Устройство для определения соотношения фаз двух синусоидальных сигналов

 

Использование: область измерительной техники , определение соотношений фаз двух синусоидальных сигналов. Сущность изобретения устройство содержит блок деления 1. дифференцирующее устройство 2, блок регистрации 3 2 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф с,, 1

1 б

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и т<щариым знакам (21) 5051966/21 (22) 14.07.92 (46) 15.10.93 Бкм Na 37-38 (76) Кепехсаев Борис Георгиевич (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ ФАЗ ДВУХ СИНУСОИДАЛЬНЫХ (в) 3Ш (1ц ЛШ.4(6С3 (51) СИГНАЛОВ (57) Использование: область измерительной техниel определение соотношене фаз двух синусоидальных сипанов. Сущность изобретения: устройство содержит блок деления 1, дифференцирующее устройство 2, блок регистрации 3 2 ил.

2001409

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения соотношения фаз двух синусоидальных сигналов. в частности к устройствам определения знака разности фаз сигналов, в частности к устройствам определения знака разности фаз сигналов напряжения или тока одной частоты, и предназначено для преимущественного использования в прецизионных устройствах, сохраняющих высокую точность определения знака при малых или близких 90О, 180 абсолютных значениях этой разности фаз в инфраниэкочастотном диапазоне, когда амплитуды сигналов могут различаться между собой и меняться в широких пределах.

Известны различные устройства определения соотношения фаз двух синусоид":ëüíûõ сигналов при измерениях сдвигов фаэ, Такие устройства характеризуются значительной сложностьlo иэ-эа большого количества вспомогательных блоков, использующихся для формирования дополнительных импульсов в определенные Мо менты времени, сравнения временных интсрвалов, определения коэффициентов л одул ции, корреляции и осуществления других функциональных преобразований.

Кроме трудностей по изготовлению возникают погрешности определения знака разо ности ;.э при малых сдвигах и близких 90, 80 их абсолютных значений, а также при малой амплитуде хотя бы одного иэ сигналов, частота которых лежит в инфранизкочастотном диапазоне, В указанных условиях погрешность становится значительной иэ-за гого, что на инфранизких частотах существенно уменьшастся скорость изменения сигналов и время срабатывания пороговых устройств становится неоднозначным, особенно при малых значениях амплитуд (или амплитуды хотя бы одного из сигналов) и разности фаз, кратных 90, при этом длительности формируемых дополнительных импульсов имеют значительный разброс, что также увеличивает погрешность измерения знака разности фаэ.

Известно устройство (4), содержащее основные и дополнительные формирователи, два триггера и логические элементы ИНЕ.

Устройство характеризуется недостаточной очностью измерения разности фаэ при малых амплитудах сигналов а инфраíизкочастотном диапазоне при значенияx сдвигов фаз близких и кратных 90"

Известно устроиство, основанное на измер .чии фазового сдвига с помощью циф5

55 ровых кодов, содержащее три формирователя импульсов, подключенных к трем входам устройства. два иэ которых — сигнальные, а третий — опсрный. счетчик импульсов, генератор. регистры и блок сравнения, подключенный к выходу устройства.

Недостатком устройства является значительное возрастание погрешности измерения при малых амплитудах исследуемых сигналов инфранизкочастотной области и особенно при значениях разности фаз между ними, близких к нулю или кратных 90О, Этот недостаток свойственен всем устройствам порогового типа, принцип работы которых основан на сравнении исследуемого напряжения с порогом, и погрешность обусловлена неопределенностью времени срабатывания соответствующих блоков устройства при работе в указанных условиях.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по большему количеству сходных существенных признаков является устройство для определения соотношения фаэ двух синусоидальных сигналов (6), содержащее интегрирующее устройство, дифферен цирующее устройство, умножитель и регистрирующее устройство — нуль орган или компаратор, Входные сигналы соответственно интегрируются, дифференцируются, после чего перемножаются и поступают на регистрирующее устройство. которое, имеет на выходе сигнал, равный нулю при соотношениях фаэ между синусоидальными сигналами 0 или 180О, Устройство довольно простое, однако имеет погрешности при уменьшении амплитуды исследуемых сигналов. Кроме того, устройство не определяет знака разности фаз между сигналами.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства при сохранении его простоты.

Цель достигается тем, что устройство для определения соотношения фаз двух синусоидальных сигналов, содержащее дифференцирующее устройство и блок регистрации, выход которого является выходом устройства, дополнительно содержит блок деления, причем два входа блока деления — один для сигнала-делимого, другой для сигнала-делителя, подключены к двум входам устройства, последовательно с блоком деления соединены дифференцирующее устройство и блок регистрации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит блок деления 1, дифференцирующее устройство 2, блок регистрации 3.

2001409

25

Два входа блока деления 1 подключены к двум сигнальным входам устройства — отмечены сигналами 0,(). Uy(t) на фиг. 1. Выход блока деления 1 подключен к входу дифференцирующего устройства 2. выход которого. в свою очередь, подключен к входу блока регистрации 3.

Устройство работает следующим образом. Синусоидальные сигналы U<(t) и 0У(1) поступают на два входа блока деления 1 и одно из них, например. Ux(t) является делимым, а второе Uy(t) — делителем, Частное от деления исследуемых сигналов, равное напряжению Ut, представляет собой периодическую функцию. изменяющуюся по закону, близкому "к тангенсу" или

"котангенсу", и в зависимости от знака разности фаз исходных сигналов будет представлять собой либо убывающую функцию на каждом полупериоде Т сигнала-делителя

Uy(t), как на фиг. 2 для положительной разности фаз, либо возрастающую функцию для отрицательной разности фаэ. Приближенность зависимостей обусловлена тем, что в начале и конце каждого полупериода функции будут иметь не бесконечные, а некоторое конечное значение А, Сигнал-напряжение Ui поступает на дифференцирующее устройство 2, которое дифференцирует сигнал, и на выходе дифференцирующего устройства 2 получают сигналы — импульсы напряжений Uz определенной полярности, определяемой видом сигнала U>, т.е. получают последовательность импульсов положительной полярности, если сигнал-делимое опережает по фазе сигнал-делителя (U> имеет вид котангенса), или получают последовательность отрицательных импульсов, если сигнал-делимое отстает от сигнала-делителя по фазе (U1 имеет вид тангенса).

Таким-образом, на вход блока регистрации 3 поступает последовательность импульсов, полярность которых определяется знаком разности фаэ исследуемых сигнаФормула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ

ФАЗ ДВУХ СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, СОдержащее дифференцирующее устройство и блок регенерации, выход которого является выходом устройства. отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок лов. Блок регистрации 3 может представлять собой или компаратор, или интегрирующий вольтметр, или какое другов устройство, имеющий выходной сигнал для сопряжения с другими устройствами или другую необходимую индикацию,, Информация о знаке разности фазы нужна либо в устройствах измерения фазы, и тогда полученные последовательности преобразуют в управляющие импульсы для общей измерительной схемы, либо этв информация необходима при самостоятель ной регистрации, в этом случае полярность последовательности импульса может быть определена, например, с помощью стрелочного прибора с нулем по середине шкалы или при цифровой регистрации зти последовательности могут быть использованы как логические управляющие импульсы, Заявляемое устройство выполнено на стандартных элементах: блок деления 1 выполнен четырехквадратным (7а), так как на него поступают сигналы разной полярности и изменяющиеся во времени. Дифференцирующее устройство 2 приведено в (76), в блок регистрации в виде компаратора приведен в (7в), (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1138760, кл, G 01 R 25/00, 1984.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 1503025, кл. G 01 R 25/00, 1989.

3, Авторское свидетельство СССР

N . 1503026, кл. 6 01 R 25/00. 1989, 4. Авторское свидетельство СССР

М 1195275, кл, 6 01 R 25/00, 1986.

5. Авторское свидетельство СССР

N 1167524, кл. G 01 R 25/00, 1985.

6. Авторское свидетельство СССР

N. 256865, кл. G 01 R 25/00, 1973.

7. А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. Применение прецизионных аналоговых А С. M: Сов. радио, 1980: а/с 96-97. б/с.

96-97. с. 82-84, B/c.168. деления. причем два входа блока деленияодин для сигнала-делимого, другой для сигнала-делителя, подключены к двум входам устройства, последовательно с блоком деления соединены дифференцирующее устройство и блок регистрации.

2001409

Составитель С.Чернякова

Редактор В,Трубченко Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 3127

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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