Способ определения разности фаз между гармоническими сигналами инфранизкой частоты

 

Изобретение относится к.фазометрии инфранизкочастотных сигналов и предназначено для измерения запаздьшания одного гармонического сиг-°- нала относительно другого в элементах электронной техники при переходных режимах, а также для исследований диэлектрических, механических и теплофизических и других свойств материалов на инфранизких частотах при изменяющихся средних уровнях гармонических сигналов. Цель изобретения - повышение точности определения разности фаз. Способ -заключается в том, что при монотонно смещающихся средних уровнях входных сигналов измеряют период сигнала, формируют и измеряют длительности трех начинающихся друг за другом временных интервалов «Сг 3 .между моментами переходов текущих значений сигналов от минимума до максимума, от максимума до и снова от минимума до максимума установленных ранее уровней, а разность фаз этих сигналов рассчитьтают по формуле, приведенной в описании изобретения. Устройство для реализации способа состоит из 2 .ус1тителей-ограничителей с активными фильтрами 4-го порядка I и 2, компараторов 3 и 4, трех частотомеров 5, 6 и 7, содержащих блоки измерения интервалов времени. Способ позволяет определить разность фаз при переходных режимах, сократить время эксперимента , повысить точность определения фазовых сдвигов между опорным и исследуемь м сигналами. 2 ил. I Jpnt/CK S (Л Ю СО ;о 05 го

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (513 4 G Ol R 25/00

KEC ":.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13, gIÜËÊÇ

Запуск

3unyrrr

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 37) 6031/24 — 21 (22) 29.03.84 (46) 23.06.86. Бюл. №.23 (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.M.È.Êàëèíèíà (72) Ю.И.Поликарпов, Ю.Н.Федоров и А.Л,Фомин (53) 621 317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 587412, кл. G 01 R 25/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1100578, кл. G 01 R 25/00, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ

МЕЖДУ ГАРМОНИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к.фазометрии инфранизкочастотных сигналов и предназначено для измерения запаздывания одного гармонического сиг нала относительно другого в элементах электронной техники при переходных режимах, а также для исследований диэлектрических, механических и теплофизических и других свойств материалов на инфранизких частотах при изменяющихся средних

SU 1239624 A 1 уровнях гармонических qèãíàëoâ .

Цель изобретения - повьппение точности определения разности фаз. Способ заключается в том, что при монотонно смещающихся средних уровнях входных сигналов измеряют период сигнала, формируют и измеряют длительности трех начинающихся друг за другом временных интервалов,„, ., ,между моментами переходов текущих знрчений сигналов от минимума до максимума, от максимума до минимума и снова от минимума до максимума установленных ранее уровней, а разность фаз этих сигналов рассчитыва го no формуле, приведенной в описании изобретения. Устройство для реа.лизации способа состоит из 2 .усилителей-ограничителей с активными фильтрами 4-ro порядка 1 и 2, компараторов 3 и 4, трех частотомеров 5, 6 и 7, содержащих блоки измерения интервалов времени. Способ позволяет определить разность фаз при переходных режимах, сократить время эксперимента, повысить точность определения фазовых сдвигов между опорным и исследуемым сигналами. 2 ил. б

U< (t) С (t)+A„sin(rut+ f ) U (t)= С (t)+A sin(at+y<), (1) где А и А, fu fz — постоянные, а С„(t) и С (t) — монотонно изменяющиеся эа время измерения величины.

Иэ уравнений (1 можно легко най" ти для каждого иэ исследуемых сигналоВ.по трИ ближайших друг к другу (д rrr I< и момента t, t, С„ и „, в которые данные напряжения переходят через свои уровни сравнения (фиг.1 ), а следовательно, и соответствующие этим моментам полные фазы гармонических сигналов.

Зная полные фазы, можно определить и значения разности фаз по формулам

Т = — (ы(Г„+ С,)+Г„), — f (e,,),F,j. .

f = — (ь ) (Гл + 2 4 " д ) i- 5 ); где 1= 27i/T; 9 = gô,, -f, S = а + п °

Таким образом, для определения разности фаз между гармоническими сигналами, средние уровни которых изменяются со временем, необходимо знать не только длительности вре1 12396

Изобретение относится к области фаэометрии и инфранизкочастотных сигналов и предназначено для измерения запаздывания одного гармонического сигнала относительно другого в элементах электронной техники при переходных режимах, а также-для иссле-, дований диэлектрических, механических, теплофиэических и др. свойств материалов на инфранизких частотах 10 при изменяющихся средних уровнях гармонических. сигналов.

Цель изобретения — повышение точности при монотонно смещающихся средних уровнях входных сигналов °

На фиг.1 показаны временные диаг раммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг.2 — функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. 20

Исследуемые. сигналы, представляющие собой гармонические сигналы с изменяющимися средними уровнями

1 фиг.1), аналитически могут быть записаны в виде 25

24 менных интервалов, но и значения величин 8 и, зависящих от амплитуд этих сигналов и скоростей изменения уровней. Так как определить значения величин 5q и 8 при произвольном монотонном изменении средних уровней невозможно, то расчет разности фаэ по длительностям двух временных. интервалов приводит к ошибке ilier = 8 / f. Ошибку можно уменьшить, проводя вычисление разности фаз по длительности не. двух, а трех временных интервалов, так как при монотонном изменении средних уровней 8 и Б имеют противоположные знаки и компенсируют (частично или даже полностью j друг друга.

Устройство для осуществления предлагаемого способа состоит из усилителей-ограничителей 1 и 2.с активными фильтрами 4-ro порядка, компараторов 3 и 4 и трех частотомеров

5 — 7 типа ЧЗ-54, содержащих блоки измерения интервалов времени.Усилители-ограиичители с активными фильт-: рами 4-го порядка позголяют повысить крутизну исследуемых-сигналов И (й) и Ug (t) и уменьшить влияние высокочастотной помехи на работу компара торов. Компараторы вырабатывают прямоугольные напряжения, фронты и спады которых совпадают по времени с моментами переходов исследуемых сигналов V„,(t) и V,() через уровни сравнения ь „ и Vz соответственно.

Прямоугольнъ|е напряжения с компарато" ров поступают на входы встроенных в частотомеры блоков измерения интервалов времени. Два частотомера 5 и 7 измеряют временные интервалы и L между положительными перепадами (фронтами) прямоугольных напряжений с вьжодов компараторов, а третий частотомер 6 — между отрицательными переперепадами (спадами) ьЭ

В начале импульс Запуск" подается оператором только на частотомер 5, что приводит его в состояние готовности к измерению, в то время как два других частотомера пока не могут реагироВать на сигналы, поступающие на их входы. После того, как частотомер 5 начнет измерение, импульс "Запуск" подается оператором на два других частотомера, в результате чего они приводятся в состоя.— ние, подготовленное к измерениям.

1239

Способ определения разности фаз между гармоническими сигналами

Фиг.1

Составитель В.Шубин

Редактор Л.Гратилло Техред, N.Õîäàíè÷ Корректор Е .Рошко

Заказ 3391/45 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-,35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4 з

После того, как измерены длительности всех трех временных интервалов, т.е, все три частотомера закончат счет, можно проводить новые измерения. При этом разность фаз рассчитывается по формуле ф=l. +2 Lq + L>/ Т P.11

Предлагаемый способ позволяет определить разность фаз, не дожидаясь установления стационарного процесса (при переходных режимах), и не только сократить время эксперимента, но и повысить точность определения фазовых сдвигов между опорным и исследуе- 1 мым сигналами.

Формула изобретения

624 4 инфранизкой частоты, заключающийся в том, что измеряют длительности двух временных интервалов, сформированных в моменты между переходами сигналов, заданных для каждого из уровней, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при монотонно смещающихся средних уровнях входных сигналов, измеряют период сигнала, формируют и измеряют длительности трех начинающихся друг за другом временных интервалов „, и между моментами переходов текущих значений сигналов от минимума до максимума, от максимума до . минимума и снова от минимума до максимума установленных ранее уровней, а разность фаэ этих сигналов рассчитывают по формуле — — 2

4 Т