Способ индикации квадратурности двух гармонических сигналов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области измерительной техники. Может использоваться для индикации квадратурности двух гармонических сигналов. Цель изобретения - повышение точности достигается путем расширения числа контролируемых параметров измеряемого сигнала. Устройство, реализующее способ, содержит интегратор 1, инвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи, сумма- jop 3, компаратор 4, блок эталонного напряжения 5, генератор низкой частоты 6, RS-триггер 7, индикатор 8. Для достижения поставленной цели в устройство были введены интегратор 1, инвертирующий усилитель 2, компара- . тор 4, блок 5 и RS-триггер 7. Последовательность выполняемых операций изложена в способе, приведенном в описании изобретения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (О to со Ni со ;0 (pus.Z

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1237991

А1 цр 4 G Ol R 25/04

3(р „

OflHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOINV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3554088/24-21, 3554089/24-21 .(22) 07.01.83 (46) !5.06.86. Бюл. 11 22 (72) Е.С.Вальшонок, В.И.Кустов и М.М.Халип (53 ) 621.317.77(088.8) (56 ) Авторское свидетельство СССР

II 4!5603, кл. G 01 R 25/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 310196, кл. G 01 R 25/04, 1970. (54) СПОСОБ ИНДИКАЦИИ КВАДРАТУРНОСТИ

ДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЗЖНИЯ (57) Изобретение относится к области измерительной техники. Может использоваться для индикации квадратурности двух гармонических сигналов.

Цель изобретения — повышение точности достигается путем расширения числа контролируемых параметров измеряемого сигнала. Устройство, реализующее способ, содержит интегратор 1, инвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор 3, компаратор 4, блок эталонного напряжения 5, генератор низкой частоты 6, RS-триггер 7, индикатор 8.

Для достижения поставленной цели в устройство были введены интегратор I инвертирующий усилитель 2, компаратор 4, блок 5 и RS-триггер 7. Последовательность выполняемых операций изложена в способе, приведенном в описании изобретения. 2 с.п. ф-лы, 2 илт

1237991

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для индикации квадратурности двух гармонических сигналов.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем расширения числа контролируемых параметров измеряемого сигнала.

Сущность способа заключается в следующем.

Пусть измеряемое напряжение имеет амплитуду Пц, а опорное - U0„ угол между векторами Uö и11 равен цо

1/2. Обозначим заданное отношение амплитуд Uu, /Up = К, тогда увеличение амплитуды вектора U в К раз приводит к тому, что она будет равна бц т.е. заданной амплитуде. измеряемого напряжения. При повороте вектора Up на угол

UÅ равен нулю Пусть теперь амплитуды измеряемого напряжения соответстФ вуют заданной величине Бц, а фаза отклоняется от угла и/2 на величину

+ 06 . Поскольку после поворота вектора на угол — 1(/2 выражение для веки ( тора U будет б

° ц

U = U sin ((at — — ) о Ь 2 то сумма векторов Uu и U соответствует выражению ц =Б зiп (с,) t +- + ) +K U sin(uJt

Оо " 2 о (- (Г

0 — - =U (sin(t + — + ы) + sin(cg t

2 "о(2

О(, ° 0 —.) = 2U sin (у t + -) sin — ф3

2 2 "о 2 2 цо

sin (Qt + -), 0

2 что справедливо для малых углов отклонения от 0 /2.

Модуль этого век-.îðà м Uu лиО нейно зависит от величины отклонения от ортогональности 0(Пусть теперь измеряемое напряжение Uu ортогонально по отношению к напряжению U p, но отличается от него по амплитуде.

В этом случае результирующий вектор U . равен

\ °

U< = U +U =U sin(u t + -) + о М 2

+ K Up sin(ыС вЂ” -) = П,„cos д t

--" — Б cos ц t = (U> — U> ) cos g t= о

AU„cos 51 t, 5 т.е. модуль этого вектора линейно зависит от величины отклонения измеряемого вектора от его зацанного значения.

При одновременном отклонении от ортогональности и заданного отношения амплитуд суммарный вектор будет

U U sin (сд t + +Ы) +

2 ((15 + KU sin(COt" ) ° о 2

Амплитуда этого вектора U может быть вычислена в соответствии с вы-. ражением

z г

= Uu + (K "о) 2Uu Up К cos М или определена графически.

На фиг.l приведен пример графического опрецеления амплитуды результирующего вектора для случая, когда

К=l на фиг.2 — структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг.l приняты следующие обозначения: Up — вектор опорного напряжеЬ ния; U — вектор опорного напряжения, р

Ц повернутый на угол — ---: U — век2 тор измеряемого напряжения, амплитуда которого меньше заданной; U — суммарный вектор для случая U u, Uu

Ч1 и Uu — вектор измеряемого напряжения при равенстве амплитуд и отклонений

40 от ортогональности на угол + оС; 0; - 7

v U< — результирующие векторы для

4 этих случаев; Uu и Uu - векторы

0 измеряемых напряжений, отличающиеся как по амплитуде, так и по углу (от

45 — U< и U+ — результирующие э 5 вектора для этих случаев.

Таким образом, измеряя модуль вектора результирующего напряжения, можно судить о допустимом отклонении измеряемых напряжений от квадратурности по параметрам заданного отклонения амплитуд и ортогональности.

Устройство, реализующее предлагае—

55 мый способ, содержит интегратор 1, инвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор 3, компаратор 4, блок 5 эталонно1237991

9( (- sin -)=

+ — -) 2.

Ж вЂ” ---) = 2U cos (ы t

06

=-2Б cos (Юс + — -)

ot

sin — —.

1О

sin--2 2 (2).

20 го напряжения, генератор 6 низкой часчастоты., RS-триггер 7 с динамическими входами, индикатор 8. При этом первый вход сумматора 3 соединен с первой входной клеммой, вход интегратора 1 5 соединен с второй входной клеммой, а выход через инвертирующий усилитель

2 с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом сумматора 3, выход которого соединен с первым входом компаратора 4, к второму входу которого подсоединен выход блока 5 эталонного напряжения, выход компаратора 4 соединен с первым входом RS-триггера 7 с динамичес- 15 кими входами, второй вход которого соединен с генератором 6 низкой частоты, выход RS-триггера 7 соединен. с индикатором 8.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемые квадратурные напряжения U sin g t u U cos Я t через первую и вторую клеммы поступают на входы сумматора 3, но при этом напряже- 25 ние U cosQ t предварительно интегрируется с помощью интегратора 1 и инвертируется усилителем 2 с регулируемым коэффициентом передачи в соответствии с выражением 30

U интер

= -К U cos t = -К U sin t где К вЂ” коэффициент передачи усилителя 2.

При равенстве исходных напряжений коэффициент передачи интегратором 1 с усилителем 2 устанавливают равным

"-1". Допустим, что входные напряжения

Б sin я t и U< cos (0 t строго ортогоно не равны по амплитуде. 40

Тогда на выходе сумматора 3 выходной, сигнал U может быть определен из выражения

П = U sinu t -U sin(at =

45 (U П2) sinаt1, (1) откуда видно, что суммарное напряжение UZ линейно зависит от разности амплитуд исходных напряжений.

Если же входные напряжения равны по амплитуде, но не взаимны, перпендикулярны (т.е. сдвиг фаз не соответствует 90 ), то напряжение на вью ходе сумматора будет иметь вид

1 55 и = U (sing t + eit (est + +et )g

Я g

2U sin (Qt + — + --) cos (- — ——

2 2 2 где Ы вЂ” отклонение от ортогональности квадратурных напряжений.

Для малых углов отклонения от ор тогональйости тогда

Ф е О

U = FLU cos (Q)t + — — )

ЬЫХ 2 откуда видно, что выходное напряже— ние U<ö„ -линейно зависит от величины "Z отклонения от ортогональности квадратурных напряжений. При одновременном отклонении квадратурных напряжений от ортогональности и неравенства амплитуд.на выходе сумматора

3 появляется синусоидальное напряжение, соответствующее векторной сумме напряжений, определяемых выражениями (1) и (2). Напряжение с выхода сумматора 3 поступает на первый вход компаратора 4, на второй вход которого подается пороговое напряжение от блока 5 эталонного напряжения, причем величина этого напряжения определяет допустимый уровень возникающих отклонений квадратурных напряжений как по амплитуде, так и по фазе °!

Если отклонение от квадратурности превьппает установленный пороговый уровень на компараторе 4, то на его выходе появляются импульсы, которые поступают на первый вход RS-тригггера 7 с динамическими входами, а на второй вход этого триггера 7 поступают импульсы от генератора 6 низкой частоты. В этом случае RS-триггер 7 переключается в состояние, соответствующее срабатыванию индикатора 8, который и фиксирует отклонение параметров квадратурного напряжения от заданных пределов. В связи с существенно более низкой частотой сигнала на втором входе RS-триггера 7 переключение в состояние, соответствующее заданным пределам (по фазе и амплитуде) квадратурных напряжений, происходит на время, не превьппающее периода входных импульсов, которые имеют такую малую длительность, что индикатор 8 не реагирует на них. Ес1237991 t0

Фиг. 1

ВНИИПИ Заказ 3284/45 Тираж 728 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ли же сигнал с выхода сумматора 3 не превышает порогового уровня на втором входе компаратора, то на его выходе постоянно будет постоянный уровень, а на такой сигнал RS-триггер 7 не реагирует, и соответственно индикатор 8 не сигнализирует об отключении квадратурных напряжений от заданных пределов, поскольку на второй вход RS-триггера 7 постоянно поступают импульсы низкой частоты, устанавливающие его в состояние, соответствующее удовлетворительному качеству источника квадратурных напряжений. формула изобретения

1. Способ индикации квадратурности двух гармонических сигналов, заключающийся в том, что получают проекции измеряемого напряжения и йзмеряют разности величин этих проекций относительно вектора опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем расширения чис— ла контролируемых параметров измеряемого сигнала, поворачивают вектор

30 опорного напряжения на угол — ---, изменяют его амплитуду в )(раз, равное заданному отношению амплитуд измеряемого и опорного напряжений, суммируют его с вектором измеряемого напряжения и измеряют модуль результирующего вектора суммы этих векторов.

2. Устройство для индикации квадратурности двух гармонических сигналов, содержащее сумматор, вход которого соединен с первой входной клеммой,генератор низкой частоты, индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем расширения числа контролируемых параметров измеряемого сигнала, в.него введены интегратор, инвертирующий усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, компаратор, блок эталонного напряжения, RS òðèããåð с динамическими входами, при этом вход интегратора соединен с второй входной клеммой, а выход через инвертирующий усилитель с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, к второму входу которого подсоединен выход блока эталонного напряжения, выход компаратора соединен с первым входом

R5-òðèããeðà с динамическими входами, второй вход которого соединен с генератором низкой частоты, выход

05-триггера с динамическими входами

Ф соединен с индикатором.