Измеритель сдвига фаз

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть исиспользовано при измерении сдвига фаз между опорным сигналом и сигналом , искаженным гармоническими составляющими и является дополнительным к а.с. № 74М86. Цель изобретения - повьшенне точности измерения разности фаз негармонических сигналов. Для достижения цели в устройство введены инверторы 2 и 6, ключи 3 и 7, интеграторы I, 4, 5 и 8. Устройство также содержит синхронизатор 9, делитель 10 частоты, дешифратор 11, формирователь 13, стробоскопический преобразователь 14, аналоговый преобразователь 15, перемножители 16 к 17, запоминаю01ий элемент 18, сумматоры 19 и 20, вычислитель 21. Максимальная погрешность предлагаемого устройства для сигналов сложной формы существенно снижается. 2 ил. (Л Фи.г.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А2 (19) (11) (59 4 G Ol R 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 741186 (21) 3974671/24-21 (22) 10.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. У 11 (71) Научно-производственное объеди-. нение "Сибцветметавтоматика" и Крас— ноярский политехнический институт (72) В.к.ткач и М.К.Чмых (53) 621.317.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 741186, кл. 6 OI К 15/00, 1978. (54) измеРитеЛЬ СДВИГА ФАЗ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть исиспользовано при измерении сдвига фаз между опорным сигналом и сигналом, искаженным гармоническими составляющими и является дополнительным к а.с. 9 741186. Цель изобретения — повышение точности измерения разности фаз негармонических сигна" лов. Для достижения цели в устройство введены инверторы 2 и 6, ключи 3 и 7, интеграторы 1, 4, 5 и 8. Устройство также содержит синхронизатор 9, делитель IO частоты, дешифратор 11, формирователь 13, стробоскопический преобразователь 14, аналоговый преобразователь 15, перемножители 16 и

17, запоминающий элемент 18, сумматоры 19 и 20, вычислитель 21. Максимальная погрешность предлагаемого устройства для сигналов сложной формы существенно снижается. 2 ил, 1 1298684 2

Изобретение относится к радиоиз- зователь 14 соединен через аналого мерительной технике и может быть ис- цифровой преобразователь 15 с первыми пользовано при измерении сдвига фаз входами перемножителей 16 и 17, котомежду опорным сигналом и сигналом, рые вторыми входами соединены с заискаженным гармоническими составляю- 5 поминающим элементом I8, а выходами щими, и является усовершенствованием через сумматоры 19 и 20 — соответстизвестного устройства по авт.св. венно с вычислителем 21.

М- 741186. На диаграмме (фиг.2) показаны сигЦель изобретения — -повышение точ- налы: на выходе .синхронизатора 9 (а); ности Измерения разности фаз негармо- О на управляющем входе первого ключа нических сигналов. 3 (б), на управляющем входе второго

На фиг.l приведена структурная ключа 7 (в), импульс сброса третьего схема устройства; на фиг.2 — времен- 5 и четвертого 8 интеграторов (r), ная диаграмма, поясняющая его работу. импульс сброса первого 1 и второго 4 интеграторов » д», на управляющем вхоИзмеритель сдвига фаз содержит поде третьего ключа 12 (е) и строб-имследовательно соединенные первый инпульс на входе стробоскопического тегратор 1, первый инвертор 2, перпреобразователя 14 (ж). вый ключ 3, второй интегратор 4, поУстройство работает следующим обследовательно соединенные третий инразом. тегратор 5, второй инвертор 6, второй

Входной сигнал, искаженный в обключ 7, четвертый интегратор 8, а щем случае гармоническими составляютакже синхронизатор 9, делитель 10 щими, поступает на входы первого 1 частоты, дешифратор 11, третий ключ

12, формирователь 13, стробоскопичес- 2g и третьего 5 интеграторов. Синхроникий преобразователь 14,,аналого-цифзатор 9 формирует импульсы с частотой в целое число р Е раз выше частоты ровой преобразователь 15, перемножители 16 и 17, запоминающий элемент сигнала У=1/Т, где р — количество цискретных выборов за период сигна18, сумматоры 19 и 2О, вычислитель лаТ 1с=23 динены с клеммой измерительного вхомирователь 13 вырабатывает импульсы в момент равенства фазы опорного да, выходы первого интеграторов соединены соответст-выходы второго 4 и четвертого

ых в ого 4 и четвертого 8 ин- . тель 0 частоты для однозначной синхтеграторов соединены через третий ронизации его состояния с фазой опорключ 12 с входами стробоскопического ого сигнала. Младшие РазРЯды дели" преобраз вателя 14 входы сброса пер- теля 10 частоты (деление на k) соедипреобразователя ваго 1 и второго 4 интеграторов сое- иены с дешифратоРом 11, а стаРшие

40 к динены с вторым выходом дешифратора (деление на р) — с запоминающим эледы того 8 интеграторов соединены с Пусть. t;,„=t; +T/p, где i=0, I, 2... третьим выходом дешифратора 11, чет- рассмотрим по временной диаграмвертый, пятый и шестой выходы дешиф- 45 ме (фиг.2) работу последовательно ратора 11 соединены соответственно соединенных первого интегратора I, с первым 3, вторым 7 и третьим 12 первого инвертора 2, первого ключа ключами, входы синхРонизатоРа 9 и 3 и второго интегратора 4. После формирователя 13 соединены с входной окончания в момент времени клеммой опорного сигнала, выход синх- 5О ронизатора 9 и формирователя 13 сое- й,, = е; -2Т/р =-Т.1/р -2 /р

Динены с вхоДной клеммой опорного импульса разряда первого I и второго сигнала, выход синхронизатора 9 сое- 4 интеграторов (фиг.2д) напряжение !динен с Делителем 10 частоты и дешиф- на выходе первого интегратора 1 11» ратором Il, выход формирователя 13 . 5 изменяется по закону соединен с другим входом делителя 10 частоты, выходы которого соединены с

1298684

На интервале времени (t r = r — масштабный коэффициент

-Т/(Р k) на вход второго интеграчетвертого интегратотора 4 поступает выходное напряжение ча 8. пеРвого интегРатоРа 1, пРошедшее че- . Таким образом, на выходе аналогоРез пеРвый инвертор 2 и пеРвый ключ 5 цифрового преобразователя 15 (1!ормиру3, а на интервале времени (t„ ются цифровые коды х;, пропорциональ-Т(р k), t„ -2Т/(р k)) — прошедшее ные запомненному напряжению: только через первый ключ 3 (фиг.2б). х, = Ь U4 в (";„2r/(Р k)), Напряжение на выходе второго интег- Ь ко @фици „, РатоРа 4 в момент Г = С; — 2Т/(Р. Е) 10 цифровые эквиваленты мгновенны имеет вид значений поступают На перемножители

-т (.Ц

;.,- Ир )

16 и 17, где умножаются на коды, xpaU4 (t,-21/(Р (с) =тВ J нящиеся з запоминающем элементе (8

1,2 2Т, р, 2«öp.I() f5 и пропорциональные sin(- — j H ! Ех 4

28

cos — — j. Результаты умножений накапt;,-«(р,!с) Р ливаются в сумматорах 19 и 20.

Сумматор 19 накапливает число, 1 (-2 разное где r — масштабный коэффициент вто4 рого интегратора 4.

В момент времени t = t; — Т/(р k) к входу стробоскопического преобрагде N = T /Т вЂ” число периодов сигзователя 14 через третий ключ 12 под- 25 в!ем соединен выход второго интегратора г интеграт а 4 нала, укладываю(ихся во време" ни измерения Т„ в, .

Сумматор 20 накапливает число, запоминание величины 4(t -2Т/(р k) в стробоскопическом преобразователе равное

14 на время, необходимое для ее пре- 30 рщ образования в цифровой код, после

) t-I чего на интервале времени (г.; -Т/(p k) ерв г 1 и

Вычислитель 21 выполняет операцию

t ) производится разряд первого вычисления результата по алгоритму второго 4 интеграторов перед новым (р = arctic(a>/а ), циклом интегрирования (фиг ° 2д).

Аналогично, но с отставанием по Техническим преимуществом устройвремени на Т/р, работают последова- ства является повьппение точности тельно соединенные третий интегратор разности фаз негармонических сигналов, 5, второй инвертор 6, второй ключ 7, Воспользовавшись методом интегрировачетвертый интегратор 8. Напряжение 40 ния по частям и свойствами определенна выходе четвертого интегратора 8 ного интеграла, как функции верхнего в момент запоминания его в стробоско- предела, преобразует выражение для пическом преобразователе 14 имеет У8 (t$+, -2Т/(Р k)) K виду вид

; «((Р > 45 Us(t1+! -2Х/(n К) = r ° r

"В(« tT (P t з

1;+,-z«/(р- ) — (;, ) U,„dt+ Ь; dt+

Ц dt Дл tUå!(,dt

t; "в-! ;-«1(p. k) где r = г, — масштабный коэффициент Ввводят кусочно-линейную финитную третьего интегратора 5; весовую функцию я;(t):

M (t-t;» ), t6(t;,, t; -Т/(р k)j l

8. ()ещ 11. (-t+ . -2T/(p.k), (;-Т/(р k), t;„-2Т/(р k)); о, t g (tt,, ;„- 2Т/(p k)). 298684

7/(P К,1 — Ъ

JJJJJL ШJLLL

БНИИНИ Заказ 885/48 Тираж 731

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г., Ужгород, ул. Проектная, 4

Положим

<„„-гт (р 4)

У; = J f,;fff ff,,af„

4Подставляя значение p;(t) под знак интеграла и разбивая интервал интегрирования, может заметить, что

У;/11==U<(e. -2Т/(p k)/(r re), Очевидно, это справедливо и для напряжения на выходе второго интегратора 4, измеренного в момент запоминания этого напряжения в стробо— скопическом преобразователе 14:

Y„, /И =П (t., -2Т/(р 1с) /(r, г) . Таким образом, напряжения на выходе второго 4 и четвертого 8 интеграторов в моменты запоминания стробоскопическим преобразователем 14 с точност:ью до масштабного множителя равны интегралу от произведения входного напряжения на финитную весовую функцию g (t). Это эквивалентно такому изменению спектральной чувствительности измерителя сдвига фаз„ которое приводит к уменьшению влияния содержащихся во входном сигнале гармонических составляющих. Расчеты показывают, что для сигналов сложной формы при изменении <р в диагазоп;:.

0 — 2, максимальная погрешность измерения оказывается существенно меньше, чем для известного устройства.

Так, например, для случая, когда входной сигнал — меандр, число выборок за период сигнала р=8, максимальная погрешность измерения сдвига фаз предлагаемым устройством — 0,38 при

k=32 и 0,66 при 1:=16, тогда как для известного устройства она достигает

19,9 формула и з о б р е т е н и я

1О Измеритель сдвига фаз по авт.св.

11- 741186, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения разности фаз негармонических сигналов, в него введены последовательно соециненные первый интегратор, первый инвертор, гервый ключ и .второй интегратор, последовательно соединенные третий интегратор, второй инвертор, втОрой ключ четвертый

2О интегратор, а также третий ключ, причем входы первого и третьего интеграторов объединены и соединены с клеммой измерительного входа, выходы первого и третьего интеграторов соеди25 нены соответственно с сигнальными входами первого и второго ключей, выходы второго и четвертого интеграторов соецинены через третий ключ с входом стробоекопического преобраЗО зователя, входы сброса первого и второго интеграторов соединены с вторым выходом дешифратора, входы сброса третьего и четвертого интеграторов соединены с третьим выходом дешифрато3 ра, а четвертый, пятый, шестой выходы дешифратора соединены соответственно с управляющими. входами первого второго и третьего ключей.