Цифровий вимірювач різниці фаз

Реферат: Цифровий вимірювач різниці фаз містить перший і другий формувачі прямокутного сигналу, перший перетворювач фаза-код, блок усереднення і реєструючий блок, причому входи першого і другого формувачів прямокутного сигналу є входами вимірювача, а виходи з'єднані з першим і другим входами перетворювача фаза-код, n виходів якого з'єднані з входами блока усереднення. Введені елемент НІ, другий перетворювач фаза-код, другий блок усереднення, а виходи мультиплексора з'єднані з входами реєструючого блока, і блок керування мультиплексором, входи якого з'єднані відповідно з виходами формувачів прямокутного сигналу, а вихід з'єднаний з керуючим входом мультиплексора. UA 98229 U (54) ЦИФРОВИЙ ВИМІРЮВАЧ РІЗНИЦІ ФАЗ UA 98229 U UA 98229 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до фазово-вимірювальної техніки і використовується для вимірювання різниці фаз між двома гармонічними сигналами. Відомий вимірювач різниці фаз, який містить перший і другий формувачі прямокутного сигналу, перший перетворювач фаза-код, блок усереднення і реєструючий блок, причому входи першого і другого формувачів прямокутного сигналу є входами вимірювача, а виходи з'єднані з першим і другим входами перетворювача фаза-код, n виходів якого з'єднані з входами блока усереднення [1, 2]. Даний вимірювач різниці фаз не забезпечує необхідної точності в усьому діапазоні 0-360°, так як містить "мертві зони" в околах нуля та 360°. Задача винаходу - підвищення точності вимірювання фазових зсувів в діапазоні 0-360° за наявності завад та викривленої форми сигналу. Цифровий вимірювач різниці фаз, який містить перший і другий формувачі прямокутного сигналу, перший перетворювач фаза-код, блок усереднення і реєструючий блок, причому входи першого і другого формувачів прямокутного сигналу є входами вимірювача, а виходи з'єднані з першим і другим входами перетворювача фаза-код, n виходів якого з'єднані з входами блока усереднення, згідно з винаходом, введені елемент НІ, другий перетворювач фаза-код, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого формувача прямокутного сигналу, а другий вхід через елемент НІ з'єднаний з виходом другого формувача прямокутного сигналу, другий блок усереднення, п перших входів якого з'єднані з виходами першого блока усереднення, n других входів з'єднані з (n-1)-ми прямими і n-м інверсними виходами другого блока усереднення, а виходи мультиплексора з'єднані з входами реєструючого блока, і блок керування мультиплексором, входи якого з'єднані відповідно з виходами формувачів прямокутного сигналу, а вихід з'єднаний з керуючим входом мультиплексора. На кресленні зображена структурна схема запропонованого цифрового вимірювача різниці фаз. Пристрій працює наступним чином. Вихід першого формувача 1 прямокутного сигналу з'єднаний з першим входом першого перетворювача 3 фаза-код, виходи якого через перший блок 6 усереднення підключені до інформаційних входів мультиплексора 8. Крім того, вихід першого формувача 1 прямокутного сигналу з'єднані з першим входом блока 10 управління мультиплексором і через елемент НІ 5 -з другим входом другого перетворювача 4 фаза-код, перший вхід якого з'єднаний з другими входами блока 10 і перетворювача 3, а також з виходом другого формувача 2 прямокутного сигналу. Виходи перетворювача 4 фаза-код через другий блок 7 усереднення підключені до других інформаційних входам мультиплексора 8, виходи якого з'єднані з входами реєструючого блока 9. Блок 10 управління мультиплексором, який складається з послідовно з'єднаних двокодового елемента 11, інтегратора 12 і компаратора 13, з'єднаний з керуючим входом мультиплексора 8. Вхідні напруги синусоїдальної форми перетворюється за допомогою формувачів 1 і 2 в сигнали прямокутної форми з рівнями. Сигнали з виходу формувача 1 прямокутного сигналу подаються безпосередньо на перший вхід перетворювача 3 фаза-код, через елемент НІ 5 - на перший вхід перетворювача 4 фаза-код. Сигнали з виходу формувача 2 прямокутної напруги надходять на другі входи перетворювачів 3 і 4 фаза-код. Паралельні n-розрядні коди вимірюваного зсуву фаз з виходів перетворювачів 3 і 4 фаза-код через блоки 6 і 7 усереднення і мультиплексор 8, який виконує функцію комутації кодів, надходять на реєструючий блок 9 у залежності від рівня сигналу на керівному вході мультиплексора 8. При рівні останнього сигналу, який дорівнює логічному "0", на реєструючий блок 9 надходить код різниці фаз з перетворювача 3 фаза-код, а якщо рівень керуючого сигналу дорівнює логічній "1", на реєструючий блок 9 подається код з перетворювача 4 фаза-код. В перетворювачі 3 фаза-код запропонованого пристрою мають місце "мертві зони" в області фазових зсувів, які близькі до нуля чи 360°, в яких можливі великі похибки вимірювання. В перетворювач 4 фаза-код сигнали з виходу формувача 1 подаються через елемент НІ 5, який вносить додатковий фазовий зсув, який дорівнює 180°. Тому область "мертвої зони" в перетворювачі 4 зміщена до 180°. Таким чином, для стійкої роботи запропонованого вимірювача у всьому заданому діапазоні значень різниці фаз 0-360° доцільно на блок 9 подавати виміряне значення різниці фаз Δφ з перетворювача 3 фаза-код, якщо виконуються умови: 90°Δφ0° або 360°Δφ270° (1) і з перетворювача 4 фаза-код при виконанні умов: 270°>Δφ>90° (2) 1 UA 98229 U 5 10 15 20 25 Сигнал, який перемикає виходи мультиплексора 8, формується блоком 10 управління мультиплексором, який працює наступним чином. Сигнали формувачів 1 і 2 прямокутної напруги через двоходовий елемент 11 надходить на вхід інтегратора 12, який формує на виході напругу, яка пропорційна енергії імпульсів на його вході. Сигнали формувачів 1 і 2 прямокутної напруги через двоходовий елемент 11 і надходить на вхід інтегратора 12, який формує на виході напругу, яка пропорційна енергії імпульсів на його вході. Напруга постійного входу на виході інтегратора 12 має максимальне значення, якщо Δφ=0° або Δφ=360°, мінімальне значення при Δφ, яке дорівнює 180°, і лінійно змінюється при проміжних значеннях Δφ. Для знаходження моменту переходу Δφ з області, яка визначена нерівністю (1), в область, яка задана нерівністю (2), напруга з виходу інтегратора подається на перший вхід компаратора 13. Стала інтегратора 12 і рівень опорної напруги компаратора 13 вибираються такими, щоб на виході компаратора 13 формувався сигнал рівня логічної "1", якщо задовольняються нерівності (1), і рівні логічного "0", якщо справедливі нерівності (2). Оскільки сигнал на вході перетворювача 4 фаза-код, який надходить з формувача 1 прямокутної напруги, містить додатковий зсув фаз на 180° за рахунок елемента НІ 5, необхідно введення поправки. Поправка здійснюється за рахунок підключення вхідного n-го розряду мультиплексора 8 до інверсного виходу n-го розряду другого блока 7 усереднення. При цьому компенсується фазовий зсув, який був отриманий за рахунок елемента НІ 5, оскільки ціна старшого n-го розряду коду різниці фаз, який визначається в границях 0-360°, дорівнює 180°. Таким чином, рознесення "мертвих зон" перетворювачів 3 і 4 фаза-код, а також використання результатів вимірювання з виходу того перетворювача, у якого виміряна різниця фаз найбільш віддалена від "мертвої зони", дозволяє істотно підвищити точність і завадостійкість вимірювання різниці фаз в діапазоні 0-360° за рахунок включення до схеми другого блока усереднення, елементу НІ, мультиплексора і блока керування мультиплексором, який містить елемент 1, інтегратор і компаратор. Джерела інформації: 1. Патент США №4212067, кл. GO14S 11/00, 1980. 2. Патент США №36801, кл. GO1S 1/44, 1972, (найближчий аналог). 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Цифровий вимірювач різниці фаз, який містить перший і другий формувачі прямокутного сигналу, перший перетворювач фаза-код, блок усереднення і реєструючий блок, причому входи першого і другого формувачів прямокутного сигналу є входами вимірювача, а виходи з'єднані з першим і другим входами перетворювача фаза-код, n виходів якого з'єднані з входами блока усереднення, який відрізняється тим, що введені елемент НІ, другий перетворювач фаза-код, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого формувача прямокутного сигналу, а другий вхід через елемент НІ з'єднаний з виходом другого формувача прямокутного сигналу, другий блок усереднення, n перших входів якого з'єднані з виходами першого блока усереднення, n других входів з'єднані з (n-1)-ми прямими і n-м інверсними виходами другого блока усереднення, а виходи мультиплексора з'єднані з входами реєструючого блока, і блок керування мультиплексором, входи якого з'єднані відповідно з виходами формувачів прямокутного сигналу, а вихід з'єднаний з керуючим входом мультиплексора. 2 UA 98229 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3