Способ измерения фазового сдвига

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА ПО авт. ев., 748274, отличающий с я тем, что, с це , лью првшения точности измерения, устанааливают , 3,4,5,о.., п+1 дополнительных уровней (J , в моменты совпадения с которыми второго входного сигнала формируют п по следовательЦостей KOpoTKHjT импульсов , с помощью каждой из котор х формируют соответствующую первую и Ht вторую последовательности пря лоугольных сигналоз, начала котоjpHBc при UijV О совпадают с нечет ньпли, а при Uy,0 - с четньи«ш импульсами первой последовательности коротких импульсов, концы прямоугольных сигна ,лов первой последовательности, прямоугольных сигналов совпадают с нечетными импульсами соответствующей последовательности коротких импульсов , а второй последовательности с четными импульсами той же последовательности коротких импульсов, при j этомразность фаз вычисляют как среднее арифметическое значение.

(1% (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(5В а 01. R 25 00

)) -"2 ..1," 1 -,, c . " М еИБДЙ() .,, ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCNON6 cgtTEllbc Thv

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ю М Я МЙ (61.) 74 8274 (21) 3469090/18-21 (22) 09.07 82. (46} 23.03 .84 Вюл. В 11 (72) Г.П.Велаш (71) Ленинградский ордена Ленина

- Электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 621. 317 (0.88. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР. в .748274, кл. 6 01 R 25/00, 1980. ! (54) (57) C(IOCOS ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО

СДВИГА по авт. св.,9 748274, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повйаения точности, измерения, устанавливают a=2, 3, 4, 5,..., и+1 дополнительных уровйей 0>, в моменты совпадения с которыми второго входного сигнала Формируют и по следовательцостей коротких импуль- сов, с.помощью каждой из которых, Формируют соответствующую первую и

g вторую. последовательности прямоугольных сигналов, начала которых при 0 0 совпадают с нечетными, а ври и 0 - с четными импульсами первой йоследовательности коротких импульсов концы прямоугольных сигналов первой последовательности пряs моугольных сигналов совпадают с нечетными импульсами соответствующей последовательности коротких импульсов, а второй последовательностис четными импульсами той же последо.вательности коротких импульсов, при Р9 этом разность фаэ вычисляют как среднее арифметическое значение.

1081559

Изобретение относится к измерительной технике.

По основному авт.св. 9 748274 известен способ измерения фазового сдвига, основанный на формировании двух последовательностей коротких импульсов, соответствующих моментам перехода входных сигналов через нулевой уровень, и последующем формировании прямоугольных сигналов так, чтобы начало одного из прямо- 10 угольных сигналов соответствовало нечетному импульсу первой.последовательности коротких импульсов, конец - четному импульсу второй последовательности коротких импульсов, 15 начало второго прямоугольного сигнала — нечетному импульсу второй последовательности коротких импульсов, а конец — четному импульсу первой последовательности коротких им- 2р пульсов, длительности сформированных прямоугольных сигналов равны соответственно ь>q и -tg где

1/2 периода исследуемых процессов; измеряемый фазовый сдвиг между, д5 сигналами (1) .

Недостатком известного способа является низкая точность измерения фазового сдвига при наличии помех.

Целью изобретенйя является повышение точности измерения фазового сдвига.

Цель достигается тем, что согласно способу измерения Фазового сдвига основанному на формировании двух пос- у5 ледовательностей коротких импульсов, соответствующих моментам перехода входных сигналов через нулевой уровень, с последующим формированием двух последовательностей прямоуголь- 4О ных сигналов так, что начала прямоугольных сигналов .первой последовательности совпадают с нечетными импульсами первой последовательности коротких импульсов, а концы — с чет- 4 ными импульсами второй последовательности коротких импульсов, начала прямоугольных сигналов второй последовательности — с нечетными импульсами второй последовательности коротких импульсов, а концы — с четными импульсами первой последовательности коротких импульсов, при этом длительности сформированных прямоугольных сигналов равны соответственно для первой и второй последова- 55 тельности, kg и 2- (f где -1/2 периода входного сигнала; (p — измеряемый фазовый сдвиг, устанавливают

n=2, 3, 4, 5. ..,, и+1 дополнительных уровней Ц, в моменты совпаде- 6О ния с которыми второго входного сигнала формируют и последовательностей коротких импульсов, с помощью каждой из которых формируют соответствующую первую и вторую последовательности прямоугольных сигналов, начала кото рых при U>>0 совпадают с нечетными, а при 0<<0 — с четными импульсами первой последовательности коротких импульсов, концы прямоугольных сигналов первой последовательности прямоугольных сигналов совпадают с нечетными импульсами соответствующей последовательности коротких импульсов, а второй последовательности с четными импульсами той же последовательности коротких импульсов, при этом разность фаз вычисляют как среднее арифметическое значение.

Сущность решения заключается в том, что при измерении фазового сдвига на каждом, периоде входного сигнала используется информация не только о моментах пересечения входными сигналами нулевого уровня, но также и дополнительная информация о моментах пересечения входными сигналами и фиксированных уровней. Таким образом, на каждом периоде производится не одно или два, а (и+1) измерение интервалов времени, пропорциональных измеряемому фазовому сдвигу.

На чертеже изображены временные диаграммы, иллюстрирующие способ. измерения фазового сдвига.

На временной диаграмме а изображен первый 0, Ц) и второй 0 (i) входные сигналы, на диаграммах 5 и h соответственно первая и вторая последовательность коротких импульсов

Кф на временной диаграмме g i-ая ополнительная последовательность коротких импульсов (ДПКф соответствующая фиксированному уровню 0;> О, на диаграмме представлена j-ая

ДПКИ, соответствующая фиксированному уровню U>с О. На диаграммах e и к изображены соответственно первые и вторые прямоугольные сигналы (ПС), соответствующие U„, а на диаграммах g и 0 — первые и вторые

ПС, соответствующие Ut .

Выбор и фиксированных уровней

U;(2 -« n +1) в общем случае может производиться произвольным образом, важно лишь то, чтобы второй входной сигнал пересекал все эти и фиксированных уровней. В каждом периоде для снижения влияния помех производят усреднение по полученным и+1 измерениям. Если второй входной сигнал не пересек k фиксированных уровней, то при определении необходимо делать усреднение по пересеченным и- k +1 фиксированным уровням.

Для простоты дальнейших расчетов выберем равномерный шаг между соседними фиксированными уровнями, т.е ° .

KU= (Ои - О,)/ ц . В этом случае значения фиксированных уровней увеличи-. ваются от 0 до0<,„ с шагом ь0

1081559

Обозначим через, длительность первого прямоугольного сигнала, а через " q, — длительность второго прямоугольйого сигнала, причем зти сигналы получены при использовании информации о пересечении вторым вход- 5 ным сигналом фиксированного уровня

U„ . Тогда зз /з T л . фц> 17<

"1фф "Ь "Ч)Ч

10 где с - интервал времени пропорци3

Р ональный измеряемому фазовому сдвигу;

Т - период исследуемых сигналов; измеряемый фазовый сдвиг, выраженный в радианах.

Отсюда следует, что фазовый сдвиг, измеренный при использовании информации о пересечении только -го фиксированного уровня равен

После усреднения полученных за один период измерений, имеем и 25 ,Чи„., Ч;; ф фиО где ٠— фазовый сдвиг, полученный г обычным способом, т.е. по моментам пересечения входным сигналом нулево- З0 го уровня, т.е.U; „=0<=0.

При использовании n+1 фиксированных уровней удается снизить влияние шумов на точность измерения фазы приварив в з и+1 /2 зраз.

Кроме того, способ позволяет измерять фазовые сдвиги не только между синусоидальными сигналами, но также и между другими сигналами, в которых каждая первая и третья четверть сигнала симметрична соответственно второй и четвертой четверти периода сигнала, т,е. может производиться измерение фазового сдвига между, например, треугольным и синусоидальным сигналами. Следует отметить, что требования к временной стабильности фиксированных уровней

1 значительно ниже, чем к стабильности нулевого уровня. На точность измерения фазового сдвига оказывается только изменение 0„2 эа время периода входных сигналов и не сказывается изменение Ц; от периода к периоду.

А

Таким образом, данный способ позволяет увеличить, точность измерения фазового сдвига в (л+Г) /2 раз, гда

n — - число сформированных дополнительных последовательностей коротких импульсов, а фазовый сдвиг может измеряться в диапазоне от нуля до 360

Составитель С.Морозов

Редактор С.Патрушева Техред М.Гергель КоРРектоР М. Шароши

Заказ 1543/40 Тираж 711 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4