Цифровой фазометр

 

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий синхронизатор, соединенйые стро . боскопический и аналого-цифровой преобразователи, подключенные к синхронизатору , сумматор, соединенный . с выходом блока регистров и подключенный через блок регистров к двум перемножителям, соединенным непосредственно с запоминающим блоком, а через сумматоры с накопителями с вычислителем, выход синхронизатора соединен с входом запоминающего блока, отл ич ающи йся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов при воздейст ВИИ сосредоточенных по спектру помех в него введены мультиплексор, генератор тактовглх импульсов, три счетчика, два элемента И генератор импульсов, .триггер, блок деления, вычитающий счетчик,дешифратор и блок пуска, причем мультиплексор соединен с аналого-цифровым преобразо .вателем, сумматором и блоком регистров , генератор тактовых импульсов подключен к аналого-цифровому преобразователю , первый счетчик подключен к мультиплексору, генератору тактовых импульсов и блоку регистров, синхронизатор подключен к последовательно соединенным первому элемен- С ту И, вторбму счетчику, блоку деления (Л вычитающему счетчику, третьему счетчику ,, дешифратору, соединенному с сумматором, и к последовательно соединённым второму элементу И, триггеру , блоку пуска, триггер соединен с третьим счетчиком, вычитающий счет- s; чик -. с блоком пуска и вторым элементом И, генератор импульсов - с перввм элементом И. со 00 со 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU (ll>

ЭШ С 01 Р 25 08 у

1 ф

g p p

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH05hV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3431691/18-21 (22) 26.04.82 (46) 07.08.83.8юл. Р 29 (72) С.П.Панько, B.H.Ткач и М.К.Чмых (71) .Красноярский политехнический институт и Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика" (53) 621 . 317 .77 (088 . 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.@ 741186 кл. С, 01 и 25/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

М 767664,;кл. С, 01 Р 25/08, 1978. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР, содержащий синхронизатор, соединенйые стро боскопический и аналого-цифровой преобразователи, подключенные к синхронизатору, сумматор, соединенный с выходом блока регистров и подключенный через блок регистров к двум перемножителям, соединенным непосредственно с запоминающим блоком; а через сумматоры с накопителямис вычислителем, выход синхронизатора соединен с входом запоминающего блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов при воздейст вии сосредоточенных по спектру помех в- него введены мультиплексор, генератор тактовых импульсов, три счетчика, два элемента И генератор импульсов, .триггер, блок деления, вычитающий счетчик, дешифратор и блок пуска, причем мультиплексор соединен с аналого-цифровым преобразо.вателем, сумматором и блоком регистров, генератор тактовых импульсов подключен к аналого-цифровому преобразователю, первый счетчик подключен к мультиплексору, генератору тактовых импульсов и блоку регистров, синхронизатор подключен к последовательно соединенным первому элемен- Я ту И, второму счетчику, блоку деления Евычитающему счетчику, третьему счет- фр чику,.дешифратору, соединенному с сумматором, и к последовательно сое- С диненным второму элементу И, триггеру, блоку пуска, триггер соединен с третьим счетчиком, вычитающий счет-чик — с блоком пуска и вторым элемен том И, генератор импульсов — с первьм элементом И. 4Р

1033983

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной .технике и может быть использовано при разработке цифровых фазометров повышенной точности,. работающих в условиях воздействия сосредоточенных по спектру помех. 5

Известен фазометр, содержащий .стробоскопический преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, два перемножителя, два сумматора с накопителями, постоянный запоминаю- )0 щий блок, блок вычисления функции х/ v синхронизатор и формирователь 1 ).

Недостатком данного фазометра является низкая точность измерения, обусловленная влиянием помех.

Наиболее .близким к предлагаемому по технической сущности является циф.ровой фазометр, содержащий последо,вательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, синхронизатор, запоминающий блок, два перемножителя, подключенные к запоминающему блоку и через сумматоры с накопителями к вычислителю, сумматор, подключенный к аналого-цифровому преобразователю и синхронизатору, последовательно соединенные блок регистров и блок управления регистрами, подключенный к синхронизатору, причем выход 30 блока регистров соединен с перемножителями и сумматором(2 ).

Недостатком известного устройст.-ва является .большая погрешность при условии. воздействия на вход 35 фазометра вместе с измеряемым сиг" налом сосредоточенной по.спектру. помехи.

Цель изобретения — повышение точ" ности измерения фазовых сдвигов при 40 воздействии сосредоточенных по спект ру помех.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий синхронизатор, соединенные стробо- 45 скопический и аналого-цифровой преобразователи, подключенные к синхронизатору, сумматор, соединенный с выходом блока регистров и подключен ный через блок регистров к двум перемножителям, соединенным непосред-! ственно с запоминающим блоком, .а через сумматоры с накопителями - с вычислителем, выход синхронизатора соединен с входом запоминающего блока, введены мультиплексор, генератор тактовых импульсов, три счетчика, два элемента И, генератор импульсов, триггер, блок деления, вычитающий счетчик, дешифратор и блок пуска, причем мультиплексор .соединен с аналого-цифровым преоб разователем, сумматором и блоком ре« гистров, генератор тактовых импульсов подключен к аналого-цифровому преобразователю, первый счетчик 65 подключен к мультиплексору, генератору тактовых импульсов и блоку регистров, синхронизатор подключен к последовательно соединенным первому элементу И, второму счетчику, блоку деления, вычитающему счетчику, третьему счетчику, дешифратору, соединенному с сумматором, и к последова. тельно соединенным второму элементу И, триггеру, блоку пуска, триггер соединен с третьим счетчиком, вычитающий счетчик — с блоком пуска.. .и вторым элементом И, генератор им пульсов — с первым элементом И.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит стробоскопический преобразователь 1, соединенный через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 2, мультиплексор 3, сумматор 4 и. блок

5 регистров с двумя перемножителями 6 и 7, которые соединены непосредственно с, запоминающим блоком 8, а через сумматоры 9 и 10 с накопителями - с вычислителем 11, синхронизатор 1 2, соединенный через последовательно соединенные первый элемент H 13, второй счетчик 14, .блок 15 деления, вычитающий счетчик 16, третий счетчик 17, дешифратор 18 и первый счетчик 19 с генератором 20 тактовых импульсов, триггер 21 соединен с вторым элементом И 22 и блоком 23 пуска. Генератор 24 импульсов подключен к первому элементу

И 13, синхронизатор 12 - к второму элементу И 22, запоминающему блоку 8, стробоскопическому и аналого-цифровому преобразователям 1 и 2, блок 23 пуска:- к вычитающему счетчику 16, генератор 20 тактовых импульсов - к аналого-цифровому преобразователю 2, выходы блока 5 регистров соединены с мультиплексором 3 и сумматором 4, первый счетчик 19 соединен с мультиплексором 3 и блоком 5 регистров, дешифратор 18 — с сумматором 4, третий счетчик 17 - с триггером 21, второй элемент И 22 — с вычитающим счетчиком 16.

Устройство работает следующим . образом.

На первый вход поступает напряжение с измеряемым фазовым сдвигом, на второй - опорный сигнал. Стробоскопический и аналого-цифровой преоб. разователи 1 и 2 производят квантова. ние по времени и дискретизацию по уровню входного сигнала так,.что на выходе аналого-цифрового преобразователя 2 появляются коды мгновенных значений входного сигнала, соответствующие моментам считывания, под воздействием импульсов с выхода синхронизатора 12, период которого равен а6 = Т/Р, где Т - период вход .ного сигнала, Р - количество отсче1033983 тов, укладывающихся в одном периоде Алгоритм накопления в регистре 26 входного сигнала. P2= Р1- 4 P2-, Коды с выхода аналого-цифрового

5 преобразователя 2 проходят через муль- Результаты накопления сведены типлексор 3 и с помощью сумматора 4. в таблицу. накапливаются в блоке 5 регистров в виде определенным образом сформиро- Знак . р рЯ ванных. сумм. Весь блок 5 регистров . опера поделен .на группы регистров 25-27, ци и в каждая группа содержит P регистров!

По окончании процесса накопления, 1О т.е. времени измерения. Тй» в регистрах последней группы оказываются записанными коды мгновенных зна- х +х +рс -х +х чений входного сигнала по P точкам "1 х2 3 1 Э .отсчета. Коды Х; последней группы : 5 4 регистров поочередно считываются на перемножители 6 и 7, где перемножают- 5 . + ---, х +2х +Зх + ся на тригонометрические коэффициенты 5i111и) л1 и сов 1ыл1 „хранящиеся в запоминающем блоке 8 и вызываемые оттуда по командам синхронизатора 12, 20 Как видно из таблицы, во втором

Результат измерения вычисляется регистРе к концУ вРемени измеРениЯ ,по формуле накапливается значение, учитывающее все отсчеты, но каждый с весом, соответствующим треугольной весовой фунКя5 ции .

Таким образом, операция умножения. заменяется Z +1 операциями суммирования (вычитания) после каждого анаI лого-цифрового преобразования незагде uJ= 2л/т Зъ висимо от %, т.е. времени измерения. Здесь Z порядок весовой функ-Уменьшение погрешности, вызванной ции. Как указывалось, количество

:сосредоточенной по спектру помехой групп Регистров также. равно Z +1 ° производится с помощью весовой абра- Генератор 20 тактовых импульсов ботки (иснользуется треугольная se- запускается импульсом с выхода ана- совая. функция j, З5 лого-цифрового преобразователя 2, содля примера возьмем время измере- ответствующего концу преобразования ния Т = k Т. Тогда для треуголь- . аналоговой величины в код. Генератор ной весовой функции весовые коэффи- 20 тактовых. импульсов формирует Z+1 циенты должны быть следующими(М= 5)- импульсов, которые просчитываются

: с „ = 1i = 2i Чз= 3ip = 2I 5 = 1.4О первым счетчиком 19 для управленщ ,Индексом обозначен номеР периода мультиплексором 3 и блоком 5 региствходного сигнала во времени изме- . Ров. для рассмотренного выше примерения. Таким образом,. отсчеты в пер- ра генератор 20 тактовых импульсов вом периоде должны умножаться на 1 вырабатывает два импульса. на перво втором периоде - на 2, в третьем 45 вый импульс мультиплексор. 3 подклюпериоде — на 3 и таад Для больших чает выход аналого-цифрового преобвесовые коэФФициенты становЯтаи разователя 2 к входу сумматора 4. большими, а время, затрачиваемое К второму входу сумматора 4 в это на операцию перемножения х;с „-- зна- время подключен регистр р1. резульчительным. Однако возможно HGKJHoiB . тат сложения записывается в тот же ние опеРации пеРемножениЯ. ДлЯ тре" -регистр. На второй тактовый импульс

- 50 Угольной весовой функции (весовой мультиплекс р 3 подключает к сумфУнкции первого порядка ) блок 5. Ре- матору 4 регистр Р2. К второму вхогистРОв должен состоЯть из двУх гРУпп :ду сумматора 4 подключен в это вреРегистРов. Отметим, что каждая груп- мя регистр Р1..Результат суммировапа соДеРжит по Р РегистРов, но так зз ния (или вычитания ) записывается в как в одном и том же периоде все от- регистр р2. На этом текущий цикл обсчеты УмножаютсЯ на постоЯнный весо-, работки ко) а с выхода аналого-цифровой коэффициент, то РассмотРение бу- .вого преобразователя 2 заканчивадем пРоводить длЯ одного РегистРа . .:ется. дешифратор 18 формирует знак

60 операции (суммирование или вычитаИсходное состояние каждого реджис - ние), производимой в сумматоре 4. ра 25 и 26 нулевое. алгоритм накдп": ПРоисхоДит это слеДУющим пУтем. ления в регистре 25 Генератор 24 импульсов, первый

Pf P1 + X1, ;элемент И 13 и второй счетчик 14 явj j1 1 шляются преобразователем длительх -x

Ъ f х +х . -2х 1х2 1 1+ х +x +хз+х+ х2+2х +x,4.

Р X . 5111 i и) Д t

Ч =си-с а% 1=0

Е х. соз1ил|

i-Р

1033983

Заказ 5619/49

710 Подписное ности периода входного сигнала в код,й = ТХ, где Š— частота т импульсов генератора 24 импульсов, В блоке 15 деления производится операция М иэ 1 йт(н=Т„,ф„). Нелая часть отношения М„ /Й.„ равйа 1с,. т.е. 5 количеству йериодов входного сигнала, укладывающихся"во время, измерения. Весовая функция разбивается на.два участка, в течение которых знак операции в (W) не изменен. По- 1О скольку количество участков является степенью числа два, то это позволяет легко определять количество ля периодов входного сигнала, укладывающихся в один участок, путем деления числа с выхода блока 15 деления на 2, т.е. сдвигом на соот2 ветствующее количество разрядов.

Число п переносится в вычитающий счетчик 16 по команде блока 23

Ьуска. По этой же команде взводится. триггер 21, который открывает- второй элемент И 22. Импульсы с выхода син-. хронизатора 12, следующие с периодом проходят на вычитающий счетчик

16. Вычитающий счетчик 16 обнулится в момент окончания текущего участка.

При этом число m снова перепишется в вычитающий счетчик 16, а состояние третьего счетчика 17 увеличится на 1.

Емкость третьего счетчика 17 равна количеству участков весовой функции, т.е. в момент его переполнения время измерения закончится. Таким образом, на выходах третьего счетчика

17 прйсутствуют коды, которые с помощью дешифратора 18 преобразуются в знак операции для сумматора 4. !

Для накопления в регистре 25 всегда используется операция сложения.

Для обеспечения этого используется блокировка дешифратора 18, осуществляемая в соответствии с состоянием первого счетчика 19.

Работа при других % и Z не изменяет структуру устройства.

Технический эффект изобретения обуславливается фильтрацией сосредоточенной по спектру помехой.

Филиал ЛПП "Патент"

r.Ужгород,ул.Проектная,4