Цифровое устройство для измерения комплексныхвеличин

 

354355

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бсЮэ Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 23.Х1.1970 (№ 1494339/18-10) М. Кл. G Оlг 17/20 с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 09.Х.1972. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания ЗО.Х.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621 317.73 374.3 (088.8) М»» тв,,В. Г. Кнорринг, Н, Ф. Рожков и В. Г. Тараторкина

Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина

>.вторы изобретения

Заявитель

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ

ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти, применение в цифровых приборах для измерения амплитуды и фазы переменного напря>кения, а также, в случае вк»почсния на вход прибора индукционного датчика, в цифровых анализаторах вибрации для измерейия модуля и фазы гармонических составляющих вибросмещения.

Известны цифровые приборы для измеренил комплексных величин с использованием измерительных преобразователей переменного напряжения с проме>куточным частотным преобразованием и цифровые полярно-координатные развертывающие компенсаторы.

Цель изобретения — получение без дополнительной математической обработки амплитуды напряжения и его фазы по отношению к импульсному опорному сигналу и повышение быстродействия устройства, Это достигается тем, что устройство для измерения комплексных величин снабжено блоком управляемого фазовращателя, выполненного из последовательно соединенных триггера, счетчика импульсов, логической цепи и коммутатора опроса и подсоединенного через ключ к счетчику импульсов умножителя частоты, вход которого соединен с источником опорного напряжения и дополнительным реверсивным счетчиком, соединенным также с входом коммутатора опроса, с выходом счетчика импульсов и с входом логической цепи.

При этом один из входов основного реверсивного счетчика подключен к триггеру, а второй через ключ — к коммутатору опроса, подсоединенному к одному из выходов командного устройства, второй выход которого через ключ соединен со счетчиком импульсов.

Получение отсчета амплитуды и фазы измеряе»oro напряжения обеспечивается изменением начальной фазы опорных сигналов, управляющих направлением счета в реверсив15 ных счетчиках, до тех пор, пока отсчет за период на одном из реверсивным счетчиков не станет равным нулю (например,:V,.), тогда показания другого счетчика будут пропорциональны амплитуде измеряемого напря>ке20 ния, а фазовый угол, на который пришлось повернуть опорную функцию прп этом, равен начальной фазе измеряемого напря>кения.

Повышение быстродействия достигается благодаря тому, что изменение начальной фа25 зы опорного сигнала осуществляется путем поразрядного изменения кода в счетчике управляемого фазовращателя.

На фиг. 1 показана блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 — структурная схе30 ма части управляемого фазовращателя, 354З55

Для простоты показан «опрос» только трех триггеров счетчика импульсов (всего в счет:1пке десять триггеров).

Блок-схема устройства содержит преобразователь 1 напряжение — частота; ключи 2 и 5; основной 4 и ItcilouoraTC;lt ill 5 реверсивные счезчикн; управляемый фазовращатсль 6, состоящий нз счетчика 7 импульсов, дополнитель»ого триггера 6, с помощью которого осуществ;1яеTc51 c IBHI oitopHQII фу нкции HB 90, так как счст11ый вход его соединен со свободным выходом предпоследнего триггера счетчика импульсов, логической цепи 9, коммутатора 10 опроса и умножителя 11 частоты (УЧ); командное устройство 12.

Выход преооразователя 1 соединен с входом вспомогательного реверсивного счетчика

5 и через ключ 2 — с входом основного реверсивного счетчика 1. Шины направления счета связа 1ы соответственно с выходами последнего триггера счетчика 7 и триггера 8. Выход триггера знака вспомогательного реверсивного с1ег »1ка сосдинен с логической цепью 9, ш1ход источника опорного сигнала — с входами умножнтсля 11 частоты, коммутатора 10 опроса, 11епи сброса вспомогательного реверсивного счетчика и командного устройства 12, выходы которого связаны с ключом 8, входом сброса основного реверсивного счетчика и коммутатором 10 опроса.

Прибор работает следующим образом.

В начале цикла измерения реверсивные счетчики устанавливают в нулевое положение; напряжение, амплитуду il фазу которого необходимо измерить, подастся на преобразователь 1, а сго выходной сигнал — на вспомогательный реверсивный счетчик и через ключ 2 на основной счетчик.

В течение периода опорного сигнала на вспомогательном счетчике накапливается число импульсов Л,-,, а затем сбрасывается после окончания периода. Старший триггер этого счетчика является триггером знака. Если полная емкость счетчика выбрана с запасом, триггер знака nptt всех возможных положительных отсчетах находится в состоянии «О», а при отрицательны — в состоянии «1».

Одновременно со сбросом вспомогательного счетчика осуществляется мгновенный сдвиг фазы опорного сигнала. В течение следующего периода на вспомогательном счетчике накапливается число импульсов М,,, отличное

oT V... так как управление направлением счета в нем осуществляется по сигналу со счетчика управляемого фазовращателя. Затем вспомогательный счетчик снова сбрасывается и т. д., до тех пор, пока Л/„не станет равным нулю, Тогда по сигналу с управляемого фазовращателя (последним импульсом с коммутатора опроса) открывается на один период ключ 2, разрешающий отсчет амплитуды сигнала на основном реверсивном счетчике, и закрывается ключ 8, благодаря чему по коду, установившемуся в счетчике фазовращателя, 5

4Р

45 считывается фаза сигнала по отношению 1( импульсной .опорной функции.

Высокое быстродействие достигается следующим образом.

Перед началом измерения коммутатор onроса устанавливается в исходное состояние. В момент прихода первого входного импульса на умножитсль частоты одновременно со сбросом вспомогательного счетчика с командного устройства приходит импульс на коммутатор опроса (см. фиг. 2). Первый его триггер опрокидывается и по сш.налу с единичного выхода этого триггера счетчик 7 импульсов устанавливается в исходное положение, старший триггер — в состояние «1», остальные — в

«О», что соответствует сдвигу опорной функции на 180 .

В момент прихода следующего входного импульса на умножитель частоты снова осуществляется сброс вспомогательного реверсивного счетчика, причем, если за прошедший период опорного сигнала в нем записалось отрицательное число, То при его сбросе триггер знака опрокидывается из «1» в «О» и ino сигналу «много» с его выхода «О» открываются ключи, разрешающие установку в «О» триггеров счетчика управляемого фазовращателя.

По сигналу с коммутатора 10 следующий триггер счетчика 7 устанавливается в «1», а старший сбрасывается. Если же во вспомогательный реверсивный счетчик записалось !

Ч,.)0, то при его сбросе триггер знака не опрокидывается, по сигналу с коммутатора опроса следующий триггер счетчика устанавливается в «1» и старший триггер также остается в состоянии «1». Это соответствует мгновенному сдвигу опорной функции в .первом случае на 90, а во втором на 270 .

Так осуществляется «опрос» всех разрядов счетчика импульсов, который в момент «опроса» является просто регистром, так как все прямые связи разрываются по сигналу с командного устройства, чтобы не получалось ложного срабатывания старших туиггеров.

Быстродействие прибора определяется числом разрядов счетчика импульсов, так как, если используется счетчик на 360, то измерение осуществляется за 11 периодов сигнала. Таким образом, быстродействие предлагаемого прибора значительно превышает быстродействие развертывающих компенсаторов.

При измерении на фиксированной частоте с помощью предлагаемого прибора не требуется деления на период, Если же частота изменяется, то деление на период может быть осуществлено любым из известных методов.

Предмет изобретения

Цифровое устройство для измерения комплексных величин, содержащее командное устройство, один выход которого соединен с выходом преобразователя напря>кение — частота через основной реверсивный счетчик и ключ, а второй выход — через дополнитель, 364 355 ный счетчик непосредственно, отличающееся тем, что, с целью получения без дополнительной математической обработки амплитуды напряжения и его фазы по отношению к импульсному опорному сигналу и повышения быстродействия, оно снаб кено блоком управляемого фазоирагцателя, выполненного из последовательно соединенных триггера, счетчика импульсов, логической цепи и коммутатора опроса и подсоединенного через ключ к счетчику импульсов умножителя частоты, вход которого соединен с источником опорного напряжения и дополнительным реверсивным счетчиком, соединенным также с,входом коммутатора опроса, с выходом счетчика импульсов и с

5 входом логической цепи, причем один из входов основного реверсивного счетчика подключен к триггеру, а второй — через ключ к коммутатору опроса, подключенному к одному из выходов командного устройства, второй выход

10 которого через ключ соединен со счетчиком импульсов.

На счетчик Ф

Начальная установка

Уиг Р

Редактор И, Грузова

Заказ 3588/12 Изд. № 1468 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская паб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2

С умнож armom

С ман усато

Составитель T. Афонина

Техред А. Камышникова

Корректоры: В. Денисов и 3. Тарасоеа