11 Изобретение относитс к электроизмерительной технике и предназначено дл точного цифрового измерени фазовых сдвигов между двум исследуе мыми напр жени ми искаженной формы в услови х действи шумовых помех. Цель изобретени - уменьшение погрешности измерени фазовых сдвигов при нелинейных искажени х исследуемых сигналов, а также при воздействии шумов и помех. Предлагаемое изобретение позвол ет определ ть истинную фазу основной гармоники каждого из исследуемых сигналов, а затем осуществл ть их сравнение. Высока точность измерени фазовых сдвигов между основными гармониками зашумленных и искаженных сигналов достигаетс за счет формировани высокоточных сигналов копий, имеющих тот же период, что и исследуемыеСигналы, и непрерывного отслеживани этих сигналов по фазе. На чертеже представлена структурйа схема цифрового автокомпенсацион ного фазометра. Фазометр содержит два идентичных канала коррел ционно-фазовой обработки , а также блок 1 умножени частоты генератор 2 импульсов, перемно жаюи|ий цифроаналоговый преобразователь 3, посто нньй запоминак ций элемент 4, пересчетные элементы 5 и 6, посто нньй запоминак дий элемент 7, перемножающий цифроаналоговьн преобразователь 8, цифровой отсчетный блок 9, регистр 10 пам ти, интеграторы 11 и 12, компарагор 13, реверсивные счетчики 14 и 15, компаратор 16, элементы ИЛИ 17 и 18. Каждый канал содержит перемножающий цифройналоговьй преобразователь 3 (8), аналоговый вход которого вл етс входом канала, цифровые входь соединены с выходами посто нного запоминающего элемента 4 (7), а выход подключен к входу интегратора 11 (12). В свою очередь выход интегратора 11 (12) соединен с входо компаратора 13 (16). Интеграторы 11 и 12 и компараторы 13 и 16 своими входами синхронизации подключены к одному из пересчетных элементов, например 5. К управл гацим входим пересчетного элемента 5 (6) подсоединены выходы реверсивного счетчика 14 (15) 1,0 подключенного своими входами к выходам компаратора 13 (16), Входы элемента ИЛИ 17 (18) соединены с выходами реверсивного счетчика 14 (15), а выход элемента ИЛИ 17 (18) подключен к установочному входу реверсивного счетчика 14 (15). К тактовым входам пересчетных элементов 5 и 6 .подсоединен генератор 2 импульсов , соединенный с блоком 1 умножени частоты. Блок 1 и генератор 2 вл ютс общими дл обоих каналов фазометра. Информационные выходы одного из пересчетных элементов, например 5, и выход заполнени другого, например 6, подключены к регистру 10 пам ти, соединенному с цифровым отсчетным блоком 9, Блоки 9 и 10 также вл ютс общими дл обоих каканалов фазометра. Фазометр работает следующим образом . Исследуемые сигналы искаженной формы вместе с аддитивными шумами и помехами поступают на аналоговые входы перемножающих цифроаналоговых преобразователей 3 и 8. На цифровые входы последних подаетс периодически измен ющийс во времени параллельный цифровой код, значени которого соответствуют выборкам сигнала строго гармонической формы, следующего с той же частотой , что и исследуемьй сигнал. Период изменени цифрового кода TO где Tj. - длительность периода исследуемого сигнала; m - целое число тактов изменени цифрового кода. Перемножающие цифроаналоговые преобразователи 3 и 8 осуществл ют непрерьшное коррел ционное преобразование , т.е. непрерывное перемножение исследуемого сигнала на его квазигармоническую копию. Посто нна составл юща выходного напр жени перемножающего цифроаналогового преобразовател 3 и 8 зависит от фазового сдвига между основ-, ными гармоническими составл нидими перемножаемых исследуемого сигнала и сигнала копии. Эта зависимость имеет гармонический (косинусоидальный ) характер. Посто нна составл юща выходного напр жени преобразовател обращаетс в нуль при 90°-о или 270-ом фазовом сдвиге перемножаемых сигналов. Выходные напр жени перемножающих цифроаналоговых преобразователей 3 и 8 усредн ютс при помощи интеграторов 11 и 12 в течение интервалов времени, кратны полупериоду исследуемых сигналов, . с целью исключени вли ни высших гармонических составл ющих, попадаю щих на входы интеграторов 11 и 12. Врем интегрировани задаетс одним из пересчетных элементов 5 и 6. Ком параторы 13 и 16 формируют импульсы накапливаемые в реверсивных счетчиках 14 и 13. Если выходные напр жени интеграторов 11 и 12 оказываю с положительными, компараторы 13 и 16 формируют импуйьсы, поступшощие на входы сложени реверсивных счетчиков 14 и 15. При отрицательной пол рности выходных напр жений интеграторов 11 и 12 формируемые компараторами 13 и 16 импульсы поступают на входы вычитани . Емкость N реверсивных счетчиков 14 и 15 выбираетс в зависимости от соотношени сигнал/шум исследуемых сигналов и заданной дисперсии результата отсчета фазового сдвига. Чем меньше соотношение сигнал/шум и меньше требуема дисперси отсчета фазового сдвига, тем больше требуетс емкость N реверсивных счетчиков 14 и 15. В исходном состо нии на реверсив ных счетчиках 14 и 15 устанавливаетс код - , Такое же значение кода устанавливаетс при помощи эле ментов ИЛИ 17 и 18 в те моменты времени, когда в реверсивные счетчики 14 и 15 будет записано суммарное приращение или При этом импульсные cигнaJПll переполнени и обнулени реверсивньк счетчиков 14 и 15 управл ют моментами заиолнени пересчетных элементов 5 и 6 смеща их в сторону достижени компенсации основных гармоник исследуе мого сигнала основными гармониками сигналов копий, при которой посто н ные составл ющие выходных напр жений перемножающих аналогоцифровых преобразователей 3 и В обрат тс в нуль. Коэффициент делени частоты обоих пересчетных элементов 5 и 6 или их емкость п выбираетс в зависимости от требуемого минимально104 го дискрета по фазе , т.е. в зависимости от заданной разрешакицей способности измерени фазовых сдвигов: При лЧд О, Г п - 3600. Код пересчетных элементов 5 и 6 измен етс циклически через интервалы времени, равные периоду следовани импульсов с генератора 2 импульсов . Значени кодов пересчетных элементов Nnc(t) выражают текущее значение фазы С( (t) выходных напр жений пересчетных элементов 5 и 6, Посто нные запоминающие элементы 4 и 7 преобразуют значени кодов фазы, формируемые пересчетньми элементами 5 и 6, в весовые значени кодов строго гармонической функции - синуса или косинуса с нормированной амплитудой NMOIKC соответствующей максимальному значению положительной полуволны колебани . Количество чеек посто нных запоминающих элементов 4 и 7 должно соответствовать количеству устойчивых состо ний пересчетных элементов 5 и 6 п. С учетом свойств симметрии гармоничеЬкой функции это количество может быть уменьшено в два либо в четыре раза. Выходной код посто нных запоминающих элементов 4 и 7, будучи поданным на перемножающие цифроаналоговые преобразователи 3 и 8, измен ет их коэффициенты передачи по строго гармоническому закону.При подаче на входы перемножшощих цифроаналоговых преобразователей 3 и В исследуемых сигналов на их выходах образуетс напр жение, пропорциональное фазовому сдвигу между основными гармониками сигналов копий и основными гармониками зашумленньк искаженных исследуемых сигналов. Процесс уравновешивани фазовых сдвигов происходит следующим образом . Выходные напр жени перемноающих цифроаналоговых преобразователей 3 и 8, пропорциональные начальному рассогласованию фазо5 . вых сдвигов исследуемых сигналов и весовых коэффициентов копий (с учетом сдвига на 90 или 270), усредн ютс в интеграторах 11 и 12 и сравниваютс с нулевым значением на входах компараторов 13 и 16. Зна рассогласований определ ет пол рность выходных напр жений интеграторов 13 и 16 и входы реверсивных счетчиков 14 и 15, на которые подаетс периодическа последователь .-ность импульсов с компараторов 13и 16. В реверсивных счетчиках 14 и 15 происходит накопление кода нарастаю щим или убывающим итогом соответственно . При суммарных цриращени х ко дов реверсивных счетчиков 14 и 15 или -Y, что соответствует результирун цему коду N или О, на выходных шинах реверсивных счетчиков 14и 15 формируютс импульсы, измен ющие значени кода пересчетных элементов 5 и 6 в сторону уменьшени фазового рассогласовани сравниваеьшх в перемножителе сигналов относительно значени ±90. После этого посредством элементов ИЛИ 17 и 18 устанавливаетс начальньгй код реверсивных счетчиков 14 и 15 и цикл .накоплени повтор етс до тех 10Ь пор, пока не наступит равновесие, характеризующеес уменьшением до нул составл ющих выходных напр жений перемножающих цифроаналоговых преобразователей 3 и 8 и выходных напр жений интеграторов 11 и 12. В этом случае сдвиг фаз основных Еаргармоник исследуемого сигнала и сигнала копии приобретает значение 90, а выходные импульсы компараторов 13 и 16 равноверо тно проход т на суммирующий и вычитающ1й входы реверсивных счетчиков 14 и 15, в результате чего импульсы на их выходах будут отсутствовать. Разность кодов пересчетньк элементов 5 и 6, фиксируема регистром 10 пам ти, приобретает установившеес значение и показани цифрового отсчетного блока 9 застабилизируютс . Блок 1 у.1Ножени частоты предназначен дл синхронизации работы автокомпенсационного фазометра. Его коэффициент умножени выбираетс равным коэффициенту делени п частоты пересчетных элементов 5 и . 6. При этом периоду исследуемых сигналов всегда будет соответствовать целое число тактов изменени цифрового кода на выходе посто нных . запоминак цих элементов 4 и 7.
UcuZH