Способ определения разности фаз между гармоническими сигналами инфранизкой частоты

 

Изобретение предназначено для измерения запаздывания одного гармонического сигнала относительно другого в элементах электронной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа. Устройство , реализующее способ, содержит усилители-ограничители 1 и 2, fjCir активные фильтры 3 и 4 низкой частоты , компараторы 5 и 6, источники 7 и 8 стабилизированных напряжений постоянного тока, двухлучевой осциллограф 9 и частотомеры 10 - 12 с блоками измерения интервалов времени. Новизна способа состоит в том, что длительность каждого из трех временных интервалов определяют раздельно. При этом сигналы образованы от пересечения сигналов уровней сравнения и начинаются непосредственно друг за другом. Очередность их окончания регистрируют и рассчитывают искомую разность фаз по полученным значениям длительности временных интервалов . В описании приведены формулы расчета искомой разности фаз для случая , когда временные интервалы закончились в той же последовательности, что и начались, и когда последовательность иная. Способ позволяет однозначно определять разность фаз в интервале от О до 211. 1 ил. S сл ± м: 7 a,lt/ СО 1чЭ 4; г со I }-Ч 12

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А.1 (51)4 С 01 R 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3937871/24-21 (22) 31. 07. 85 (46) 23,05. 87, Бюл. Р 19 (71) Ленинградский политехнический институт им. М. И, Калинина (72) 1О, И, Поликарпов, Kl. Н. Федоров и В. Г, Бурцев (53) 621.317,77(088.8) (56) Лоэицкий Б. Н. и др. Электрорадиоизмерения. - M,: Энергия, 1976., с, 152, Авторское свидетельство СССР !

1 922658, кл. G 01 R 25/00, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ

МЕЖДУ ГАРМОНИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение предназначено для измерения запаздывания одного гармонического сигнала относительно другого в элементах электронной техники.

Цель изобретения " расширение функциональных возможностей способа. Устройство, реализующее способ, содержит усилители-ограничители 1 и 2, „„SU,» 1312493 активные фильтры 3 и 4 низкой частоты, компараторы 5 и 6, источники

7 и 8 стабилизированных напряжений постоянного тока, двухлучевой осциллограф 9 и частотомеры 10 — 12 с блоками измерения интервалов времени.

Новизна способа состоит в том, что длительность каждого из трех временных интервалов определяют раздельно.

При этом сигналы образованы от пересечения сигналов уровней сравнения и начинаются непосредственно друг за другом, Очередность их окончаний регистрируют и рассчитывают искомую разность фаэ по полученным значениям длительности временных интервалов, В описании приведены формулы расчета искомой разности фаэ для случая, когда временные интервалы закончились в той же последовательности, что и начались, и когда последовательность иная, Способ позволяет однозначно определять разность фаэ в интервале от О до 2 я. 1 ил.

249 3 2 самым способствуют более четкому срабатыванию компараторов. С выходов усилителей-ограничителей напряжения через активные фильтры 3 и 4 низкой частоты поступают компараторы 5 и 6, на которые подаются также напряжения с выходов источников 7 и 8, Активные фильтры предназначены для уменьшения влияния высокочастотной помехи на работу компараторов. Компараторы 5 и 6 вырабатывают прямоугольные напряжения, фронты и спады которых совпадают по времени с моментами переходов исследуемых сигналов Ц, (С) и Б (Е) соответственно

20

1 131

Изобретение относится к фазометрии инфранизкочастотных сигналов и предназначено для измерения запаздывания одного гармонического сигнала относительно другого в элементах электронной техники, а также для исследований диэлектрических, механических, теплофизических и других свойств материалов на инфранизких частотах, Целью изобретения является повышение достоверности измерения за счет однозначного определения разностей фаз в интервале от 0 до 2 !.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, Устройство состоит из усилителейограничителей 1 и 2, активных фильтров 3 и 4 низкой частоты, компараторов 5 и 6, источников 7 и 8 стабилизированных напряжений постоянного тока, двухлучевого осциллографа 9 и трех частотомеров 10 -. 12 и с блоками измерения интервалов времени.

При этом первый сигнал U (t) с выхода усилителя-ограничителя 1 через фильтр 3 поступает на первый вход компаратора 5, выход которого соединен с первыми входами трех частотомеров !Π— 12. Второй гармонический сигнал Б (t) через усилитель-ограничитель 2, фильтр 4 соединен с первым входом компаратора 6, выход которого соединен со вторыми входами тех же частотомеров, Выход первого источника 7 стабилизированного опорного напряжения соединен со вторым входом первого компаратора 5 и входом переключателя 13, выходы которого соединены со входами осциллографа 9, выход второго источника 8 стабилизированного опорного напряжения соединен со вторым входом второго компаратора 6, и вторым входом переключателя 13, третий и четвертые входы которого соединены с выходами фильтров 3 и 4.

Первый сигнал запуска соединен с первым частотомером 10, а второй сигнал запуска подается на второй и третий частотомеры 11 и 12 одновременно, Устройство работает следующим образом.

Исследуемые сигналы U„(t) и U.!(t) подаются на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые повьппают кру- . тизну гармонических сигналов и тем

55 через уровни сравнения Ч„и Ч (V ), подаваемые с источников 7 и 8. Для визуального контроля эа величиной разностей между уровнями сравнения и средними уровнями гармонических сигналов служит двухлучевой осциллограф 9. Сначала на его входы подаются напряжения с выходов активного фильтра.3 и источника 7. Если при этом обнаруживается, что условие (V.,-С„) < А не соблюдается, т ° е. гармонический сигнал не переходит через уровень сравнения, то тогда напряжение на выходе источника 7 изменяют таким образом, чтобы указанное вьппе условие выполнилось. Затем к входам осциллографа подключают выходы фильтра 4 и источника 8 и тоже добиваются изменения выходного напряжения источника 8, чтобы гармонический сигнал переходил через уровень сравнения, Прямоугольные напряжения с компараторов поступают на входы блоков измерения интервалов времени частотомеров 10 — 12, Частотомеры 10 и 12 измеряют временные интервалы между положительными перепадами (фронтами), а частотомер 11 — между отрицательными перепадами (спадами) прямоуголь- ных напряжений, Сначала импульс "Запуск" подается только на частотомер

10. В результате чего данный частотомер приводится в состояние готовности к измерению, в то время как два других частотомера пока не могут реагировать на входные сигналы. Только после того; как частотомер 10 начинает и:змерять длительность i, первого иэ измеряемых временных интервалов, импульс "Запуск" подается на частотомеры 11 и 12, приводя их в рабочее, подготовленное к измерениям, состояние ° При этом частотомер Il

1312493 4 переходных режимах, когда средние ь уровни гармонических сигналов еще изменяются, и тем самым значительно сократить время на проведение эксперимента.

Формула изобретения

7,+ 222+ < 3+ 2Т

4Т

30 (+ 2 z+ « )и если временные

2Т интервалы,, Т и 7 закончились в той же последовательности, что и начались, и по формуле (г . 2Г + $ 2Т)

2Т если временные интервалы закончились в иной последовательности, чем начались, где Т вЂ” период исследуемого сигнала, Составитель В. Шубин

Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Патай

Редактор Г. Волкова

Заказ 1968/43 Тираж 731 Подпи сно е

В!!ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 начинает считать раньше, чем частотомер 12, т. е ° измеряет длительност

Т второго иэ измеряемых временных интервалов. Таким образом, очередность начала временных интервалов известна ° Очередность окончания временных интервалов тоже может быть легко определена по моментам окончания счета частотомеров, После того, как будут измерены длительности, 7 и временных интервалов и определены очередности их окончания, т,е. после того, как все три частотомера закончат счет, можно повторить измерения. 15

Расчет разности фаз производится следующим образом.

Если временные интервалы,, 7 и закончились в той же последовательности, что и начались, то q pac- 20 считывают по формуле + 2 iz+ <3

М— 2л. (1)

4Т

В тех случаях, когда временные интервалы закончились в иной последовательности, чем начались, разность фаз Ч рассчитывают сначала по формуле

Если при этом оказывается, что определенное по формуле (2) значение ч больше 2il, то расчет производят заново, но уже по формуле 35

7 + 2iz+ iз- 2Т (— 2Й

4Т

Эффективность использования предлагаемого способа обусловлена тем, что он позволяет проводить измерения

40 разности фаз, не дожидаясь установления стационарного процесса, т ° е. при

Способ определения разности фаз между гармоническими сигналами инфранизкой частоты, заключающийся в том, что выделяют временные интервалы, начинающиеся и заканчивающиеся в моменты переходов соответственно первого и второго исследуемых сигналов через заданные для них уровни сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерения за счет однозначного определения разностей фаз в интервале от О до 2!, раздельно определяют длительности каждого иэ трех временных интервалов, образованных от пересечения сигналом уровней сравнения и начинающихся непосредственно друг за другом, регистрируют очередность их окончания и рассчитывают искомую разность фаз по полученным значениям длительностей измеренных временных интервалов по формуле