Способ измерения фазового сдвига

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Э ВЛР

РЕСПУБЛИН..SU„„A

g@Q G 01 R 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: .

М ABTOPCHCNVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.. -: 4;-,;; ., " :;-: . „;;.= j у(с (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО

СДВИГА, основанный на интегрировании одного из сигналов и вычислении фазо. вого сдвига, о т л и ч а ю ш и й— (21 ) 3404244/18-21 (22) 02.03.82 (46) 15 ° 09.83 ° Бюл. В 34 (72) В.Н.Чинков, -В.И.Анохин и В.Г.Разладов (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство .

СССР 9 573771, кл. G 01 R 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР Р 834594, кл.G 01 R 25/00, 1981. с я тем, что, с целью исключения влияния частоты входного сигнала на результат измерения и уменьшения времени измерения, осуществляют, диф ференцирование одного иэ сигналов, .преобразуют полученный сигнал в пропорциональную частоту следования . импульсов, формируют временные интервалы между переходами сигналов через одноименные нулевые значения и между нулевым и максимальным значениями измеряемого сигнала, s течение этих интервалов интегрируют импульсы преобразователя напряжениечастота, по полученным кодам вычисляют фазовый сдвиг.

1041951

2 (1) (2) 60

Из< бретение относится к цифровой электроиэмерительной технике и может быть использовано при создании цифровых фаэометров.

Известен способ измерения сдвига фаэ, основанный на интегрировании входного сигнал а, выделении моментов времени, соответствующих прохождению результата интегрирования через нулевой уровень, формировании и измерении временного интервала между 10 моментами прохождения через нулевой уровень (1) .

Недостаток данного способа заключается в низкой помехоустойчивости по отношению к широкополосным шумам. 15

Наиболее близкий способ измерения фазового сдвига основан на интегрировании входного сигнала и осуществлении дополнительного интегрирования входного сигнала, причем начало дополнительного интегрирования фиксированно во времени, а конец дополнительного интегрирования является текущей координатой времени (2) .

Недостатком известного способа является зависимость результата измерения от частоты входных. сигналов, большое время измерения, обуслов.ленное применением дополнительного аналогового интегрирования, которое для обеспечения достаточно нысокой

30 точности занимает примерно 10-15 периодон. . Цель изобретения — уменьшение времени измерения и повышение точности эа счет исключения влияния . 35 частоты сигнала на результат измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения фазового сдвига, основанному на 40 интегрировании одного иэ сигналов и вычислении фазового сдвига, осущестнляют дифференцирование одного из входных сигналов, преобразуют полученный сигнал н пропорциональную 45 частоту следования импульсов, формируют временные интервалы между переходами входных сигналов через одноименные нулевые значения и меж, ду нулевым и максимальным значениями измеряемого сигнала, и в течение этих интервалов интегрируют импульсы преобразователя напряжение-частота, по полученным кодам вычисляют фазовый 1 сдви r, Пусть необходимо измерить фазовый 55 сдвиг между двумя синусоидальными напряжениями, которые описываются выражениями:

0,(t) = U„„s n(ut), 02(Ю = U2 sin(t -Ч) где - измеряемый фазовый сдвиг.

Один иэ сигналов, например U2t, подвергается дифференцированию. Получим 65

du,щ (3() ) =КДО2 Исоь(() -ср) (3) где Кд — коэффициент передачи блока дифференцирования.

Сигнал U t преобразуется в пропорциональную ему частоту следования импульсов

f(t) -К 0 () = К k

Импульсы с частотой следования

1® подсчитываются (интегрируются) дважды: один раэ эа временной интервал между переходами напряжений (((t) и U2 (t) через нуль, а другой раэ. в течение нременного интервала между переходами напряжения Ill(С) через нуль и максимум. В результате получают два пакета импульсов:

Ч М и,=J((tldbat) как,цтт д5со.(ы -q (ыц= о о

- Д 02,„S n(tP) Ы; (5) — (Н Я т — т(2

Н"1 ((иа)= ди(и и) сов(ы(- ) д(иц=

Ч . v

= кдк U2w (6)

Взяв отношение М к N2, получим д g U2 a n(u) Ы

-жьс .

Н2 К„К, Ц..., Отсюда измеряемый фазовый сдвиг ф может быть найден, как и в известном способе, по формуле

Н„

q-g)csin „

Одной из возможных реализаций предлагаемого способа является устройство, структурная схема. которого показана на чертеже.

Устройство состоит иэ блока 1 управления, блока 2 дифференцирования, преобразователя 3 напряжениечастота, двух временных селекторов

4, 5 и вычислителя 6.

Входы блока .1 управления являются входами прибора, )а которые подаются напряжения U (Ц z U2 (t) . Один .из входов блока 1 управления через последовательно соединенные блок 2 дифференцирования и преобразователь

3 напряжение-частота подключен к информационным входам временных селекторов 4 и 5. Управляющие входы временных селекторов 4 и 5 подключены соответственно к первому и второму выходам блока 1 управления, а выходы временных селекторов 4 и 5 соединены с входами вычислителя 6.

Принцип действия устройства состоит в следующем.

На входы блока 1 управления поступает опорный сигналО((Ц и иэме1041951

Составитель В.Афанасьев

Редактор A. Маковская Техред И. Гайду Корректор р. Макаренко

Заказ 7121/46 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ряемый сигнал l}<(4), который также поступает на вход блока 2 дифференцирования. С выхода блока 2 дифференцирования сигнал Ug(t),описываемый" выражением (3), поступает на преоб.. разователь 3 напряжение-частота, которым осуществляется преобразование напряжения 0 (()в пропорциональную частоту следования импульсов f(t) согласно выражению (4) . Импульсы частоты f (с ) поступают на и нформацион ные 3 О входы временных селекторов 4"и 5.

Блок 1 управления формирует два управляющих сигнала, длительность одного из которых равна временному интервалу между переходами сигналов () (1)и 0 ф через одноименные нулевые значения, а другого - временному интервалу между нулевым и максимальным значениями измеряемого сигнала.

Первым управляющим сигналом блока 1 управления открывается временный селектор 4 и на один вход вычислителя 6 поступает число импульсов

Ne, определяемое выражением (5) .

После этого вторым управляющим сиг-. налом блока 1 управления открывается временной селектор 5 и на другой вход вычислителя 6 поступает число импульсов Ч, определяемое соотношением (6) . В вычислителе 6 реализуется соотношение (7) .

Технико-экономический эффект изобретения заключается в следующем. Во-первых, исключается зависимость результата измерения от частоты входного сигнала., что в конечном итоге приводит к расширению частотного диапазона и повышению точности за счет устранения влияния нестабильности частоты.

Во-вторых, уменьшается время измерения, так как в предлагаемом изобретении процесс измерения занимает один-два периода, а в прототипе оно составляет за счет пере. ходных процессов в интеграторах

10-15 периодов входных сигналов, ° что особенно существенно в области инфраниэких частот °