Способ определения фазового сдвига

 

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано для измерения сдвига фаз сигналов , в составе которых присутствует n-я гармоника и постоянная составляющая , за малое время измерения, в том числе и за время измерения, меньшее периода сигнала, а также за время , на кратное периоду сигнала, с повышенной точностью и помехоустойчивостью . Цель изобретения - повышение точности измерения фазового сдвига при наличии в сигнале постоянной составляющей - достигается тем, что формируют и интегрируют измеряемый сигнал, формируют и интегрируют косинусную составляющую опорного сигнала и косинусную составляющую n-й гармоники опорного сигнала и определяют значение фазового сдвига по результатам интегрирования и с учетом всех сформированных сигналов. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 опорного напряжения, перемноЙ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„Я0„„1651227

А2 (51)5 G О1 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbtTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1430904 (21) 4404399/21 (22) 05.04.88 (46) 23.05.91. Бюп. № 19 (71) Красноярский политехнический институт (72) ф.В. Зандер и N,К.Чмых (53) 621.317. 77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1430904, кп. 6 01 R 25/00, 1986.

{54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗОВОГО

СДВИГА (57) Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано для измерения сдвига фаз сигналов, в составе которых присутствует п-я гармоника и постоянная составляющая, за малое время измерения, в том числе и за время измерения, меньшее периода сигнала, а также за время, на кратное периоду сигнала, с повышенной точностью и помехоустойчивостью. Цель изобретения — повынение точности измерения фазового сдвига при наличии в сигнале постоянной составляющей — достигается тем, что формируют и интегрируют измеряемый сигнал, формируют и интегрируют косинусную составляющую опорного сигнала и косинусную составляющую и-й гармониия опорного сигнала и определяют значение фазового сдвига по результатам интегрирования и с учетом всех сформированных сигналов. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 опорного напряжения, перемно1651227 ляет уменьшить погрешность измерения при существенном повышении быстродействия измерения за счет уменьшения

5 времени измерения. 4 ил.

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений, может быть использован.- для измерения сдвига фаз сигналов, в составе которых присутствует п-я гармоника и постоянная

15 составляющая, за малое время измерения, в том исле и за время измерения меньше периода сигнала > а и акже

".à время некратное периоду сигнала, с повышенной точностью и помехоустойчивостью,и является усовершенствова20 нием способа по основному авт.св.

N - 1430904.

Цель изобретения — повьппение точг ности измерения фазового сдвига при наличии в сигнале постоянной состав25 ( ляющей.

На фиг, 1 приведена с туктур ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — вариант схемы блока управления, на фиг. 3 — 30 вариант схемы генератора опорного напряжения; на фиг. 4 — временные диаграммы работы блока управления.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит генератор опор- 35 ного напряжения 1, перемножители

2-5, квадраторы 6-9, перемножип ели

10 и 11, интеграторы 12-24, вычислительный блок 25, индикатор 26, блок

27 управления, причем генератор 1 qp опорного напряжения выходом, являю— щимся выходом синусной составляющей опорного сигнала, подключен к первому входу перемножителя 2, к входу квадратора 6 и к первому входу пере10, выходом, являющимся выходом косинусной составляющей опорного сигнала, подключен к первому входу перемножителя 3, к входу квадратора 7, K TlepBoM+ Bxopj перемножите 0 ля 11 и к входу интегратора 23, вьтходом, являющимся выходом синусной составляющей и-й гармоники опорного сигнала,, Подключен к первому входу перемножителя 4, к входу квадратора

8 и к второму входу перемножйтеля 10, выходом, являюпц мся выходом косинусной составляющей и-й гармоники опорного сигнала, подключен к первому разом. жители 2-5, квадраторы 6-9, перемножители 10, 11, интеграторы 12-24, вычислительный блок 25, индикатор

26, блок 27 управления. Способ позвовходу перемножителя 5, к входу квадратора 9, к второму входу перемножителя 11 и к входу интегратора 24, вторые входы перемножителей 2-5 подключены к шине входа измеряемого сигнала, подключенной также к входу интегратора 12, выходы перемножителей 2-5 подключены к входам соответственно интеграторов 13-16, выходы квадраторов 6-9 подключены к входам соответственно интеграторов 17-20, выходы перемножителей 10 и 11 подключены к входам соответственно интеграторов 21-22, выходы интеграторов

12-24 подключены к входам вычислительного блока 25, выходом подключенного к индикатору 26.

Блок 27 управления содержит формирователь 28 импульса пуска, времязадаюший элемент 29 и формирователь 30 импульсов, последовательно соединенные между собой. Выходом блока 27 управления являются шины С1 и >, причем шина д является выходом времязадающего элемента 29, а шина g является выходом формирователя 30 импульсов. Нина g подключена к управляюшим входам генератора 1 опорного напряжения и интеграторов 12-24, а шина >подключена к управляющим входам интеграторов 12-24 и индикатора 26.

Генератор 1 опорного напряжения содержит тактовый генератор 31, вход которого подключен к выходу д блока

27 управления, четыре запоминающих устройства 32-35, входы которых нодключень| к выходу тактового генератора 31 и четыре цифроаналоговых преобразователя 36-39, входы которых подключены к соответствующим выходам запоминающих устройств 32-35, а выходы являются выходами синусной и косинусной составляющих опорного сигнала и синусной и косинусной составляющих п-й гармоники опорного сигнала генератора 1 опорного напряжения. !

Способ реализуется следующим об

12? 7 сс ставляюк!ие оп(рH01 О сигнала H сипуская и 1,((син5 сная сoc TRpFIHIвщие п-й гармоники опорк(г0 сигнала, пе5 ремножEIIHF IP межлу собой синусная сос тлв(1яю1(ая ОПОрн01.0 (.игклля и син5 сная составляю!!ая и-й гармоники опорH0I О ГHГ на(!а косинус на я сост» Вляи щая опорного сигнала и косикусная составляющая n — и гармоники Опорного с иг нала, I ((C H IIyc I(as(составляющая опорного сигнала, косинусная составляющая и-й гармоники опорного сигнала, а также измеряемый сигнал интегрируются в течение времени Т „. После окончания интегрирования результаты запо(((!каются на время Т, равное длител ь ности импульса с выхода АОрмир ователя импульсов 30 в блоке управления 27, поступающего II0 !ш!ке Ос на интеграторы 12 — 24 и индикатор 2б. (",игналы с В1(гс цов интеграторов 12-24, которые в течение действия импульса пс шине О постоянны во времени, подаются ка входы вычислительного блока, где происходит их преобразование в 1ц!(!лровую (?Орые и вычисление результата измерения по Аорм5:Ip.

) -у - — У x5 ) + ) (»)"- )Ó

I интегратор перемноженных измеряемого сигнала и сикусной составляющей опорного сигнала; интегратор перемноженкых измеряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала; „"O интегратор перемноженных измеряемогÎ сигнала и синусная составляющая п — и гармоники опорного сигнала; интегратор перемноженных изме- 45 ряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала; интегратор квацрата синусной составлйю1(!ей опорного сигнала, интегратор квадрата синусной . составляющей и-й гармоники опорного сигнала; интегратор перемноженных синускых составляюших опорного сигнала и и-й гармоники опор55 ног о сиг нала; (1 — интегратор косинусной составляющей опорного сигнала; где М—

Иомент на 1;!ла измерен(!я (Fop(IHp5 егся формирокате(!ем 28 импульса пуска блока 27 ут(ряв!!ения, работающего в ручном или автоматическом реха(меВремязадающий элемент 29 блока ?7 управления д!Ормирует импульс, равный по длительности времени измерения Т,„, который по !((ине Д подается на генератор 1 опорного напряжения, на управляющий вход тактового генератора 31 и на интеграторы 12-24. В течение времени интегрирования генератор 1 опорного напряжения Аормирует синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, которые подаются на перемножители -2 и 3, квадраторы 6 и 7. перемножители 10 и 11, интегратор 23, синусную и косинусную составляю!((ие и-й гармоники опорного сигнала, кото рые подаются на перемножители 4 и 5, квадраторы Я и 9, пере!:!ножители 10 и 11, интегратор 74. Перемноженные с измеряемым сигналом синусная и косинусная составляющие опорного сйгнала и синусная и косинусная составляющие и-й гармоники опорного сигнала, квадрированные синусная и косинусная

- Я " ) + (. (, ) - E 5 ) )+ — и!(гегратср квадрата косин; ской С 0C: ß -=(IFI YIIIP 11 (лп Ор НОГ О CHI кала; сХ(3 — интегратор квадрата косикусной составляющей и — и г ермо кики —:. ° опорного сиг нала; — интегратор перемноженкых косиH5"cHIIx составляю(ш!х Опорного сигнала и его и-й гармоники;

Л .л. интегратор косинуcкой составО ляющей и-й гармоники опорного сигнала; — интегратор измеряемого сигнала.

Г выхода BI!(IHcsIHT IH0! 0 блока 25 сигнал, яв!!яю!(яйся результатом измере1-;ия, поступает на инцика Ор 2б, который запоминает результа т на время действия импульса IIo шине и Отображает затем его до ококчак((я следующего и змер ения .

Техкико-экономический э(Мект настояшего: пособа заключается в R0çì0æFIîñти уменьшения погрешности измерения при существенном повышении (ь!Отродей1651227 ствия измерения за счет уменьшения времени измерения. Особенно это важно при измерении сдвига фаз сигналов на инфранизких частотах при времени измерения, меньшем периода сигнала.

При временах измеренйя„ меньпш х периода сигнала, при наличии в сигнале гармоник и постоянной составляющей измерение фазового сдвига известными способами становится фактически невозможным из-за больших погрешностей.

Для измерения с приемлемой точностью время измерения необходимо увеличить до значения, кратного периоду или полупериоду сигнала. Используя настоящий способ, время измерения, например, по сравнению с известным способом, можно уменьшить, как минимум, на о один-два порядка без существенного увеличения погрешности измерений.

Формула изобретения

Способ определения фазового сдвцга по авт.св. Р 1430904, о т л и ч а юшийся тем, что, с цедью повышения точности измерения и быстродействия при наличии в сигнале постоянной составляющей, формируют сигнал дополнительно интегрируя измеряI емый сигнал, и сигналы и », интегрируя соответственно косинусную с ос т авляющую опор ног о сиг нала и косинусную составляющую и-й гармоники опорного сигнала, затем по результатам интегрирования и с учетом всех сформированных сигналов определяют значение фазового сдвига по формуле »- д » р+ууy + g+ Яу» p%Q»)g

1651227

Составитель А. Старостина

Техред Корректор М. Самборская

Редактор Е. Папп

Заказ 2853 Тираж 414 Подписное

ВНИИПИ Госу; арствснного комитета по изобретениям и открьггиям при E ÊÍÒ СССР

113035, Мо< ква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101