом информационном входе Формирователя 3 стробимпульсов первого после окончаниязадерживающего импульса, формируемогоблоком 16 синхронизации, переднегоФронта импульса со скважностью 2,Формйрователь стробимпульсов вырабатывает два стробимпульса, Первыйстробимпульс, имеющий длительностьГ, пропорциональную сдвигу фаз,поступает на вход управления первоговременного селектора 6, а второйстробимпульс, имеющий длительностьравную периоду Т сигнала заполнения,поступает на вход управления второговременного селектора 11. Под действием стробимпульсов временные селекторы 11 и 6 открываются и пропускаютна входы двоично-десятичных счетчиков 7 и 12 импульсов импульсы генератора 4 счетных импульсов имеющиепериод Тс . За время действйя стробимпульсов счетчики 7 и 12 подсчитаютсоответственно число импульсов Мпропорциональное сдвигу фаз, и числоимпульсов Й,пропорциональное периоду сигнала заполнения,1Под действием заднего Фронтастробимпульса с длительностью, равной периоду сигнала заполнения, поступающего со второго выхода формиро-,вателя стробимпульсов на первыйвход блока 16 синхронизации, в немФормируется управляющее напряжение,под действием которого вклюцаетсягенератор 17 тактовых импульсов и начинает формировать тактовые импульсы,управляющие работой дешифратора-распределителя 18. Дешифратор-распределитель 18 должен иметь количествовыходов равное сумме десятичных раз980015 рядов счетчиков импульсов 7 и 12 ичисла 6, Длительность выходных импульсов дешифратора-распределителяравна периоду тактовых импульсовгенератора 17, несколько превышающе-му минимальный допустимый интервалмежду соседними операциями вводавычислительного блока 15, а периодимпульсов равен периоду тактовых импульсов, помноженному на число выхо Одов дешифратора-распределителя.Гсликаждый из сцетциков 7 и 12 импульсовсодержит по пять десятичных разрядовто количество выходов дешифраторараспределителя 18 равно 16 и дальнейшая работа фазометра будет происходить следующим образом.Под действием первых пяти выходныхимпульсов дешифратора-распределителя18, поступающих на входы управления 20первого инвертирующего мультиплексора 8, последний пооцередно подаетинвертированные двоичные коды деся"тицных разрядов первого счетчика 7импульсов на входы управляемого инвертора 21, начиная с кодов старшегоразряда, При этом дешифратор 22 кодовпреобразует двоичные коды цифр в де сятичный код, напряжения которогопреобразуются вторым преобразовате- ЗОлем 23 уровней в напряжения, управляющие работой ключей коммутора 14.Поочередное открывание ключей коммутатора 14 под действием выходных напряжений преобразователл 23 уровней ззобеспечивает ввод в вычислительныйблок 15 числа й,коды которого хранятся в первом счетчике 7 импульсов,Под действием шестого выходногоимпульса дешифратора-распределителя 4018 в вычислительный блок 15 вводитсяоперация деления. Это достигаетсяв результате преобразования первымпреобразователем 19 уровней напряжения шестого импульса в напряжение, 45управляющее ключом коммутатора 14,обеспечивающим ввод операций деления,Под действием 7-11-го выходныхимпульса дешифратора-распределителя Злв вычислительный блок 15 вводитсячисло й,коды которого хранятся вовтором счетчике 12 импульсов. Под действием 12-го выходного импульса дешифратора-распределителя 18 в вычислительный блок 15 вводится операция умножения и выполняется деление числа И на число Мр,10Под действием 13-15-го выходных импульсов дешифратора-распределителя 18 в вычислительный блок 15 вводится число 360, коды которого хранлтся в регистре 9 константыПод действием 16-го выходного импульса в вычислительном блоке 15 выполняется операция умножения и выдача результата вычисления разности фаз, Передним Фронтом 16-го импульса, поступающего на второй вход блока 16 синхронизации, запускаетсл формирователь импульса сброса этого блока. Импульс сброса устанавливает элементы блока 16 синхронизации в исходное состояние, в результате чего выключается генератор 17 тактовых импульсов и прекращается управление вычислительным блоком 15, который до следующего включения генератора 17 тактовых импульсов будет только выдавать результат измерения на отсчетный блок 5. Со второго выходаблока 16 синхронизации импульс сброса поступает на второй вход управления формирователя 3 стробимпульсов и устанавливает его элементы в исходное состояние, продолжающееся до момента появления на первом входе управления заднего Фронта задерживающегося импульса. На этом цикл измерения разности Фаэ сигналов заполнения радиоимпульсов заканчиваетсл, При измерении разности Фаз непрерывных синусоидальных сигналов на третий вход блока 16 синхронизации периодически подаются запускаоцие импульсы с периодом, превышающим сумму периода сигнала эаполненил, длительности 16 тактовых импульсов и времени, достаточного для отсчета одного результата измерения, Гсли в состав блока 16 синхронизации ввести элемент блокировки, обеспециваоций на некоторое время после прихода первого запускающего импульса нечувствительность блока синхронизации к следующим запускающим импульсам, то цастота запускающих импульсов может быть произвольной.Введение в Фазометр новых узлов обеспечивает возможность измерения разности фаз сигналов с изменяющейся в широких пределах цастотой. Формула изобретения Фазометр мгновенных значений, содержащий два Формирователи импульсов11 9800 формирователь стробимпульсов, генератор счетных импульсов, цифровой отсчетный блок, соединенные последовательно первый временной селектор и первый счетчик импульсов, о т л и -чающий с я тем, что,с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения разности фаз за один период сигналов при непостоянной частоте входных сигналов, в него введены первый инвертируоций мультиплексор, подключенный к выходу первого счетчика импульсов, соединенные последовательно регистр константы и второй инвертирующий мультиплексор, соединенные последовательно второй временной селектор, второй счетчик импульсов и третий инвертирующий мультиплексор, коммутатор, вычислитель- о ный блок, блок синхронизации, соединенные последовательно генератор тактовых импульсов, дешифратор-рас-пределитель и первый преобразователь уровней, элемент И и соединенные последовательно управляемый инвертор кодов, дешифратор кодов и второй преобразователь уровней, причем выходы мультиплексоров поразрядно соединены друг с другом и подклю- ЗО чены к информационным входам упправляемого инвертора, входы управления мультиплексоров соединены с выходами управления вводом цифр дешифратора-распределителя, выходы управления вводом операций которого подключены к входам первого преобразователя уровней и входам элемента И,последний вход которого соединен с 15 12выходом генератора тактовых импульсов выходы первого и второго преобразователей уровня подключены к входам управления коммутатора, информационые входы которого соединены с выходами управления вычислительного блока, а информационные выходы - с его входами управления, выходы формирователей импульсов подключены к информационным входам формирователя стробимпульсов, . первый и второй входы управления которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока синхронизации, информационные выходы формирователя стробимпульсов подключены к входам управления первого и второго временных селекторов, информационные входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, первый и второй входы блока синхронизации подключены к второму информационному выходу формирователя стробимпульсов и последнему выходу управления вводом операции дешифратора-распределителя, третий выход блока синхронизации соединен с входом управления генератора тактовых импульсов, выход элемента И. подключен к входу управления управляемого инвертора, цифровой отсчетный блок соединен с выходами вычислительного блока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Смирнов П.Т. Цифровые фазометры, Л "Энергия", 197 ч, с,33, рис32, Авторское свидетельство СССР 1 Г 578625, кл, С 01 В 25/00, 1972,930015 Составитель Н.Агееваедактор И,Ковальчук Техред Т.Маточка Корректор Л.Бокшан ое 4/5 ская Ужгород, ул, Проектная,нт",лиал ППП аказ 9352/35 ВНИИПИ Госуда по дела 113035, МосквТираж 717 венного ко зобретений Ж-.35, Рауш Подп тета СССР открытий

Смотреть

Заявка

3302703, 19.06.1981

КУЙБЫШЕВСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СВЯЗИ

ИВАНЮТИН ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 25/00

Метки: значений, мгновенных, фазометр

Опубликовано: 07.12.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-980015-fazometr-mgnovennykh-znachenijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Фазометр мгновенных значений</a>

Похожие патенты