Claims (2)
Изобретение относитс к фазоизмерительной технике и может быть испол зовано дл измерени разности фаз двух переменных напр жений. Известен цифровой фазометр, содер жащий смесители, фильтры нижних частот , формирователи импульсов, элементы совпадени , триггер, пересчетные блоки, элемент И, генератор импульсов , регистр пам ти и цифровой отсчетный злемент fl . К недостаткам указанного фазометр можно отнести наличие погрешности из мерени вследствие применени в трак так преобразовани частоты нелинейных элементов-смесителей и из-за неидентичности каналов фазометра (возникают дополнительные фазовые набеги в каналах). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс ци ровой автокомпенсационный фазометр, содержаьдай формирователь импульсов, индикатор нулевого фазового сдвига, реверсивный счетчик импульсов и элемент ИЛИ в каждом канале, а также элемент совпадений и импульсный генератор , выход которого св зан со входами двух пересчетных схем, регистр пам ти, цифровой отсчетный элемент 21 . Недостатком известного фазометра вл етс наличие погрешности измерени из-за дополнительных фазовых набегов вследствие неидентичности кан алов фа з ометра. Цель изобретени - повышение точности измерени . Поставленна цель достигаетс тем, что в цифровой компенсационный фазометр , содержащий соединенные последовательно формирователь, индикатор нулевого фазового сдвига, реверсивный счетчик и элемент ИЛИ, а также генератор импульсов, выход которого подсоединен к входам двух пересчетных блоков, регистр пам ти, входы которого соединены с выходами второго пересчетного блока, а выходы подключены к входам цифрового отсчетного элемента , причем управл ю1дий вход регистра пам ти соединен с выходом элемента совпадений, первый и второй входы которого соединены с выходом элемента ИЛИ и выходом заполнени первого пересчетного блока соответственно, введены триггер, четыре автоматических переключател и счетчик импульсов, при этом выход счетчика импульсов соединен с первым входом триггера, вто рой вход которого вл етс управл ющим входом устройства, а выход триггера подключен к управл ющим входам всех автоматических переключателей и третьему входу элемента совпаде&и одновременно, причем два входа перво го автоматического переключател вл ютс входами устро ства, а выход соединен с входом формировател импульсов , кроме того, входь второго и третьего автоматических переключателей подсоединены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, а выходы - к входам управлени пересчетных блоков на опережение и отставание соответственно, при этом выход первого пересчетного блока соединен с первым входом четвертого автоматического переключател , а выход второго.пересчетного блока - с вторым входом четвертого автоматического переключател и входом счетчика импульсов одновременно, кроме того, выход четвертого автоматическо го переключател подсоединен к управл ющему входу индикатора нулевого фазового сдвига, а выход элемента ИЛИ соединен с управл ющими входами реверсивного счетчика и счет чика импульсов одновременно. На чертеже представлена блок-схема цифрового компенсационного фазометра . Фазометр содержит автоматический переключатель 1, входы которого подключены к источнику сигналов, формирователь 2 импульсов, индикатор 3 нулевого фазового сдвига, четвертый автоматический переключатель 4, первый и второй пересчетные блоки 5 и б генератор 7 импульсов, счетчик 8 импульсов , триггер 9, на вход установки в нуль которого поступает сигнал Начало измерени , второй и третий автоматические переключатели 10 и 11, реверсивный счетчик 12, элемент ИЛИ 13, элемент 14 совпадений, регистр 15 пам ти и цифровой отсчетный элемент 16. Фазометр работает следующим образом .. По команде Начало измерени короткий положительный импульс устанав ливает триггер 9 в нулевое положение и все автоматические переключатели 1 4, 10 и 11 устанавливаютс в верхнее положение, как изображено на -чертеже Входное напр жение U(t) через автоматический переключатель 1 поступает на вход формировател 2, формирующего короткие импульсы в моменты, например ,, положительных переходов исследуемых сигнсшов через нулевые.зна чени . Выходные импульсы формировате л 2 поступают на вход индикатора 3 нулевого фазового сдвига, на второй вход которого подаетс йыхбдное напр жение автоматического дискретного фазовращател , представл ющего собой кольцевой пересчетный блок 5, через автоматический переключатель 4. Коэффициент пересчета блоков 5 и 6 выбираетс равным 360-10, где п - число из р да О, 1, 2, 3, ..., в зависимости от требуемой дискретности изменени фазы компенсирующего напр жени . Так, при необходимости получени дискретности в 0,01° (коэффициент пересчета равен 36000). Изменение фазы компенсирующего напр жени достигаетс путем управлени пересчетного блока по входам управлени на опережение или на отставание. Импульсы с выхода индикатора 3 нулевого фазового сдвига в зависимости от временного положени приход щих на их входы импульсов поступают на вход сложени или вычитани реверсивного счетчика 12 импульсов, где происходит накопление кода нарастающим или убывающим итогом соответственно . Применение реверсивного счетчика 12 импульсов вызвано необходимостью усреднени промежуточных результатов компенсации из-за флуктуации нуль-переходов исследуемых сигналов, возниксиощих за счет собственных шумов формировател импульсов и наличи помех на входах фазометра. Емкость счетчика выбираетс равной 2N, причем исходное значение кода соответствует N. При суммарном приращении кода счетчиков N или -N, что соответствует результирующему коду 2N или О, на выходных шинах реверсивного счетчика 12 формируютс импульск , используемые дл управлени пересчетным блоком 5. При достижении в реверсивном счетчике импульсов кода 2N через автоматический переключатель 10производитс подача на вход пересчетного блока 5 (через вход управлени на опережение) дополнительного импульса, не совпадающего по времени с импульсами генератора 7, а при достижении результирующего кода О производитс запрет прохождени импульса с генератора 7 (путем подачи импульСа с реверсивного счетчика 12 через автоматический переключатель 11на вход управлени пёресчет.ного блока 5 на отставание). Импульсы с выходов- реверсивного счетчика 12 через элемент ИЛИ 13 устанавливают начальный код этого счетчика, после чего.цикл накоплени повтор етс . Эти же импульсы устанавливают в нуль счетчик 8 импульсов. Счетчик 8 необходим дл того, чтобы выработать сигнал управлени на переход к уравновешиванию сигнала Ufj(t) после завершени цикла уравновешивс ни по сигналу и/1 (t) . Емкость счетчика 8 Быбрс.на равной 2N +1 и, таким образом , в процессе уравновешивани ре5 версивный счетчик 12 заполн етс быстрее, чем счетчик 8. При равенстве нулю среднего значени фазового сдвига между сигнала ми с выходов фop /Iиpoвaтeл 2 и пере счетного блока 5 выходные им1ульсы индикатора 3 нулевого фазового сдви га равноверо тно проход т на суммиру щий и вычитающий входы реверсивного счетчика 12, в результате чего импульйы на его выходах отсутствуют. .Это свидетельствует о том, что фазо вый сдвиг между исследуемым напр жением U-,(t) и сигналом с выхода пересчетного блока 5 равен нулю. Пр достижении в счетчике 8 импульсов кода 2N +1 на его выходе по йл етс импульс, устанавливающий три-ггер 9 в состо ние 1. Это приводит к .переключению всех автоматических переключателей 1, 4, 10 и 11 в нижнее положение, и описанный выше процесс компенс:ации происходит дл сигнала ) И сигнала с выхода пересчетного блока б. По-окончании процесса компенсации результирующий код, соответствующий измер емому фазовому сдвигу, считыва етс с одного из пересчетных блоков например б, при полном заполнении другого.Индикатором заполнени второг пересчетного блока, например 5, служит элемент 14 совпадений. При дости жении компенсации по обоим сигналам импульсы на выходе элемента ИЛИ отсутствуют , а триггер установлен в единичном положении и при полном заполнении пересчетного блока 5 на выходе элемента 14 совпадений по вл етс импульс, который подаетс на регистр 15 пам ти, осуществл перепись кода, установленного положени ми триггеров пересчетного блока б. Этот код дешифруетс и регистрирует с цифровым отсчетным элементом 16, показани которого соответствуют зн чению измер емого фазового сдвига в градусах. Приведенное описание работы фазометра можно кратко изложить следующим образом. По команде Начало из- мерени все переключатели устанавливаютс в верхнее положение и фаза выходного сигнала дискретного фазовращател -на пересчетном блоке 5 по командам с индикатора 3 нулевого фазового сдвига измен етс до тех пор пока фазовый сдвиг между исследуемым напр жением и (t) и компенсирующим (сигнал с выхода пересчетного блока 5) станет равным нулю. Тогда происходит автоматическое переключение всех переключателей в нижнее положение и описанный выше процесс, происхо дит дл сигнала ) и сигнала с выхода пересчетного блока б. Искомый фазовый сдвиг считываетс с одного 1 из пересчетных блоков при полном заполнении другого. Таким образом, введение счетчика., импульсов, триггера и автоматических переключателей позвол ет использовать дл измерени фазовых сдвигов один канал в тракте преобразовани сигналов , что значительно повышает точность измерени , так как устран етс погрешность от неидентичности каналов фазометра при сохранении присущей известному устройству помехоустойчивости . Указанные преимущества позвол ют расширить сферу применени компенсационных фазометров и получить Существенный экономический эффект. Формула изобретени Цифровой компенсационный фазометр, содержащий соединенные последовательно формирователь, индикатор нулевого фазового сдвига, реверсивный счетчик и элемент ИЛИ, а также генератор импульсов , выход которого подсоединен к входам двух пересчетных блоков, регистр пам ти, входы которого соединены с выходами второго пересчетного блока, а выходы подключены к входам цифрового отсчетного элемента, причем управл ющий вход регистра пам ти соединен с выходом элемента совпадений , первый и второй входы которого соединены с выходом элемента ИЛИ и выходом заполнени первого пересчетного блока соответственно, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, в него введены триггер, четыре автома.тических переключател и счетчик импульсов, при этом выход счетчика импульсов соединен с первым входом триггера, второй вход которого вл етс управл ющим входом устройства, а выход триггера подключен к управл ющим входам всех автоматических переключателей и третьему входу элемента совпадени одновременно , причем два входа первого ; автоматического переключател вл ютс входами устройства, а выход соединен с входом формировател импульсов, кроме того, входы второго и третьего автоматических переключателей подсоединень к соответствующим выходам реверсиЕНОГо счетчика, а выходы - квходам управлени пересчетных блоков на опережение и отставание соответственно , при этом выход первого пересчетного блока соединен с первым входом четвертого автоматического переключател , а выход второго пересчетного блока - с вторым входом четвертого автоматического переключател и входом счетчика импульсов одновременно , кроме того, выход четвертого автоматического переключател подсоединен к управл ющему входу индикатора нулевого фазового сдвига, а выход элемента ИЛИ соединен с управл ющимиThe invention relates to a phase-measuring technique and can be used to measure the phase difference of two alternating voltages. A digital phase meter is known, containing mixers, low-pass filters, pulse drivers, coincidence elements, trigger, scaling blocks, And element, pulse generator, memory register, and digital readout fl. The disadvantages of this phase meter include the presence of measurement error due to the use of non-linear mixer elements in the track as well as frequency conversion and the phase meter channels are not identical (additional phase incursions occur in the channels). The closest in technical essence to the proposed is a digital autocompensation phase meter, containing a pulse shaper, a zero phase shift indicator, a reversible pulse counter and an OR element in each channel, as well as a coincidence element and a pulse generator, the output of which is connected to the inputs of two conversion circuits , memory register, digital reading element 21. A disadvantage of the known phase meter is the presence of measurement error due to additional phase raids due to the non-identical channels of the phase meter. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that a digital compensation phase meter containing a shaper connected in series, a zero phase shift indicator, a reversible counter and an OR element, as well as a pulse generator whose output is connected to the inputs of two counters, a memory register whose inputs are connected to the outputs the second counting unit, and the outputs are connected to the inputs of the digital reading element, the control input of the memory register being connected to the output of the matching element, the first and second inputs to Secondly, they are connected to the output of the OR element and the filling output of the first scaling unit, respectively, a trigger, four automatic switches and a pulse counter are introduced, while the output of the pulse counter is connected to the first trigger input, the second input of which is the control input of the device, and the trigger output is connected to the control inputs of all automatic switches and the third input of the element coincide & and simultaneously, and two inputs of the first automatic switch are inputs of the device, and you the stroke is connected to the input of the pulse generator, in addition, the inputs of the second and third automatic switches are connected to the corresponding outputs of the reversible counter, and the outputs are connected to the control inputs of the counting blocks for advance and lag, respectively, while the output of the first counting block , and the output of the second transfer unit - with the second input of the fourth automatic switch and the input of the pulse counter simultaneously; in addition, the output the solid automatic switch is connected to the control input of the zero phase shift indicator, and the output of the OR element is connected to the control inputs of the reversible counter and the pulse counter at the same time. The drawing shows a block diagram of a digital compensation phase meter. The phase meter contains an automatic switch 1, the inputs of which are connected to a signal source, a driver 2 pulses, a zero phase shift indicator 3, a fourth automatic switch 4, first and second counters 5 and b pulse generator 7, pulse counter 8, trigger 9, to the installation input the zero of which receives a signal. Start of measurement, second and third automatic switches 10 and 11, reversible counter 12, element OR 13, coincidence element 14, memory register 15 and digital reading element 16. Phase meter operation No as follows. On the command Start of measurement, a short positive pulse sets trigger 9 to the zero position and all automatic switches 1 4, 10 and 11 are set to the upper position, as shown in the drawing Input voltage U (t) via automatic switch 1 arrives at the input of imager 2, which forms short pulses at moments, for example, of positive transitions of the sign signals studied through zero values. The output pulses of the forma l 2 are fed to the input of the zero phase shift indicator 3, the second input of which is fed to the automatic voltage of the discrete phase shifter, which is a ring counting unit 5, through an automatic switch 4. The conversion factor of blocks 5 and 6 is equal to 360-10 where n is a number from the series O, 1, 2, 3, ..., depending on the required discreteness of the phase change of the compensating voltage. So, if it is necessary to obtain a resolution of 0.01 ° (the conversion factor is 36000). Changing the phase of the compensating voltage is achieved by controlling the conversion unit to the control inputs for advance or lag. The pulses from the output of the zero phase shift indicator 3, depending on the temporal position of the pulses arriving at their inputs, are input to the addition or subtraction of the reversible counter of 12 pulses, where the accumulation of the code by increasing or decreasing results occurs, respectively. The use of a reverse pulse counter 12 is caused by the necessity of averaging the intermediate compensation results due to fluctuations of the null transitions of the signals under study, due to the intrinsic noise of the pulse former and the presence of noise at the phase meter inputs. The capacity of the counter is chosen equal to 2N, and the initial code value corresponds to N. At the total counter code increment N or -N, which corresponds to the resulting code 2N or O, a pulse is generated on the output tires of the reversible counter 12, which are used to control the counting unit 5. When reaching the reverse pulse counter of the code 2N through the automatic switch 10 produces an additional pulse not matching in time with the pulses to the input of the counting unit 5 (through the control input ahead of the curve) Oscillator 7, and when the resultant code O is reached, a pulse is prevented from oscillator 7 (by supplying PulSa from the reversible counter 12 through the automatic switch 11 to the control input of the recrescent block 5 to the lag). The pulses from the outputs of the reversible counter 12 through the element OR 13 set the initial code of this counter, after which the accumulation cycle is repeated. The same pulses set the counter to 8 pulses to zero. Counter 8 is needed in order to generate a control signal to transition to balancing the signal Ufj (t) after completing the cycle, balancing with the signal and / 1 (t). The capacitance of the counter 8 is equal to 2N +1 and, thus, in the process of equilibration, the resumed counter 12 fills faster than the counter 8. When the average value of the phase shift between the signals from the outputs of the fop / I and the counter of the clearing unit is zero 5 output pulses of the indicator 3 of zero phase shift are equally passed to the summing and subtracting inputs of the reversible counter 12, as a result of which there are no pulses at its outputs. This indicates that the phase shift between the voltage U -, (t) under test and the signal from the output of the counting unit 5 is zero. When a counter reaches 8 pulses of the code 2N +1, a pulse is set at its output, setting three-years 9 to state 1. This causes all automatic switches 1, 4, 10 and 11 to be switched to the lower position, as described above. the compensation process: for the signal occurs) and the signal from the output of the conversion unit b. At the end of the compensation process, the resultant code corresponding to the measured phase shift is read from one of the conversion blocks, for example, b, when the other is full. The fill indicator for the second conversion block, for example, 5, is the match element 14. When compensation for both signals is reached, there are no pulses at the output of the OR element, and the trigger is set to one, and when the scaling unit 5 is completely filled, the output of the coincidence element 14 is a pulse that is fed to the memory register 15 by rewriting the code set the positions of the triggers of the counting unit b. This code is decrypted and records with a digital readout element 16, the readings of which correspond to the measured phase shift in degrees. The above description of the operation of the phase meter can be summarized as follows. Upon the command of the start of measurement, all switches are set to the upper position and the phase of the output signal of the discrete phase shifter on the scaler 5, according to commands from the indicator 3, the zero phase shift changes until the phase shift between the voltage under test and (t) and the compensating ( the signal from the output of the conversion unit 5) becomes equal to zero. Then all switches are automatically switched to the lower position and the process described above occurs for the signal) and the signal from the output of the counting unit b. The desired phase shift is read from one to 1 of the scaling blocks when the other is full. Thus, the introduction of a counter, pulses, a trigger and automatic switches allows one channel to be used in measuring the phase shifts in the signal conversion path, which greatly improves the measurement accuracy, since the error from the nonidentity of the phase meter channels is retained while retaining the inherent noise immunity of the known device. These advantages allow to expand the scope of application of compensating phase meters and to obtain a significant economic effect. The invention includes a digital compensation phase meter containing a sequentially connected driver, a zero phase shift indicator, a reversible counter and an OR element, as well as a pulse generator whose output is connected to the inputs of two counters, a memory register whose inputs are connected to the outputs of the second counter, and the outputs are connected to the inputs of the digital reference element, the control input of the memory register is connected to the output of the coincidence element, the first and second inputs of which are connected to the OR element and the filling output of the first scaling unit, respectively, characterized in that, in order to improve accuracy, a trigger, four automatic switches and a pulse counter are introduced into it, the output of the pulse counter is connected to the first trigger input, the second input of which is The control input of the device and the trigger output are connected to the control inputs of all automatic switches and the third input of the matching element at the same time, with two inputs of the first one; the automatic switch are the inputs of the device, and the output is connected to the input of the pulse generator, in addition, the inputs of the second and third automatic switches are connected to the corresponding outputs of the reversing counter, and the outputs are the control inputs of the reference blocks, respectively, with the output of the first conversion block connected to the first input of the fourth automatic switch, and the output of the second counting unit - with the second input of the fourth automatic switch L and an input pulse counter at the same time, moreover, the fourth auto-switch output is connected to the control input of the zero phase-shift indicator and the output of OR element is connected with the control
входами реверсивного счетчика и счетчика импульсов одновременно.the inputs of the reversible counter and the pulse counter simultaneously.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
/Wr1 .Авторское свидетельство СССР 245913, кл. G 01 R 25/00, 1969./ Wr1. Author's certificate of the USSR 245913, cl. G 01 R 25/00, 1969.
2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2689665/18-21, 30.11,78.2. USSR author's certificate according to application 2689665 / 18-21, 30.11.78.