Цифровой фазометр

 

<1тт 508753

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.74 (21) 1983691/26-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.76. Бюллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 17.05.76 (51) М. Кл G 01R, 25/00

Гос1тдарственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.77 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Человечков и И. М. Федоров

Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к области электроизмерительной техники.

Известен цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь и амплитудно-импульсный модулятор, а также синхронизатор, формирователь временной базы, вентиль и реверсивный счетчик, соединенный с отсчетпым устройством, при этом синхронизатор связан с амплитудно-импульсным модулятором и через формирователь временной базы и вентиль с реверсивным счетчиком.

Однако такой фазометр имеет большую погрешность измерений фазовых сдвигов в диапазоне низких частот из-за неидентичного ухода нулевых линий и порогов срабатывания в усилителях-ограничителях в течение периода измеряемой частоты, а также большую погрешность вследствие затягивания фронтов в усилителях-ограничителях. Кроме того, в нем наблюдается сужение диапазона измеряемых фазовых углов из-за смешений нулевых линий в усилителях-ограничителях.

Таким образом, основным источником погрешности, особенно EIB инфразвуковых и звуковых частотах, являются усилители-ограничители.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений.

Это достигается за счет того, что в фазометр введены интегратор, ограничитель по минимуму, управляемый источником постоянного напряжения, узел сдвига и квадратурная схе5 ма. Выход амплитудно-импульсного модулятора соединен с интегратором и ограничителем по минимуму, который своим выходом подключен к одному из входов вентиля, а синнизатор подсоединен к квадратурной схеме, 10 выход которой связан с узлом сдвига и реверсивным счетчиком. Узел сдвига своим выходом подключен к отсчетному устройству, формирователь временной базы, отсчетное устройство и реверсивный счетчик соединены с

15 источником сигнала установки «О».

Функциональная схема цифрового фазометра приведена на чертеже.

Она состоит из формирователя 1, амплитудно-импульсного модулятора 2, интегратора 3, 20 ограничителя 4 по минимуму, источника 5 постоянного напряжения, вентиля 6, синхронизатора 7, содержащего генератор 8 счетных импульсов и делителя 9 частоты, из формирователя 10 временной базы, реверсивного счет25 чика 11, отсчетного устройства 12, квадратурной схемы 13 с триггерами 14, 15, 16, узла 17 сдвига, включающего в себя инвертор 18, логические элементы «И» 19, 20 и триггеры 21, 22, и из исследуемого четырехполюсника 23.

508753

Фазометр работает следующим образом.

Сигнал, появляющийся на выходе исследуемого четырехполюсника 23, поступает на входной формирователь 1, который подавляет его высшие гармоники. С выхода формирователя сигнал подается на вход амплитудно-импульсного модулятора 2. На второй вход модулятора попадает импульсный сигнал с генератора 8 счетных импульсов.

Выходной сигнал модулятора 2 непосредственно и через интегратор 3 подается на два входа ограничителя по минимуму с регулируевым уровнем срабатывания Uorp, задаваемым источником 5 постоянного напряжения. Выходной сигнал ограничителя через вентиль 6 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 11 с порогом срабатывания U,ðo. Вентиль 6 управляется формирователем 10 временной базы, задающим число периодов частоты Q, в течение которых информация проходит на счетный вход реверсивного счетчика 11.

В качестве синхронизирующего устройства используется генератор счетных импульсов.

Выходной потенциал делителя 9 частоты, вырабатывающего сетку частот, поступает на вход формирователя 10 временной базы и триггера 16 квадратурной схемы 13. Квадратурная схема вырабатывает два прямоугольных напряжения, изменяющихся с частотой Я и сдвинутых по фазе на л/2. Напряжение, снимаемое с триггера 15, имеет фазу 0 и используется для возбуждения исследуемого четырехполюсника 23. Выходное напряжение триггера 14 (с фазой л/2) управляет узлом 17 сдвига и задает такой режим работы реверсивного счетчика 11, при котором счетчик работает по половине периода частоты в режимах сложения и вычитания.

При этом без учета погрешности измерений число импульсов N, накопленных в реверсивном счетчике за период частоты Р, для фазовых сдвигов /q:/(ë/2 пропорционально ср, а

Г. для фазовых сдвигов — (1q (г. пропорцио2

7т нально

Неоднозначность измерений устраняется в предлагаемом устройстве узлом 17 сдвига.

Работа узла сдвига заключается в следующем. Потенциалом триггера 14 управляются логические элементы «И» 19, 20. На вторые входы их поступает импульсный сигнал с вентиля 6. Триггеры 21 и 22 перед началом измерений находятся в таких состояниях, в которых на их правых выходах появляются нулевые потенциалы.

Пусть / /(—. Когда на выходе схемы ло2 гического элемента «И» 19 оказывается первый импульс, он перебрасывает триггер 21 и блокирует прохождение импульсов через элемент «И» 20 на все время измерений. Отрицательный потенциал правого выхода триггера

21 запрещает сдвиг результата в отсчетном устройстве 12.

Пусть — -(y ((-. Тогда по первому им2 пульсу, появляющемуся на выходе элемента

«И» 20, перебрасывается триггер 22 и блокирует прохождение сигнала через элемент «И»

10 19 на все время измерений. Отрицательный потенциал правого выхода триггера 21 сдвигает результат в отсчетном устройстве 12.

Когда /cp/(—, результат в отсчетном уст2

15 ройстве остается тем же самым. Если

z.

2 — (

IC

20 величине:1: — .

Перед началом работы фазометра сбрасывают на нуль цифровые узлы кнопкой «Установка О». После запуска по истечении и периодов частоты Я, задаваемых формирователем

25 временной базы, работа фазометра автоматически прекращается.

Среднеквадратичная погрешность, вычисленная по нескольким независимым измере30 ниям, в предлагаемом цифровом фазометре составляет + 0,02 .

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь и амплитудно-импульсный модулятор, а также синхронизатор, формирователь временной базы, вен40 тиль и реверсивный счетчик, соединенный с отсчетным устройством, при этом синхронизатор связан с амплитудно-импульсным модулятором и через формирователь временной базы и вентиль с реверсивным счетчиком, о т л и45 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона измерений, в него введены интегратор, ограничитель по минимуму, управляемый источником постоянного напряжения, квадратурная

50 схема и узел сдвига, причем выход амплитудно-импульсного модулятора соединен с интегратором и ограничителем по минимуму, который своим выходом подключен к одному из входов вентиля, синхронизатор подсоединен к

55 квадратурной схеме, выход которой связан с узлом сдвига и реверсивным счетчиком, а узел сдвига своим выходом подключен к отсчетному устройству, при этом формирователь временной базы, отсчетное устройство и реверсивный

60 счетчик соединены с источником сигнала установки «О».

508753

Составитель А. Старостина

Корректор М. Лейзерман

Техред Т. Лященко

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1097/13 Изд. № 1236 Тирах< 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5