SU817605A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к цифровой измерительной технике и может быть использовано дл  определени  фазовых характеристик четырехполюсников в системах автоматического упрггвлени  и регулировани , в том числе на инфранизких частотах.

В насто щее врем  дл  измерени  угла сдвига фаз широкое применение получили цифровые фазометры.

Принцип построени  цифровых фазометров в диапазоне инфранизких частот основан на измерении интервалов времени между одноименными точками перехода исследуемых сигналов через нулевой уровень. При этом врем  измерени  фазового сдвига измен етс  в зависимости от периода исследуемых сигналов.

Если за врем  между двум  одноименными переходами через нуль мгновенных значений исследуемых сигналов подсчитано N, то измер емый сдвиг фаз составл ет

-I

ц

W - кругова  частота;

где

f - частота счетных импульсов,

При исследовании реальных систем автоматического управлени  на.инфранизких частотах возможно по вление посто нной составл ющей в выходных сигнала, что обусловлено особенностью построени  схем и спецификой их работы . Посто нна  составл юща  вносит погрешность в измерение сдвига фаз, котора  зависит от величины посто н0 ной составл ющей по отношению к амплитуде измер емого сигнала. Дл  повышени  точности замера сдвига фаз необходимо измер ть и учитывать эту погрешность.

5

Известен цифровой фазометр, позвол ющий измер ть сдвиг фаз в инфранизко .м диапазоне частот с учетом погрешности , вносимой наличием посто нной составл ющей, содержащий форми0 рователи импульсов, регистраторы максимума исследуемых напр жений, генератор эталонных частот, умножитель частоты, электронны -, ключ, регистрирующее устройство 1

5

Известен также генератор-фазометр инфранизких частот, содержащий нуль-органы, определ ющие моменты перехода измер емых сигналов через нуль, инверторы, ключи, схемы ИЛИ, 0 триггеры управлени , реверсивный

счетчик, инфранизкочастотный генератор 2 .

Недостатком известных устройств  вл етс  сложность схемы, наличие большого количества элементов, что снижает Оадежность устройства.Кроме того, в известных устройствах недостаточна  точность измерени . t

Цель изобретени  - повышение надежности и точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фазометр, содержащий два нуль-органа, соединенные своими входами с первыми двум  входами фазометра , а выходами - со входами двух элементов НЕ и с первьлми входами дву первых элементов И, вторые входы которых подсоединены к выходу третьего элемента И, подключенного первым входом к третьему входу фазометра, а вторым - к выходу триггера пуска, содержащий также два элемента ИЛИ, первый из которых своими входами соединен с выходами первых двух элементов И, а выходом - со входом счетчика и триггер управлени , введены два триггера и четыре дополнительных элемента И, первый из которых своими входами соединен с выходами элементов НЕ и с третьими входами первых двух элементов И, а выходом - со входом триггера управлени  и со вторым входом второго дополнительного элемента И, первый вход которого объединен с третьим входом третьего элемента И и со вторыми входами третьего и четвертого дополнительных элементов И, подключенных первыми входами ко второму входу первого элемента ИЛИ, а третьими - к нулевым выходам введенных триггеров, единичные выходы которых соединены через второй элемент ИЛИ с третьим входом второго , дополнительного элемента И, а единичные входы - с выходами третьего и четвертого дополнительных элементов И, при этом выход второго дополнительного элемента И соединен со входом триггера пуска, а выходом фазометра  вл етс  выход первого из введенных триггеров.

На фиг.1 приведена функциональна  .схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - графики, по сн ющие работу устройства.

Цифровой фазометр содержит входы 1,2 и 3, нуль-органы 4 и 5, триггер пуска б, элементы НЕ 7 и 8, элементы И 9-15, элементы ИЛИ 16 и 17, тригге управлени  18, триггеры 19 и 20, счетчик 21 и выход 22.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом измерени  подаетс  команда Установка нул  (У.О) на нулевые входы триггера пуска 6, триггера управлени  18, триггеров 19 и

20и счетчика 21. При этом счетчик

21обнул етс , а все указанные триггеры устанавливаютс  в нулевое положение: на нулевых выходах (отмечены точкой)- высокий потенциал, а на единичньах выходах - низкий потенциал Все элементы И срабатывают при наличии на всех входах высоких потенциалов . В исходном состо нии все указанные элементы И закрыты и на счетчик 21 не поступают импульсы счета, которые подаютс  на вход 3.

Предположим, что входной сигнал на входе 1 опережает по фазе сигнал ,на входе 2. После выдачи сигнала У.О схема приводитс  в исходное состо ние , при этом с нулевого выхода триггера пуска б высокий потенциал поступает на вход элемента И 9. В момент времени (фиг.2) на входы элемента И 12 подаютс  высокие потенциалы с элементов НЕ 7 и 8, элемент И 12 . срабатывает и опрокидывает триггер управлени -18 в единичное положение, при этом высокий потенциал с его единичного выхода поступает на входы элементов И 13, 14 и 15. Однако только элемент И 9 срабатывает, и импуль сы счета с ее выхода поступают на входы элементов И 10 и 11.

В момент времени на входы элмента И 10 подаютс  высокие потенциалы , он открываетс  и импульсы счета поступают через элемент ИЛИ 16 на счетчик 21 и непосредственно на вход элемента И 14, который уже подготовлен к срабатыванию высокими потенциалами на выходах триггеров пуска 18 и триггера 20. Импульсы счета с выхода элемента И 14 поступают на единичный вход триггера 19, который опрокидываетс  в единичное положение .

Низкий потенциал с нулевого выхода триггера 19 поступает на вход элемента И 15 и закрывает его, а высокий потенциал с единичного выхода триггера 19 поступает через элемент ИЛИ 17 на вход элемента И 13, а также непосредственно на выход 22. Высокий потенциал на выходе 22 свидетельствует о том, что сигнал на входе 1 опережает по фазе сигнал на входе 2.

В момент времени t t на входы элемента И 11 подаютс  высокие потенциалы , он открываетс  и импульсы счета поступают через элемент ИЛИ 16 на счетчик 21 и на вход элемента И 1 который находитс  в закрытом состо нии и не пропускает импульсы на входы триггера 20.

Claims (2)

1. В момент времени tj- t g на входы элемента И 12 подаютс  высокие потенциалы , он Срабатывает. При этом подтверждаетс  единичное состо ние триггера управлени  18, а также сигнал с выхода элемента И 12 поступает на вход Элемента И 13. С выхода его сигнал поступает на единичный вход триггера пуска 6, который опрокидыва тс  в единичное положение. Низкий потенциал с его нулевого выхода поступает на вход элемента 9 и закрывает его, На этом процесс измерени  заканчи ваетс . Повторное измерение возможнс лишь после выдачи сигнала У.О. В случае, если сигнал на входе 2 опережает по фазе сигнал на входе 1, схема работает аналогичным образом, однако при этом ;вначале- срабатывает элемент И 11, а з-атем элемент 10, что приводит к срабатыванию триггера 20 вмесйэ триггера 19. В этом слу чае наличие на выходе 22 низкого потенциала свидетельствует о том, чт сигнал на входе 2 опережает по фазе сигнал на входе 1. Предлагаемый цифровой фазометр также, как и известный генератор-фазометр инфранизких частот, позвол ет измер ть сдвиг фазы синусоидальных сигналов с учетом погрешности, вносимой наличием посто нной составл ющей в исследуемом сигнале. Однако предлагаемое устройство имеет меньше элементов, более, простую структуру, что позвол ет повысить надежность устройства. Кроме того, предлагаемое устройство позвол ет определ ть знак и модуль фазового сдвига с большей точностью. Формула изобретени  Цифровой фазометр,содержащий два нуль-органа,соединенные своими входа ми с первь1ми двум  входами фазометра а выходами - со входами двух элементов НЕ и с первыми входамидвух первых элементов И, вторые входы которых подсоединены К выходу третьего элемента И., подключенного первым входом к третьему входу фазометра, а вторым - к выходу, триггера пуска, содержащий также два элемента ИЛИ, первый из которых своими входами соединен с выходами первых двух элементов И, а выходом - со входом . счетчика, и триггер управлени , отличающийс   тем, что, с целью повышени  надежности и точности измерени , в него введены два триггера и четыре дополнительных элемента И, первый из которых своими входами соединен с выходами элементов НЕ и с третьими входами первых двух элементов И, а выходом со входом триггера управлени  и со вторым входом второго дополнительного элемента И, первый вход которого объединен с третьим входом третьего элемента И и со вторыми входами третьего и четвертого дополнительных элементов И, подключенных первыми входами ко второму входу первого элемента ИЛИ, а третьими - к нулевым выходам введенных триггеров, единичные выходы которых соединены через второй элемент ИЛИ с третьим входом второго дополнительного элемента И, а единичные входы - с выходами третьего и четвертого дополнительных элементов И, при этом выход второго дополнительного элемента И соединен со входом триггера пуска, а выходом фазометра  вл етс  выход первого из введенных триггеров. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторскоесвидетельство СССР № з11214, кл. G01 R 25/00, 1970.
2. 2.Авторскоесвидетельство СССР № 422322, кл. G01 R 25/00, 1972.

   ТТ:

   У.О.

   П

   у.о

   L

   т т;

   fpuf.l

   Щвык.

   1 П П

   0 гт

   м.

   y.ff

   У.О

   t

   t

   - t