Способ индикации квадратурного сдвига фаз
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) 1) g С 01 R 25 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3735013!24"21 (22) 04.05.84 (46) 30.06.86. Бюл. У 24 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт .им. Ленинского комсомола (72) И.M. Бучма (53) 621.317.77(088.8) (56) Орнатский П.-П. и др. Методы и о устройства для точной индикации 90 сдвига фаз. - Измерительная техника, 1960, В 8 ° . с. 24-29.
Авторское свидетельство СССР
В,1190292, кл. С 01 R 25/04, 02.02.84. (54) (57) СПОСОБ ИНДИКАЦИИ КВАДРАТ/РНОГО. СДВИГА ФАЗ, основанный на периодическом инвертировании одного из сигналов со скважностью, равной двум, суммировании периодически инвертированного сигнала с вторым сигналом, последовательном усилении, детектировании, выделении сигнала на частоте инвертирования и измерении постоянной составляющей этого сигнала после синхронного его выпрямпения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с. целью повышения точности„ инвертирование сигнала осуществляют с периодом кратным периоду входных, сйгналов, и выбирают начальную фазу сигнала, управляющего процессом инвертирования, равной начальной фазе одного из сравниваемых .сигналов уменьшенной в число раз, равное отношению частоты сравниваемых сигналов к частоте инвертирования.
1241146
* Изобретение относится к электроизмерительной технике и автоматике и может быть использовано при обнарУжении и установке квадратурного сдвига фаз между двумя низкочастотными гармоническими напряжениями или токами.
Пусть сравниваются гармонические сигналы ug U U „ sin(u t + lg< ). Если осуществлять периодическое инвертирование сигнала 5 U(с помощью инвертирующего сигнала u(= U sign sin(g t +(p), то периодически йнвертированный сигнал и(1 можно представить выражением Цель изобретенися — повышение точности .при индикацйи квадратуры между двумя низкочастотными сигналами за счет :снижения аддитивной составляющей погрешности от комбинационных частот. Сущность способа заключается в следующем. Ц u„= U„sing y t + ((р,+ — )" + 1 + s gn sin (q t+cp) (1) 2(q, + — ) При суммировании u(1 и ug получаем 15 амплитудно-фаз омодулированный сигнал суммы (4) соз(с(+ (рс Таким образом, подобрав начальную фазу (инвертирующего сигнала так, что 55 можно исключить аддитивную погрешность от комбинационной составляющей, и С вЂ” 2- +t sign sin (Iiи+(1) х Ос+О 14 -" )(sin gt + 1 + signsin (gt+cp) (2) Я 2 2 2 де U U, +0х+20(U cos(cp ф и 12С +UP Й 1 Й 1 9д + atttg -+ — - с2(!),-!1 )-2(ф),cP),(3) U, 0 -2UiU Ussin(EI,;!Is) и Us =Ug = !и, +!) =U, a Чс U, +У,соз((Р -Vq) ,-агсйр U з п(ч)1- ®г) (р =а, + arctя Фр а! ° а 0 и cps % Ч ) . и ° U з q ф,+ — + arctg U соответственно начальные фазы суммарного сигнала в первый и во а при 6 0 = U второй полупериоды инвертирующег z ro сигнала. Ос +U( л Составляющую напряжения от комбиarct t (- ) и g-gГ В iis !! с р национных частот, например, после квадратичного детектирования, изби-, в этом случае в 40 ется рательного усиления и синхронного выпрямления, обуславливающую погреш- U ность измерений, можчо представить 2 н (>(q) > выражением л ans: — -2 — sos (12> Я) t+cpsstpss, у,, " Р Из последнего выражения видно + atttg -+ — ф с2((1 -!),) -2(-)д),. () с -"р фр+٠—.2 — = О. Q где (< ) — ближайшее к отношению 5О р с о Ч) частот целое число; Й„ - частота комбинационной составляющей. Если частоты И и 52 кратны, то (й„- SZ ) = О, тогда (Ц) . + Ц7р g а з в (5) Uc +Up ьи, = —,, сои(!)с+ (1, + 3 1241146 4 Подставив в (5) значения у и ф, ляющей начальная фаза из (4) получим, что для исключения - тирующего сигнала должна погрешности от комбинационной состав- Равна 1Г II (+ — — arctg U
Я. 5l = (q+ — ) — =q 2 ц и коммубыть. u „= U„sign sin (u.t +ср,). u =U sign sin(u t +Cp ) 51 U sign sin(At +(f, + ) (6) Ц=Ж BHHHIIH Заказ 3483/39 ираж.728 Под исное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, На чертеже приведена структурная схема устройства для индикации квадратуры между двумя гармоническими низкочастотными сйгналами предлагаемым способом. Устройство содержит инвертор 1, >5 коммутатор 2, входы которого подключены соответственно к входу и выходу йнвертора 1, последовательно соединенные сумматор 3, один вход которого подключен к выходу коммута- 2о тора 2, усилитель 4, детектор 5, избирательный усилитель 6 сигнала частоты коммутации, синхронный выпрямитель 7 и измерительный прибор 8, последовательно соединенные компаратор 9, один вход которого подключен к входу .инвертора 1, а другой заземлен, и триггерый делитель 10 частоты, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора 2 и синхрон-. 30 ного выпрямителя 7, причем входами устройства являются вход инвертора 1 и .второй вход сумматора 3. Устройство работает следующим образом. 1 35 На вход инвертора 1 подается сигнал.и, а сигнал и поступает на второй вход сумматора 3. Коммутатор 2, входы которого подключены к входу и выходу инвертора 1, периодически с 4р частотой инвертирования (коммутации) подключает на выход то входной, то выходной сигналы инвертора I и таким образом формирует периодически инвертированный сигнал (1). Этот сигнал 45 поступает.на первый вход сумматора 3, в котором суммируется с сигналом U Подключенный на выходе сумматора 3 амплитудно-фазо-модулированный сигнал (2) после усиления усилителем 4 детек-,р тируется детектором 5. Выделенная на выходе детектора 5 огибающая. амплитуд, пропорциональная отклонению разности фаз cP -(входных сигналов и, и и от квадратуры, усиливается избирательным усилителем 6, выпрямляется синхронным выпрямителем 7 и из меряется измерительным прибором 8. ,Момент квадратуры между сигналами и, и и соответствует нулевому показанию измерительного прибора 8. Входной сигнал и подается также и на вход компаратора 9, который преобразует синусоидальный сигнал U, в сигнал прямоугольной формы Затем напряжение и поступает на вход триггерного делителя 10 частоты с коэффициентом передачи, рлвным ЯIИ, на выходе которого получаем инвертирующий сигнал управляющий работой коммутатора 2 и синхронного выпрямителя 7. Как видно из (6), начальная фаза этого напряжения Следовательно, в устройстве начальная фаза управляющего сигнала . равна той, при которой в соответствии с предлагаемым способом исключается аддитивная погрешность от комбинационной составляющей.
