RU171415U1 - Фазовый детектор - Google Patents
Фазовый детектор Download PDFInfo
- Publication number
- RU171415U1 RU171415U1 RU2017108879U RU2017108879U RU171415U1 RU 171415 U1 RU171415 U1 RU 171415U1 RU 2017108879 U RU2017108879 U RU 2017108879U RU 2017108879 U RU2017108879 U RU 2017108879U RU 171415 U1 RU171415 U1 RU 171415U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- input
- output
- buffer register
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D13/00—Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и автоматике и может быть использована в лазерных гироскопах, в частности, при измерении малых углов поворота. Сущность полезной модели - устройство содержит реверсивный счетчик, буферный регистр, первый и второй входы которого являются, соответственно, входами синусной и косинусной составляющих входного сигнала, а третий и четвертый входы являются входами сигнала измерительного такта и сигнала опорной частоты, соответственно, элемент памяти, вход которого соединен с выходом буферного регистра, первый выход которого соединен с пятым входом буферного регистра, а второй и третий выходы соединены, соответственно, с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, счетчик периода входных сигналов, вход которого соединен с четвертым выходом элемента памяти, и счетчик фазы относительно измерительного интервала, вход которого соединен с пятым выходом элемента памяти. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и автоматике и может быть использована в лазерных гироскопах, в частности, при измерении малых углов поворота.
Известно устройство [RU 2300170, C1, H03D 13/00, 27.05.2007], содержащее D-триггер, D-вход которого подсоединен к источнику сигнала логической единицы, два логических элемента И, логический элемент И-НЕ, логический элемент ИЛИ, два JK-триггера, инверсные выходы которых подключены к входам логического элемента И-НЕ, прямой выход D-триггера подсоединен к первому входу второго логического элемента И и к J-входам JK-триггеров, S-входы которых подключены к выходу логического элемента И-НЕ. Входы логического элемента ИЛИ являются входами частотно-фазового детектора, а выход подсоединен к С-входу D-триггера, инверсный выход которого подключен к R-входам JK-триггеров, прямые выходы которых подсоединены к вторым входам логических элементов И, при этом С-входы JK-триггеров подключены к входам логического элемента ИЛИ, выходы логических элементов И подсоединены к входам интегратора, выход которого является выходом устройства.
Недостатком устройства является относительно низкая точность.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является фазовый детектор [Ароновиц Ф. Лазерный гироскоп. В кн. «Применение лазеров» под ред. В.П. Тычинского. – М., Мир, 1974)], содержащий блок D-триггеров, первый и второй входы которого являются входами синусной и косинусной составляющих входного сигнала, соответственно, а также реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым выходами блока D-триггеров.
Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно низкая точность, вызванная дискретным характером входного сигнала и отсутствием средств, обеспечивающий домер фаз.
Задачей, которая решается в полезной модели, является создание фазового детектора с большей точностью определения фазовых сдвигов в измерительном интервале для повышения точности измерения малых углов поворота в лазерных гироскопах.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что фазовый детектор, содержащий входы синусной и косинусной составляющих входного сигнала, а также реверсивный счетчик, согласно полезной модели, введены буферный регистр, первый и второй входы которого являются, соответственно, входами синусной и косинусной составляющих входного сигнала, а третий и четвертый входы являются входами сигнала измерительного такта и сигнала опорной частоты, соответственно, элемент памяти, вход которого соединен с выходом буферного регистра, первый выход которого соединен с пятым входом буферного регистра, а второй и третий выходы соединены, соответственно, с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, счетчик периода входных сигналов, вход которого соединен с четвертым выходом элемента памяти, и счетчик фазы относительно измерительного интервала, вход которого соединен с пятым выходом элемента памяти.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - схема фазового детектора;
на фиг. 2 - график, поясняющий работу фазового детектора, где Тизм - сигнал измерительного такта, Fclk - сигнал опорной частоты.
Фазовый детектор содержит реверсивный счетчик 1 и буферный регистр 2, первый и второй входы которого являются, соответственно, входами синусной и косинусной составляющих входного сигнала, а третий и четвертый входы являются входами сигнала измерительного такта и сигнала опорной частоты, соответственно.
Кроме того, фазовый детектор содержит элемент 3 памяти, вход которого соединен с выходом буферного регистра 2, первый выход которого соединен с пятым входом буферного регистра 2, а второй и третий выходы соединены, соответственно, с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 1, а также счетчик 4 периода входных сигналов, вход которого соединен с четвертым выходом элемента 3 памяти, и счетчик 5 фазы относительно измерительного интервала, вход которого соединен с пятым выходом элемента памяти 3.
На фиг. 1 обозначены: Тизм - сигнал измерительного такта, Fclk - сигнал опорной частоты, SIN - синусная составляющая входного сигнала, COS - косинусная составляющая входного сигнала.
На фиг. 2 обозначены: Ni - число счетных импульсов в i-м измерительном интервале в реверсивном счетчике 1, Ti - текущий период SIN/COS сигналов в i-м измерительном интервале, Рi - текущая фаза в i-м измерительном интервале.
Работает фазовый детектор следующим образом.
Увеличение масштабного коэффициента лазерного гироскопа (ЛГ) позволяет повысить точность измерения малых углов поворота и уменьшить время точного измерения азимута по проекции угловой скорости вращения Земли (гирокомпасирование). Так, например, ЛГ с периметром 25 см имеет масштабный коэффициент М=6.3⋅104 (величина, обратная М, называемая ценой импульса, составит в данном случае ~2.7''). При измерении угловой скорости вращения Земли (15,04°/ч) выходная частота датчика по угловой скорости составит 4.6 Гц. Т.е. для измерения угловой скорости вращения Земли с точностью не хуже ±0,01°/ч потребуется не менее 270 с подставки. При этом ошибка измерения азимута на широте Москвы (56°) составит ±4,1'. Для большей точности определения азимута это время надо еще увеличивать, что противоречит требованию уменьшения времени начальной выставки систем с ЛГ за минимальное время.
Для дальнейшего уменьшения ошибки ЛГ, связанной с дискретностью выходной информации, может быть использован домер фаз. При построении фазового детектора с домером фазы величину дискрета можно сделать практически любой и предел ее уменьшения будет определяться стабильностью используемого тактового генератора и выбранной цифровой элементой базой.
Домер фазы основан на более детальном измерении интерференционной картины с фотоприемников датчика угла ЛГ. При домере фаз измеряется дополнительно фаза дробной части выходных сигналов SIN/COS на момент завершения измерительного интервала, которая затем нормируется к текущему периоду для получения корректной выходной информации.
При реализации домера фаз особые требования предъявляются к фазовому детектору. Логика фазового детектора должна соответствовать правилу «зеркального отражения» - счетные импульсы US+, US- должно располагаться зеркально относительно переключения частотной подставки. В противном случае будет нарушаться логика накопления дробных частей при переключении частотной подставки. В качестве фазового детектора может быть использован только детектор с одноимпульсной логикой, т.к. фоточувствительные площадки двухплощадочного фотоприемника юстируются с точностью ±20° и при использовании четырехимпульсной логики эта точность будет ограничивать домер фаз.
При очередном такте измерительного интервала происходит измерение счетных импульсов Ni от US+, US в i-м измерительном интервале в реверсивном счетчике 1, а также текущей фазы Pi и текущего периода sin/cos сигналов Ti. Результирующее значение угла в счетных импульсах с дробной частью за текущий измерительный интервал может быть определено как
Ωi=Ni+(1-Рi/Тi)-Рi-1/Тi-1.
В том случае, если отсчет измерительного интервала приходится на отрицательные счетные импульсы (US-), соответствующим образом меняются знаки у дробной части.
По результатам моделирования и макетных испытаний получены следующие данные: разрешение фазового детектора ЛГ: ±0.01 импульса при частоте SIN и COS сигналов в диапазоне 12…120 кГц; сложность ПЛИС - 240 условных логический вентилей для одного канала; тактовая частота ПЛИС - 24 мГц.
Реализованные схемные и алгоритмические решения могут быть использованы при решении задач типа гирокомпасирования и при стендовых точностных измерениях датчиков ЛГ.
Таким образом, в предложенной полезной модели достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении точности, поскольку благодаря введенным элементам и связям между ними обеспечивается домер фаз, что позволяет повысить точности измерения малых углов поворота.
Claims (1)
- Фазовый детектор, содержащий входы синусной и косинусной составляющих входного сигнала, а также реверсивный счетчик, в него введены буферный регистр, первый и второй входы которого являются, соответственно, входами синусной и косинусной составляющих входного сигнала, а третий и четвертый входы являются входами сигнала измерительного такта и сигнала опорной частоты, соответственно, элемент памяти, вход которого соединен с выходом буферного регистра, первый выход которого соединен с пятым входом буферного регистра, а второй и третий выходы соединены, соответственно, с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, счетчик периода входных сигналов, вход которого соединен с четвертым выходом элемента памяти, и счетчик фазы относительно измерительного интервала, вход которого соединен с пятым выходом элемента памяти.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108879U RU171415U1 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Фазовый детектор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108879U RU171415U1 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Фазовый детектор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU171415U1 true RU171415U1 (ru) | 2017-05-30 |
Family
ID=59032786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017108879U RU171415U1 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Фазовый детектор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU171415U1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997030357A1 (en) * | 1996-02-14 | 1997-08-21 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Phase- and frequency detector |
RU2207579C1 (ru) * | 2002-01-11 | 2003-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие научно-производственное предприятие "Радиосвязь" | Цифровой фазометр |
RU2300170C1 (ru) * | 2006-01-17 | 2007-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" | Частотно-фазовый детектор |
-
2017
- 2017-03-17 RU RU2017108879U patent/RU171415U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997030357A1 (en) * | 1996-02-14 | 1997-08-21 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Phase- and frequency detector |
RU2207579C1 (ru) * | 2002-01-11 | 2003-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие научно-производственное предприятие "Радиосвязь" | Цифровой фазометр |
RU2300170C1 (ru) * | 2006-01-17 | 2007-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" | Частотно-фазовый детектор |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WO 93/13592 A1, 08.007.1993. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107870262B (zh) | 一种基于gps授时的高精度光泵磁力仪计频装置及方法 | |
CN105675981A (zh) | 一种基于fpga的频率计及频率测量方法 | |
CN106597097A (zh) | 一种高精度频率测量方法 | |
CN104155521A (zh) | 相位差的确定方法和装置 | |
CN103017688B (zh) | 一种利用光电装置确定寻北仪内转台整转到达和转动角度的方法 | |
RU171415U1 (ru) | Фазовый детектор | |
US4949364A (en) | Count error detecting device for count type measuring instruments | |
CN108736885B (zh) | 锁相环时钟边沿触发的时钟分相法 | |
CN108732912A (zh) | 被测信号边沿触发的时钟分相法 | |
CN108768388A (zh) | 串联锁相环时钟边沿触发的时钟分相法 | |
CN102854537B (zh) | 一种数字式快速跟踪氦光泵磁力仪 | |
CN103063128B (zh) | 用于双频激光干涉仪的动态电子信号相位测量*** | |
US5867125A (en) | Incremental phase and distance measurement through digital phase signature comparison | |
CN205388624U (zh) | 基于集成鉴相鉴频器的相位差测量电路 | |
CN211180593U (zh) | 时频检测设备 | |
RU2207579C1 (ru) | Цифровой фазометр | |
CN208188201U (zh) | 基于光标签的多参数比对装置 | |
US8019037B2 (en) | Phase difference detection device and rotation position detection device | |
JPH0136565B2 (ru) | ||
JPH0455272B2 (ru) | ||
CN110275105A (zh) | 一种基于虚拟正弦波的检测方法及装置 | |
RU2561999C1 (ru) | Интерполирующий преобразователь интервала времени в цифровой код | |
SU769449A2 (ru) | Фазометр | |
Ma et al. | Design and development of intelligent torsion pendulum method for rotational inertia measurement experiment | |
SU1264102A1 (ru) | След щий фазометр |