Способ определения мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов

 

Изобретение может быть использовано для измерения сдвига фаз и определения фазочастотных характеристик объектов. Цель - повышение точности измерения. В способе измерения мгновенных значений сдвига фаз формируют опорные напряжения, формируют дополнительные сигналы смещением входных сигналов на величину опорного напряжения, измеряют и запоминают мгновенные значения дополнительных сигналов, формируя первую пару дополнительных сигналов, измеряют и запоминают значения опорного напряжения, измеряют и запоминают максимальные (минимальные) значения дополнительных сигналов, формируют первую и вторую пары разностных сигналов уменьшением на вепичину измеренного опорного напряжения измеренных мгновенных и максимальных значений допол нительных сигналов, формируют вторую пару дополнительных сигналов по соотношению разностных сигналов первой и второй пар разностных сигналов, функционально преобразуют по закону синуса вторую пару дополнительных сигналов, формируют интервал измерения и определяют фазовый сдвиг по выражению в описании изобретения. Цель достигается за счет исключения аддитивных и мультипликативных составляющих погрешностей, а также усреднения результатов за период. 3 ил. OS 4 СП 00

„„SU„„16 145

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (5))5 С 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4492225/21 (22) 01.07 ° 88 (46) 28.02.91. Бюл. ¹ 8 (71) Институт кибернетики им. В.Л. Глушкова (72) В.Т.Кондратов (53) 621.317.373(088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР № 983572, кл. G 01 R 25/00, 1981.

Угольков В,Н. Возможности определения сдвига фаз за время менее периода измеряемого сигнала. — Метрология, 1982, ¹- 8, с. 4-8, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МГНОВЕННЫХ

ЗНАЧЕНИЙ ФАЗОВОГО СДВИГА ЭЛЕКТРИЧЕС—

КИХ СИГНЛЛОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения сдвига фаз и определения фазочастотных характеристик объектов. Цел ь — повышение точ— ности измерения. В способе измерения мгновенных значений сдвига фаз формируют опорные напряжения, формируют дополнительные сигналы смещением входных сигналов на величину опорноИзобретение относится к фазометрии и может быть использовано как по прямому назначению, так и при определении переходных фазочастотных характеристик четырехполюсников и объектов исследований, при измерении неэлектрических вепичин электрическими (фазовыми) методами, при измерении параметров сигналов различной физич ес кой при р оды с испол ьз овани ем фазовых методов измерений и т.д. го напряжения, измеряют и запоминают мгновенные значения дополнительных сигналов, формируя первую пару дополнительных сигналов, измеряют и запоминают з нач ения опор ного напряжения, изМеряют и запоминают максимальные (минимальные) значения дополнительных сигналов, формируют первую и вторую пары разностных сигналов уменьшением на величину измеренного опорного напряжения измеренных мгновенных и максимальных значений допол нительных сигналов, формируют вторую пару дополнительных сигналов по соотношению разностных сигналов первой и второй пар разностных сигналов, функционально преобразуют по закону синуса вторую пару дополнительных сигналов, формируют интервал измерения и определяют фазовый сдвиг по выражению в описании изобретения.

Цель достигается за счет исключения аддитивных и мультипликативных составляющих погрешностей, а также усреднения результагов за период.

3 ил.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения систематических погрешностей измерения .

На фиг . 1 представлены временные диаграммы) на фиг. 2 — структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения; на фиг. 3 — схема арифметического блока.

Устройство содержит первый и второй блоки 1 и 2 суммирования, источ1631458

При этом первые входы первого и второго блоков 1 и 2 суммирования соединены, соответственно, с входными клеммами устройства, вторые входы блоков 1 и 2 суммирования объединены

25 и соединены с входами пятого и шестого ключей 10 и 11 и подключены к выходу источника 3 опорного напряжения. Выходы блоков 1 и 2 суммиро вания соединены с входами первого и второго ключей 6 и 7 непосредствен- 30 но, а с входами третьего и четвертого ключей 8 и 9 — через измерители

4 и 5 максимальных значений соответственно.

Выходы, первого, третьего и пятого ключей 6, 8 и 10 объединены и соединены с входом первого аналогоцифрового преобразователя 21 Выходы второго, четвертого и шестого ключей

7, 9 и 11 также объединены и подключены к входу второго аналого-цифрового преобразователя 22, Выходы аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 соединены с первыми и вторыми входами арифметического блока 23, третьи входы которого подключены к выходам счетчика 24 импульсов, чей вход установки нуля соединен с выходом логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 18.

Первый вход логического элемента

ЗИ-ИЛИ-НЕ 18 соединен с выходом нульоргана 12 и входом установки нуля второго счетчика 25 импульсов. Первый вход нуль-органа Т2 соединен с первым входом первого блока 1 суммирования и первой входной клеммой устройства, второй вход нуль-органа

12 соединен с общей шиной.

55 ник 3 опорного напряжения, первый ,и второй измерители 4 и 5 максимальных значений электрических сигналов, первый, второй, тр етий, ч етвер тый, пятый и шестой ключи 6-11, нуль-ор5 ган 12, первый, второй, третий, четвертый и пятый одновибраторы 13-17, логический элемент ЗИ-ИЛИ-НЕ 18, первый и второй логические элементы

ИЛИ 19 и 20, первый и второй аналогоцифровые преобразователи 21 и 22, арифметический блрк 23, первый и второй счетчики 24 и 25 импульсов, блок 26 совпадения кодов, триггер

27,. кнопка "Пуск-Стоп" 28, задатчик

29 чисел, отсчетно-регистрирующий блок 30, выходная шина 31 цифрового кода.

Второй вход логического элемента

ЗИ-ИЛИ-НЕ 18 соединен со счетным входом второго счетчика 25 импульсов и подключен к выходу б арифметического блока 23, третий вход соединен с клеммой внешнего пуска "Внешний пуск", четвертый вход соединен с выходом триггера 27, а выход логического элемента ЗИ-ИЛИ-HE 18 соединен с входам первого одновибратора

13, чей выход соединен с управляющими входами первого и второго ключей 6 и 7, входом второго одновибратора 14 и с вторым входом второго логического элемента ИЛИ 20, выход которого через пятый одновибратор

17 соединен со счетным входом первого счетчика 24 импульсов.

Первый вход логического элемента

ИЛИ 20 объединен с управляющими входами пятого и шестого ключей 10 и 11 и подключен к выходу первого логического элемента ИЛИ 19, первый вход которого соединен с входом третьего одновибратора 15 и выходом втоРого одновибратора 14. Второй вход логического элемента 19 подключен к выходу четвертого одновибратора 16, чей вход. соединен с третьим входом логического элемента ИЛИ 20, с управляющими входами третьего и четвертого ключей 8 и 9 и выходом тр етьего одновибратора 15.

Первые и вторые входы блоков 26 совпадения кодов соединены, соответственно, с выходами второго счетчика 25 импульсов, и с выходами задатчика 29 чисел, а выход блока 26 совпадения подключен ко входу установки нуля триггера 27, счетный вход которого через кнопку 28 "Пуск-Стоп" соединен с клеммой питания.

Выходы арифметического блока 23 соединены с входами отсчетно-регистрирующего блока 30 и с выходной шиHOB 31 °

Арифметический блок 23 состоит из дешифратора 32, девяти регистров

33-41, пяти блоков 42-46 вычитания, двух блоков 47 и 48 деления одновибратора 49, двух функциональных (арксинусных) преобразователей 50 и 51, блока 52 и ер емножения и зад атчика

53 числа °

В арифметическом блоке 23 одноименные входы первого, третьего, пятого и седьмого регистров 33, 35, 37 и 39 объединены и являются первы5 1631458 ми входами арифметического блока 23.

Входы второго, четвертого, шестого и восьмого регистров 34, 36, 38 и 40 также объединены и являются вторыми

I 5 входами арифметического блока 23, третьими входами которого являются входы дешифратора 32, четыре выхода которого соединены, соответственно, с объединенными между собой входами управления регистров 33 и 34, 37 и

38, 35 и 36, 39 и 40. Кроме того, четвертый выход дешифратора 32 подключен к входу одновибратора 49, чей выход соединен с управляющим входом девятого регистра 41 и является выходом б арифметического блока 23.

Выходы первого и пятого, второго и шестого регистров 33 и 37, 34 и и

38 соединены с входами "уменьшаемое" и "вычитаемое", блоков 42 и 43 вычитания соответственно. Выходы третьего и седьмого, четвертого и восьмого регистров 35 и 39, 36 и 40 соединены с входами "уменьшаемое" и "вычитаемое" блоков 44 и 45 вычитания соG>(t) Uo = const (3) Необходимо отметить, что значение опорного уровня устанавливают из условия

Π— "В1(2) РЛа Ко 7 — динамический диапазон средства измерения, 10

U,(> „, — максимально возможные значения амплитуд исследуемых сигналов.

На значение опорного уровня (3) смещают сдвинутые по фазе электричес15 кие сигналы (1) и (2). В результате получают первый и второй смещенные сигналы (фиг.1в) где D (4) u (t) = vî + v 2sin(at Рх) ° (5)

В t; моменты времени (где .i = 1, 2, З,...,n) измеряют и запоминают мгновенные значения смещенных сигналов (4) и (5) (фиг. 1в) . В результ".—— те измерений получают

v,, = u„,(1-у, + 6u = (u, + зо 4" (1+0 hu = (u - (б)

+ Б1„, sin Qt; (1+ <) + Кд;

Ц,2, = ио2,(1+P + У1 = (U, +

+ U2;) (1+ ) + ЬБ = ГUо,+ (7)

+ u,sin(ae;-q„)J (1+ );

35 + LU, 1 где 1, U<< — истинные мгновенныезначения смещенных сигналов в i<момен-.

40 ты времени, Ь U — аддитивная составляющая погрешности измерения, V oE =(vo+

45 + U „ sinQr )g — мультипликативная составляющая погрешности измерения мгновенных значений сиг EiFi ла (4);

021 0 ь<у иьп1<п a — иультипликитиииии па1 — tf>} (ставляющая погрешности измерения мгновенных значений сигнала (5) .

Согласно способу измеряют и запоминают максимальные (или минимальные) значения смещенных сигналов одg<(t) = Б„„sing,t и и () = V 2sin(Q,t -q„), (2) где Ы „Ut„2 — максимальные значения 55 первого и второго сигналов.

Вначале формируют стабильный по значению опорный уровень (фиг . 1б) ответственно.

Выходы первого и. третьего, второго и четвертого блоков 42 и 44, 43 и 45 вычитания соединены с первыми и вторыми входами блоков 47 и 48 деления, чьи выходы подключены через функционал ьные пр еобразователи 50 и 51 со входами "уменьшаемое" и "вычитаемое" пятого блока 46 вычитания, чьи выходы соединены с первыми входами блока 52 перемножения, вторые входы подключены к выходам задатчика 53 числа. Выходы блока 52 перемножения соединены с входами девятого р егистра 4 1, чьи выходы являются выходами арифметического блока 23.

Способ определения мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов заключается в следующем.

Допустим, что необходимо многократно за период измерить мгновенные значения Ч „, фазового сдвига электрических сигналов (фиг.1а) V<(t) = U + U,sin Q t

1631458 (18) ним из известных способов. Допустим, что они измерены заранее в моменты

I . l времени t, = Т/4 (или r.> = ЗТ/4), tg = ф(/Q + Т/4 = МХ + Т/4 (или 5

ttI - Q„/Q + ЗТ/4 - 5t„+ ЗТ/4).

В результате измерений получают и

Ццц 4, = Ь,„(Т/4) (1+ ) + QU =

4 (Uo + о-,) (1+ ) + 6U = (8)

Uèö„„((1+() + gV

1 Макс 2, G5 (T/4 + 6t )() (1 + ) + 1 5

+((U = (Ug + ((в(п(— — Ц„)) (1+ ) +

QT

+ hU = (U, + Ц„)(1+ ) + AU = ()ммс2((1+6 (9) где 11М ц) Пмах(,2(истинные МаК 20 симал ьные з нач е ни я сигналов (4) и (5), Полученные результаты измерений (8), (9) запоминают. Затем измеряют значения опорного уровня. 25

В результате измерений получают (фиг. 1б): оi = UOI ("+Р +

Затем формируют две пары разностных сигналов (11) т, ма k(. 21 0 (12)

1 I

U1 UoI (13)

1 I

UM4KC), "о(j (14) путем уменьшения на значения (10) опорного уровня, соответственно, измеренных мгновенных (7) и максималь- 4р ного (9) значений сигнала (5), мгновенных (6) и максимального (8) значений сигнала (4) .

Далее определяют отношения разностных сигналов каждой пары 45

0 4(= S(arcsin U,p, — ar-csin U<, ) (19) (10) 10) К1161/1 7 )

Он, = KU8)/U7( (1S) (16) (17) U <, S arcsin U((), где Х - коэффициент пропорциональнос- 50 ти, равный, например, единице, которые используют в качестве дополнительных сигналов. Затем сигналы (!5) и (16) функционально преобразу- 55 ют по закону синуса. В результате получают i пар преобразованных сигналов

0 ° = Б атсз1п () ц, 13( де S — - крутизна преобразования, выбираемая, обычно, равной единице.

По разности сигналов (17) и (18) получают i дополнительных сигнаов U 4, 0 i-ом мгновенном значении фазового сдвига судят по увеличенному в К раз дополнительному -ому разностному сигналу (19), т.е. по сигналу (при S = 1) U 5, K0(arcsin Uqg — arcsin Ui«)

K() (arcs in(U,/Umz) — arcsin(U I/Ö„,)Ä = 13 (, (20)и где К = 180/ п — постоянная величина. о

Поскольку эа период опорного сигнала (1) получают i результатов измерений, то возможно дополнительно (обеспечить исключение влияния шумов и помех на точность измерения в течение выборочных произвольных (одного или .многих) интервалов времени

g Т, ((0,5T. Для этого усредняют в течение интервалов времени АТ,, например, усредняют результаты измерений (20) мгновенных значений фазового сдвига эл ектрич еских сиг н ало в (1) и (2) и получают К-ое (частично усредненные) результаты измерений мгновенных значений фазового сдвига сигналов (1) и (2):

>+% )ИИ

Кв

U = — U; = (arcsin U

Х (- Pl< m с - Х(m -л 10 в (21) — arcsin U<< ) где i = 1,2,3,...,n — текущий номер и змер ения, m — число измерений за период.

Возможен и другой подход, связанный с предварительным усреднением в течение интервалов времени h,T; ряда дополнительных сигналов (15) и (16) с последующим функциональным преобразованием и определением результатов измерения мгновенных значений фазового сдвига.

Устройство функционирует следую щим образом.

На первые входы блоков 1 и 2 суммирования (фиг. 1, 2) поступают ис1631458

N1 = S(U,+(t ))(1+() +

+ К =- S(U, + и,„)(1+У). +

+ Ьгт °

И = S(uq(t, )) (1 + )

+ Ь r; = S(U, -. U«) (1+ ) +

+ 5I 4 (22)

55 (23) следуемые сигналы (1) и (2), соответственно. Одновременно сигнал (1) поступает и на первый вход нуль органа 12. С помощью нуль-органа 12 в моменты времени перехода сигнала

1 (1) через нуль в положительном направлении формируются импульсы, устанавливающие в нуль счетчик 24 импульсов и запускающие устройство.

Это достигается путем запуска первого одновибратора 13 выходным импульсом нуль — органа 12, прошедшим через логический элемент ЗИ-ИЛИ-НЕ 18.

На вторые входы блоков 1 и 2 сум15 мирования поступает сигнал (3). В результате суммирования, на входы ключей 6 и 7 поступят сигналы (4) и (5) соответственно. Эти сигналы поступают и на входы измерителей

4 и 5 максимальных значений. С помощью последних осуществляется измерение максимальных значений U>«q < и 13 щ о сигналов (4) и (5) . Сигналы, равные максимальным значениям сигналов (ч) и (5), поступают на входы ключей 8 и 9 ° Одновременно сигнал (3) поступает на входы ключей 10 и 11.

После запуска первого одновибратора 13 на его выходе в момент времени например, t < формируется импульс длительностью с, который поступает на управляющие входы ключей 6 и 7, на вход второго одновибратора 14 и на второй вход логического элемента ИЛИ 20.

В результате на входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 в течение времени

Л ь поступят сигналы (4) и (5) . С по40 мощью аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 осуществляется преобразование в код мгновенных значений сигналов (4) и (5) . В этой связи

/! длительность с, выходного импульса первого одновибратора 13 устанавливается достаточной для надежного преобразования в код мгновенных значений сигналов (4) и (5) . Коды мгновенных значений сигналов (4) и (5) 50 будут ляющие погрешности преобразования; мгновенные значения сигналов (1) и (2) "ц "2(в момент времени

Коды чисел (22) и (23) поступают на входы регистров 33, 35, 37, 39 и 34, 36, 38, 40 (фиг.3) соответственно. Выходной импульс одновибратора 13 через логический элемент

ИЛИ 20 и одновибратор 17 поступает на счетный вход счетчика 24 импульсов. В результате на выходе счетчика 24 импульсов появится код единицы.

С помощью дешифратора 32 арифметического блока 23 этот код дешифрируется и на первом выходе д шифратора 32 появится потенциал, разрешающий запись кодов чисел (22) и (23) в регистры 33 и 34 соответственно.

Задним фронтом выходного импульса первого одновибратора 13 запускается второй одновибратор 14, который также формирует импульс длительностью ь1. Последний поступает на вход третьего одновибратора 15 и на первый вход первого логического элемента

ИЛИ 19, чей выход соединен с управляющими входами ключей 10 и 11, а также с первым входом второго логи- ческого элемента ИЛИ 20.

В результате к входам первого и второго ключей 10 и 11 на время ь, подключится выход источника 3 опорного напряжения. Коды значений опорного уровня (3), равные, соответственно, 1

И = М„= М„(1+() + Г;, (24)

n„= Ио йа, (1+Р + Ь Г (25) с выходов аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 поступают на входы регистров 33, 35, 37, 39 и 34, 36, 38, 40. Поскольку через логический элемент ИЛП 20 и пятый одновибратор

17 на счетчик 24 импульсов поступил где S = S = S — крутизна преобразо.ф вания идентичных а нал or о- цифр о в ых преобразователей

21 и 22;

ЬИ =57 =ЛИ вЂ” аддитивная состав2 ляющая погрешности преобразования, 8(По+Ъ) и

S(U +U ) — мультио О пликативные состав12

1631458 (26) (27) 20 (32) И(= N7 N и и ы — ы, М Т 9

Ns 1 г — 1Ф

"л 1 g "ло (34) (35) чисел (36) второй импульс, то на входы дешифратора 32 арифметического блока 23 поступит код двойки. На втором выходе дешифратора 32 появится потен5 циал, разрешающий запись кодов чисел (24) и (25) в регистры 37 и 38 соответственно. Выходные коды чисел (22) и (23), (24) и (25) поступают с выходов регистров 33 и 37, 34 и 38 . на входы "Вычитаемое" и "Уменьшаемое" блоков 42 и 43 вычитания соответственно. В результате вычитания на первые входы блоков 47 и 48 деления поступят с выходов регистров

42, и 43 коды чисел

6 "2 4

Затем задним фронтом выходного импульса второго одновибратора 14 запускается третий одновибратор 15, который также формирует импульс 25 длительностью c. Этот третий импульс через третий вход логического элементЬ ИЛИ 20 и одновибратор 17 поступает на счетный вход счетчика

24 импульсов. В результате на выходе счетчика 24 импульсов появится код тройки. Одновременно выходной импульс третьего одновибратора 15 поступает на управляющие входы ключей 8 и 9, подключая, тем самым, на время с входы аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 к выходам измерителей 4 и 5 максимальных значений соответственно. Коды максимальных значений сигналов (4} и (5), равные

N7 1Мйп!1(1+0) + 5N (28)

= S(U, + Ц„,) (1+() + 5 Я! 45

Ы — И,„„,(1+ ) + ЬЫ вЂ” (29)

= S(Uo + иш)(1+1) + ЬН, поступают в регистры 35 и 36 соответственно, поскольку на их управляющие входы с третьего выхода дешифратора 32 поступает разрешающий потенциал .

Задним фронтом выходного импульса третьего одновибратора 15 запускается четвертый одновибратор 16, который формирует импульс той же длительности что и первые три одновибратора.

Этот четвертый импульс через второй вход логического элемента ИЛИ 19 поступает на управляющие входы ключей

10 и 11, а также через первый вход второго логического элемента 20 и одновибратор 17 — на счетчик 24 импульсов.

В течение времени 1,, входы аналого-.öèôðîâûõ преобразователей 21 и 22 будут подключены к выходу источника

3 опорного напряжения. Коды значений опорного уровня

И И NÄ(1+() + ДИ (30) и

NлО = N<< = N<>(1+() + 6N (31)

Ill поступают в регистры 39 и 40 соответственно с выходов аналого-цифровых преобразователей 21 и 22;

С выходов регистров 35 и 39, 36 и 40 на входы "Умецьшаемое" и "Вычи-. таемое" блоков вычитания 44 и 45 поступят коды чисел (28) и (30), (29) и (31). В результате вычитания на вторые входы блоков 47 и 48 деления с выходов блоков 44 и 45 вычитания поступят коды чисел

Ил — МВ - Ила. (33)

С помбщью блоков 47 и 48 деления осуществляется деление кодов чисел (26) и (32), (27) и (33) . С выходов блоков

47 и 48 деления на входы функциональных преобразователей 50 и 51 поступят коды чисел, В результате функционального (арксинусного) поеобразбвания на входы

"Вычитаемое" и уменьшаемое" пятого блока 46 вычитания поступят коды

Ил- Из

И< = агсзгп И = агсзгп

7 9

N<<= arcsin Ил,= агсзм,,(37) ° а- 1 я 1ло м

С выхода блока 46 вычитания код числа

1631458

N = arcsin х агс»вп +0) (+5 ) + h. U — Uî .(1 +3 ) — hU l

П,+П 1+ + И вЂ” U, 1+ — И)

180 Г . Uzt . БН1

Lsrcsin — — srcsin )= (Г!г,1

Urn П!!!! ) (40) 30

N„= N«N«= arcsin N1+

arcsin N13 поступает на один из входов блока 52 перемножения, на второй вход которого поступает код числа N 180/t7, Результат перемножения х NoN No(a«»n Nq+ (39) — are s in N ) 10 записывается в регистр 41 при поступлении на его управляющий вход импульса с выхода одновибратора 49. Последний запускается передним фронтом им15 пульса, появляющегося на четвертом где U< и V, — мгновенные значения сигналов (1) и (2) в момент времени

Чг,)- первое мгновенное внечение фазового сдвига сигналов (1) и (2) .

Выражение (40) эквивалентно (20) при i = 1, т.е. для t; = t< что и требовалось показать.

Процесс измерения следующего мгновенного значения фазового сдвига 35 сигналов (1) и (2) аналогично повторяется, поскольку выходной импульс одновибратора 49 постугает через второй вход логического элемента

ЗИ-ИЛИ-НЕ .18 на вход первого одно- 40 вибратора 13. При этом первый счетчик 24 импульсов устанавливается в "0", а одновибратор 13 формирует импульс второго такта измерения.

Необходимо отметить, что общее 45 число измерений подсчитывается с помощью счетчика 25 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу одновибратора 49 арифметического блока 23. Необходимое число измерений за период задается с помощью задатчика 29 чисел. При совпадении выходных кодов счетчика 25 импульсов и задатчика 29, на выходе блока 26 появится импульс, устанавливающий триггер 27 в 0 . В результате на прямом выходе

ll !!

55 триггера 27 появится потенциал, запрещающий прохождение импульсов через логический элемент ЗИ-ИЛИ-НЕ 18, выходе дешифратора 32. Необходимо отметить, что время задержки выходного импульса одновибратора устанавливается достаточным для осуществления преобразовательных операций в блоках 47, 50 (и 48, 51), 46 и 52. Выходной код числа (39) является первым результатом измерения мгновенных значений фазового сдвига сигналов (1) и (2).

Покажем, что код числа N „ (39) действительно равен мгновенному значению фазового сдвига электрических сигналов. Для этого в выражение (39) подставим значения кодов чисел N з, N<< и !!о, N<7 чеРез исходные выРажения

Работа устройства прекращается.

Для возобновления или прекращения работы устройства в течение периода опорного сигнала нажимают кнопку 28

"Пуск-Стоп", устанавливая триггер 27 в требуемое состояние. Затем подается внешний импульс запуска на третий, вход логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 18, который и обеспечивает работу устройства в моменты времени, отличные от моментов времени перехода через нуль опорного сигнала (1) .

При необходимости результаты измерений могут быть обработаны с помощью ЭВМ. Для этого выходную шину 31 устройства следует подключить к общей шине ЭВМ или микроЭВМ.

Особенностью описанного устройства является то, что в нем отсутствует генератор тактовых импульсов, который мог бы формировать периодическую последовательность импульсов, в моменты времени следования которых проводились бы измерения. Вместо генератора установлены логический элемент ЗИ-ИЛИ вЂ  18 и одновибраторы 13 и 49, обеспечивающие адаптивное формирование тактов многократного измерения мгновенных значений фазового сдвига исследуемых сигналов (1) и (2) .

Предложенный способ измерения от прототипа отличается повышенной точностью измерения, при том же быстродействии процесса измерения. Повыше1631458

Способ определения мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов, в котором измеряют и запоминают мгновенные значения сигналов, формируют две пары дополнительных сигналов, формируют две пары раз- . ностных сигналов, функционально преобразуют по закону синуса сигналы, определяют по указанному выражению фазовый сдвиг входных сигналов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, формируют опорные напряжения, формируют дополнительные сигналы смещением входных сигналов на величину опорного напряжения, измерение и загде U величина фазового сдвига, коэффициент пропорциональности; текущее значение начала измерения; количество измерений в интервале измерения;

sr

arcsin U <,— результат функционального преобразования второй пары дополнительных сигналовв.

40 ние точности измерения в предложенном способе обеспечивается за счет исключ ения систематических (аддитивной и мультипликативной составляющих) п огр ешно ст ей и змер ения амплитудных и мгновенных. значений исследуемых сигналов, присущие известному способу.

Это достигается за счет формирования опорного уровня, смещения ис- . следуемых сигналов на его значение, введения дополнительных тактов измерения, т.е. информационной избыточности, формирования разностных и дополнительных сигналов. При этом формирование разностных сигналов обеспечивает исключение аддитивных составляющих погрешностей измерения, а формирование дополнительных сигналов - мультипликативных составляющих (последние исключаются только после исключения аддитивных составляющих). формула изобретения поминание мгновенных значений выполняют для дополнительных сигналов, формируя при этом первую пару допол5 нительных сигналов измеряют и запоУ минают значения опорного напряжения, измеряют и запоминают максимальные (минимальные) значения дополнительных сигналов формирования первой и второй пар разностных сигналов, выполняют уменьшением на величину измеренного опорного напряжения измеренных мгновенных и максимальных значений дополнительных входных сигналов, при этом формирование второй пары дополнительных сигналов выполняют по соотношению разностных сигналов первой и второй пар разностных сигналов, а функциональное преобразование по закону синуса выполняют для второй пары дополнительных сигналов формируют интервал измерения, а определение фазового сдвига выполняют по следующему выражению

U = — о (arcs in .U„— arcs in Ц„, )

1631458

1631458 с4ЦР с С02д

Составитель М.Катанова

Техред M.Дидык Корректор Т.Палий

Редактор М.Товтин

Заказ 543 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул..Гагарина, 101