SU1177763A1 - Измеритель разности фаз - Google Patents

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ, содержащий блок входных формирователей и последовательно соединенные между собой блок управлени , микро-, процессорную систему и блок индикации , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  сдвига фаз, он снабжен последовательно соединенными блоком формировани  информационных импульсов и блоком врем кодовых преобразователей , которые соединены с микропроцессорной системой, причем входы блока формировани  информационных импульсов соединены с выходами блока входных формирователей, а выходы блока управлени  - с управл ющими входами блока формировани  информационных импульсов и блока врем кодовых преобразователей. N / 1 Од 00

Description

фг/г./

1 11

Изобретение относитс  к измерительной техншсе и может быть использовано при создании автоматизированных измерительных систем.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  сдвига фаз путем изменени  алгоритма измерени  сигналов при изменении условий измерени , что позвол ет получить более высокую точность измерени , обусловленную возможностью как программно, так и оперативно выбрать алгоритм работы измерител  в зависимости от условий измерени , возможность в автоматическом режиме находить алгоритм измерени , наиболее близкий к оптимальному в данных услови х, и реализовать его и розможнос ть измер ть и вычисл ть дополнительные параметры входных сигналов: частоту, период и некоторые погрешности измерени .

На фиг.1 представлена схема измерител  разности фаз; на фиг.2 - схема одного из возможных вариантов реализации блока формировани  информа- ционных импульсовJ на фиг.З - схема одного из вариантов реализации блока врем кодовых преобразователей.

Измеритель разности фаз содержит блок 1 входных формирователей, блок 2 формировани  информационных импульсов , блок 3 врем кодовых преобразователей , микропроцессорную систему 4, блок 5 управлени  и блок 6 индикации. При этом выходы -блока 1 входных формирователей соединены с блоком 2 формировани  информационных импульсов, выход которого соединен с входом блока 3 Блоки формировани  информационных импульсов и врем кодовых преобразователей соединены через двунаправленные шины с микропроцессорной системой 4.. выход которой соединен с блоком 6 индикации . Выходы блока 5 управлени  соединены с.блоком 2 формировани  информационных импульсов, блоком 3 врем кодовых преобразователей и микропроцессорной системой 4. ,

Устройство работает следующим обазом .

Входные напр жени  U и Ug , межу которыми необходимо измерить разость фаз, подаютс  на блок 1 входых )ормирователей, в котором по пееходам входных напр жений через пооговый уровень формируютс  две поледовательности импульсов Л и В

77632

поступающие ,на блок 2 формировани  информационных импульсов.

В блоке 2 формировани  информационных импульсов формируютс  N пос- 5 ледовательностей основных информационных импульсов. Ml последовательностей вспомогательных импульсов и L, дополнительных сигналов. Параметром, несущим информацию в последовательност х основных информационных импульсов ,  вл етс  длительность импульсов , В простейшем случае основными информационными импульсами могут быть, например, последовательность импульсов, равных по длительности периоду входных сигналов, и последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна разности фаз между входными сигналами. Параметром, несущим информацию в последовательност х вспомогательных информационных импульсов,  вл етс , например, их число за заданньй интервал времени или моменты их

5 по влени . Последовательност ми вспомогательных информационных импульсов  вл ютс , например две последовательности коротких импульсов, сформированных в моменты переходов

0 входных напр жений через нулевой

уровень из отрицательной области в положительную, число которых равно числу периодов сигналов U и . Ug. Параметром, несущим информацию дополнительных сигналов, может  вл тьс  логический уровень этих сигналов, определ ющий знак измер емой разности фаз. Последовательности основных и вспомогательных информационных импульсов подаютс  на блок 3 врем кодовых преобразователей, а до- полнительные сигналы - в микропроцессорную систему 4,

В блоке 3 врем кодовых преобразо5 вателей длительности основных информационных И1:пульсов каждой последовательности преобразуючс  в код. В код также преобразуетс  число вспомогательных импульсов в каждой последовательности . Моменты по влени  вспомогательных импульсов уточн ют границы интервала времени измерени . Коды с блока 3 врем кодовых преобразователей подаютс  в микропроцессорную систему 4. С управл ющих выходов микропроцессорной системы 4 сигналы подаютс  на управл ющие входы блока 2 формировани  информационных им3 пульсов и блока 3 врем кодовых преоб разователей 3. С блока 5 управлени  задаютс  режимы и алгоритмы работы измерител . В микропроцессорной системе 4 по алгоритму, наиболее близкому к оптимальному в данных услови х , производитс  обработка введенной в него информации и вычисл етс  значение разности фаз, которое индицируетс  в блоке 6 индикации. В простейшем случае обработка информации может, например, осуществл тьс  по формуле ЛФЬ у 2  , где дФ- зна;чение разности фаз; h - знак разности фазi fc - код, соответствующий разнос ти фаз, преобразуемой во временной интервал однопо- лупериодным способом с пере крытием; Т - код, соответствутощий периоду входных сигналов, Вариант реализации блока 2 формировани  информационных импульсов . представлен на фиг.2. Входные сигналы А и В (пусть сигнал Л - опорньй подаютс  на блок 7 подавлени  широкополосных шумов с коррекцией, на формирователи 8 и 9 коротких импульсов , формирующие короткие импульсы по заднему и переднему фронтам сигналов Ли 6, а также на первые входы переключателей 10 и 11. На вторы входы электронных переключателей 10 и 11 подаютс  очищенные от шумов импульсы с блока 7. По управл ющему сигналу с микропроцессорной системы 4 электронные переключатели 11 пропускают на выход либо сигналы. А и S , либо импульсы, поступающие с блока 7. С выходов коррекции блока 7 вьщаютс  импульсы-tj и , предназначенные дл  коррекции вычисл емой впоследствии разности фаз. С переключателей 10 и 11 сигн лы подаютс  на устройство 12 опреде лени  знака разности фаз в услови х широкополосных помех. Блок 13 сдвига на 180 по управл ющему сигналу от блока 5 управлени  или от микропроцессорной системы 4 создает дрполнительньщ фазовьй сдвиг в 180 в канале 6 . Устройство 14 формировани  последовательнос тей разностно-фазовых интервалов времени формирует три последовательности . импульсов i, t Т1 и t „, : Т1 тг ifl соответствует последовательности импульсов, получаемых с выхода триггерного однополупериодного формировател  временныхинтервалов, - последовательности импульсов с выхода триггерного двухполупериодного формировател , П1 последовательности импульсов с выхода двухполупериодного формировател  -с перекрытием . Счетный триггер 15 формирует последовательность импульсов Т, длительности которых соответствуют периоду входного сигнала UA . Элементы 16 и 17  вл ютс  формировател ми коротких импульсов по обоим фронтам сигналов, поступающих на их входы. Последовательности информационных импульсов Т , i,д, , t,-,, ij, e  вл ютс  основными, последовательности N , 2 i.l вспомогательными, a сигнал ti - дополнительным . Вариант построени  блока 3 врем кодовых преобразователей представлен на фиг.3. Восемь последовательностей основных информационных импульсов поступают на входной коммутатор 18, который подает на шесть первых входов блока 19 электронных ключей последовательности основных информационных импульсов, число и пор док подключени  которых определ ютс  алгоритмом измерени  и задаютс  управл ющим сигналом от микропроцессорной системы 4. Четьфе последовательности вспомогательных импульсов поступают на блок 20 счетчиков, в котором подсчитываетс  число импульсов в каждой из последовательностей. Блок 20 счетчиков состоит из четырех вспомогательных и шести основных счетчиков. В блоке 19 электронных ключей, состо щем из шести идентичных ключей, осуществл етс  временное квантование основных информационных импульсов. От трех генераторов 21-23 квантующих импульсов сигналы подаютс  на коммутатор 24 квантующих последовательностей , с выходов которого квантующие последовательности подаютс  на шесть входов блока 19 электронных ключей. Число и пор док подключени  этих квантующих последовательностей определ ютс  алгоритмом измерени  и задаютс  управл кицим сигналом от микропроцессорной систе мы 4. В шести основных счетчиках блока 20 подсчитьтаетс  число квантующих импульсов в соответствующих последовательност х основных информационных импульсов. Информаци  с блока 20 счетчиков по сигналу управлени  от микропроцессорной системы 4 записываетс  в дес ть регистров блока 25 пам ти, с выходов которого информаци  поступает в микропроцессорную систему 4, где и обрабатьшаетс  по заданному алгоритму. Рассмотрим наиболее близкие к оптимальным алгоритмы работы измерител  разности фаз (фиг.1), в состав которого входит блок формировани  информационных импульсов и блок врем кодовых преобразователей (фиг„2 и 3), дл  четырех различныхусловий: на входе устройства присутствует высокочастотна  помеха, создающа  ложные переходы через нуль} во входных формировател х имеетс  смещение нулевых линий,одновременное воздействие первого и второго факторов на режим измерени , высокочастотна  помеха и смещение нулевых линий отсутствутат. При воздействии на входные сигналы высокочастотной помехи, если заранее известно, что измер ема  разность фаз Д Ф находитс  не в районе О или 180., то дл  ее нахождени  целесообразно использовать алгоритм, производ щий вычислени  по формуле 3 -1, если -180 йФ О° + 1, если 0° дф +180° ( дл  обозначени  кодов, вводимых в микропроцессорную систему 4, используютс  их эквивалентны, получаемые с выходов блока 2 формировани  инфор г ционных импульсов). Сумма вида t, i,j означает, что с выходов входного коммутатора 18 на блок 19 электронных ключей поступают три одинако вые последовательности импульсов ioi где кажда  из них квантуетс  с помощью одного из трех генераторов квантующих импульсов. Если заранее неизвестна приближен на  величина измер емой разности фаз лф или известно, что она находитс  районе О или 180°, то дл  ее нахождени  целесообразно использовать алгоритм,, производ щий вычислени  по формуле , Б этом случае управл ющий сигнал от микропроцессорной системы 4 поступает на электронные переключатели 10 и 11, подключа  тем самым блок 7 подавлени  широкополосных шумов с коррекцией . При смещении нулевых линий во входных формировател х блок 7 подавлени  широкополосных шумов с коррекцией отключен. В этом случае дл  нахождени  измер емой разности фаз Дф целесообразно использовать алгоритм, производ щий вьиислени  по формуле в случае смещени  нулевых линий во входных формировател х и воздействи : на входные сигналы высокочастотной помехи целесообразно примен ть следующую формулу: - 424/VTe V Ke) подключив при этом блок 7 подавлени  широкополосных шумов с коррекцией. При отсутствии высокочастотной помехи во входном сигнале и смещени  нулевых линий во входных формировател х вычисление измер емой разности фаз .лФ следует гфоизводить по формуле 5 т,. 360° 3 Предлагаемый измеритель разности фаз имеет возможность в автоматическом режиме производить выбор алгоритма измерени , наиболее близкого к оптимальному при различных услови х измерени , а затем производить вычисление по выбранному алгоритму. П р и м е р. В течение определенного промежутка времени, равного целому числу периодов сигнала Уд , про1 изводитс  предварительный замер, в результате которого в коды преобраз ютс  число вспомогательных информационных импульсов последовательностей г (назовем эти к ды также М « j. . ) и число квантующих импульсов, соответствующее длительност м каждото из основн информационных импульсов ГА и Та (н зовем эти коды также Т. и ig В микропроцессорной системе 4 вы числ ютс  величины N. JN -N 1 V 1.1 1.1 I 2(N,,-N,.,, TAeHV Bl, и производитс  р д сравнений, по ко торым выбираетс  наиболее оптимальный алгоритм измерени  в данных услови х . Если N 0 или N о и дв 1, следовательно, на входные сигналы воздействует высокочастотна  помеха но нет смещений нулевых линий во входных формировател х. Исход  из этого выбираетс  алгоритм измерени  который в конечном итоге производит вычислени  по формуле (1). 63 Если N , и Тдц 1, 1, следовательно , отсутствует воздействие высокочастотной помехи, но существует смещение нулевых линий во входных формировател х. В этом случае дальнейша  работа измерител  разности фаз осуществл етс  по алгоритму,производ щему вычислени  по формуле (2). Если N /О или ГУ2 JO и Тдв 1 , следовательно, на входные сигналы воздействует высокочастотна  помеха и имеетс  смещение -нулевых линий во входных формировател х и в этом случае измеритель разности фаз работает по алгоритму, производ щему вычислени  по формуле (3). Если и , то смещение нулевых линий во входных формировател х и воздействие высокочастотной помехи отсутствуют и вычислени  разности фаз производ тс  по формуле (4). В процессе проведени  измерений в автоматическом режиме устройство имеет возможность параллельно с вычислением разности фаз непрерывно контролировать правильность выбора алгоритма измерени  и цри необходимости мен ть его.

1177763

/м tne Т ТА Tg trj trz tnz

,WW4/

Фиг,3

Claims (1)

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ, содержащий блок входных формирователей и последовательно соединенные между собой блок управления, микро-, процессорную систему и блок индика ции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз, он снабжен последовательно соединенными блоком формирования информационных импульсов и блоком времякодовых преобразователей, которые соединены с микропроцессорной системой, причем входы блока формирования информационных импульсов соединены с выходами блока входных формирователей, а выходы блока управления - с управляющими входами блока формирования информационных импульсов и блока времякоО довых преобразователей. <д

   Фиг. 1

   Ш)