Способ автоматизированного определения синфазности или противофазности двух сигналов произвольной формы

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля и определения параметров определения синфазности или противофазности двух анализируемых сигналов, например, для фазировки обмоток трансформаторов. Раскрыт способ автоматизированного определения синфазности или противофазности двух сигналов произвольной формы. Для реализации способа с помощью цифрового осциллографа в автоматическом режиме снимают осциллограммы сигналов, перемножают полученные значения в одни и те же моменты времени и определяют среднее значение массива произведений за заданный интервал времени. Для определения фазировки двух анализируемых сигналов произвольной формы достаточно учитывать только знак полученного среднего значения, при этом положительное значение соответствует синфазным сигналам, отрицательное значение соответствует противофазным сигналам. Степень синфазности определяется из отношения полученного среднего значения к произведению действующих значений исследуемых сигналов: чем ближе оно к +1 или -1, тем ближе синфазность или противофазность соответственно к идеальным. Техническим результатом является автоматизация определения и контроля синфазности или противофазности сигналов. 9 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля и определения параметров определения синфазности или противофазности двух анализируемых сигналов.

Известен способ определения сдвига фаз, в соответствии с которым перемножают два исследуемых сигнала, выделяют постоянную составляющую полученного от перемножения сигнала и измеряют величину напряжения этой постоянной составляющей, которая пропорциональна абсолютному значению фазового сдвига. Кофман Р., Дрискол Ф. Операционные усилители и линейные интегральные схемы. - М.: Мир, 1979. - С. 207-210. Данный способ принят в качестве прототипа.

На базе данного способа разработано множество методов измерения сдвига фаз, например патенты на изобретение RU 2419098, МПК G01R 25/00, 27.11.2010; RU 2264631, МПК G01R 25/00, 20.11.2005; RU 2247998, МПК G01R 25/00, G01R 21/133, G01R 19/00, 10.03.2005.

Недостатком указанных способов измерения сдвига фаз является их сложность при автоматизации, а также наличие дополнительной погрешности, связанной с переходом сдвига фаз с 360° на 0°.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа, обеспечивающего автоматический контроль и определение параметров синфазности или противофазности двух анализируемых сигналов произвольной формы.

Технический результат заключается в автоматизации контроля синфазности или противофазности двух анализируемых сигналов.

Технический результат достигается тем, что в способе автоматизированного определения синфазности или противофазности двух сигналов произвольной формы, с помощью цифрового осциллографа в автоматическом режиме снимают осциллограммы сигналов, перемножают полученные значения в одни и те же моменты времени, определяют среднее значение массива произведений за заданный интервал времени, учитывают только знак полученного среднего значения, при этом положительное значение соответствует синфазным сигналам, отрицательное значение соответствует противофазным сигналам, а близость отношения полученного среднего значения к произведению действующих значений исследуемых сигналов к плюс 1 или минус 1 является критерием близости к идеальной синфазности или противофазности соответственно.

Данный способ контроля синфазности или противофазности анализируемых сигналов основан на применении цифрового осциллографа и автоматических измерений двух сигналов произвольной формы, что позволяет без визуализации осциллограмм и вмешательства оператора, с приемлемой точностью автоматически определять и контролировать синфазность или противофазность анализируемых сигналов.

Исходя из частного случая прототипа для синусоидальных сигналов приведенных, постулируется общее соотношение

где Пф - параметр фазировки - среднее значение полученного перемножения сигналов;

- произведение среднеквадратических действующих значений амплитуд сигналов;

Θ - угол разности фаз двух сигналов.

В случае синфазности двух сигналов, среднее значение произведения их мгновенных амплитудных значений будет иметь знак «+», а в случае противофазности двух сигналов среднее значение произведения их мгновенных амплитудных значений будет иметь знак «-» (минус).

Знак определяется исходя из значений для синфазного сигнала угол Θ=0° (360°), cos 0°=cos 360°=+1; для противофазного сигнала угол Θ=180°, cos 180°=-1.

Изобретение иллюстрируется осциллограммами фиг. 1-9.

На фиг. 1, 2 представлены осциллограммы противофазных и синфазных сигналов, близких к идеальной синусоиде.

На фиг. 3 представлена осциллограмма противофазных сигналов с большими шумами и помехами.

На фиг. 4-7 представлены осциллограммы сигналов с различными искажениями.

На фиг. 8, 9 представлены осциллограммы с определением синфазности и противофазности двух сигналов при подаче Гауссова шума. Следует отметить, что при этом определяется близость синфазности или противофазности сигналов к идеальной, хоть значение ее погрешности возрастает. Определить синфазность или противофазность сигналов визуально в этом случае принципиально невозможно.

Из анализа осциллограмм с искажениями (фиг. 4-7) видно, что наиболее значима систематическая составляющая погрешности измерений на фиг. 5; случайная составляющая на фиг. 4, 6, 7; осциллограммы на фиг. 4, 7 отягощены погрешностью модуля изменения сдвига фаз 360°.

Результаты практически совпали, что подтверждает справедливость выражения (1) и предложенного способа.

Проведенные лабораторные испытания предлагаемого способа подтвердили его эффективность при контроле синфазности или противофазности даже для сигнала произвольной формы (включая Гауссов шум), что позволяет определить некоторое «эффективное» значение сдвига фаз по выражению (1).

Способ автоматизированного определения синфазности или противофазности двух сигналов произвольной формы, заключающийся в том, что с помощью цифрового осциллографа в автоматическом режиме снимают осциллограммы сигналов, перемножают полученные значения в одни и те же моменты времени, определяют среднее значение массива произведений за заданный интервал времени, отличающийся тем, что учитывают только знак полученного среднего значения, при этом положительное значение соответствует синфазным сигналам, отрицательное значение соответствует противофазным сигналам, а близость отношения полученного среднего значения к произведению действующих значений исследуемых сигналов к плюс 1 или минус 1 является критерием близости к идеальной синфазности или противофазности соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых электрических сигналов эквивалентно позиционному или модулярному представлению.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения отношения уровней и разности фаз двух гармонических сигналов. Заявлен способ измерения разности фаз и отношения уровней двух гармонических сигналов, согласно которому измеряют синхронно мгновенные значения двух сигналов через равные промежутки времени.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для задания фазового сдвига электрических сигналов, и может быть использовано в цифровых системах управления полупроводниковыми преобразователями.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фаз (радиальной скорости объекта) неэквидистантных когерентно-импульсных радиосигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного измерения доплеровской скорости летательных аппаратов.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения фазового сдвига фильтра низкой частоты синхронного детектора. Сущность изобретения состоит в двукратном измерении напряжения выходного сигнала U1, U2 детектора, получая первоначально значение U1 при модуле разности частот ωпр опорного и информационного сигналов, подаваемых на его входы, равной частоте, на которой необходимо определение фазового сдвига, а затем при изменении одной из входных частот до значения, соответствующего максимальному значению U2 выходного сигнала детектора, фиксируют модуль разности ωр подаваемых при этом на входы частот, с последующим расчетом фазового сдвига φ в соответствии с выражением Неравномерность Δ амплитудно-частотной характеристики детектора сигналов определяется в соответствии с выражением Технический результат заключается в повышении точности измерения фазового сдвига.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в радиотехнике, метрологии и других отраслях промышленности для прецизионного измерения приращений фазы или разности фаз пары сигналов и их изменения во времени.

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига как синусоидальных сигналов, так и последовательностей импульсов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фазы пассивных помех; может быть использовано в адаптивных устройствах режектирования пассивных помех для измерения тригонометрических функций (косинуса и синуса) текущих значений доплеровской фазы многочастотных пассивных помех.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фаз (радиальной скорости объекта) неэквидистантных когерентно-импульсных радиосигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного измерения доплеровской скорости летательных аппаратов.

Изобретение относится к радиотехнике. Способ заключается в том, что посредством двух АЦП и двух распределителей отсчетов сигналов на четные и нечетные из первого и второго сигналов формируют третий и четвертый сигналы путем задержки первого и второго сигналов на один фиксированный временной интервал, все произведения четных и нечетных сигналов, первую величину как разность произведения второго сигнала на третий и первого сигнала на четвертый, вторую величину как сумму произведения первого сигнала на второй и третьего сигнала на четвертый и оценку фазового сдвига между первым и вторым сигналами как арктангенс отношения усредненных по времени значений первой и второй величин.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фаз (радиальной скорости объекта) когерентных неэквидистантных импульсов на фоне шума и может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного измерения доплеровской скорости летательных аппаратов. Фазометр когерентных неэквидистантных импульсов содержит блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, ключ, блок вычисления модуля, пороговый блок, блок памяти, синхрогенератор, первый и второй двухканальные ключи, дополнительный блок усреднения, блок управления, дополнительный блок задержки, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный умножитель и дополнительный блок памяти, осуществляющие межпериодную обработку исходных отсчетов с целью однозначного измерения доплеровской (радиальной) скорости движущегося объекта. Технический результат - применение фазометра когерентных неэквидистантных импульсов позволяет получить требуемый диапазон однозначно измеряемых доплеровских скоростей при сохранении однозначного измерения дальности, что и является достигаемым техническим результатом. 10 ил.

Группа изобретений относится к измерениям параметров электросетей, в частности к определению фазоров напряжения и тока в электрической сети среднего напряжения точным образом без необходимости в усложненных датчиках, и к определению и мониторингу мощности, развиваемой каждым из проводников, с использованием средств, обычно имеющихся в электрических сетях среднего напряжения. Раскрыты способ и соответствующее устройство для мониторинга параметров электрической сети среднего напряжения, включая определение силы тока, напряжения и мощности каждой фазы для электрической сети среднего напряжения. Текущие параметры электрической сети среднего напряжения, то есть фазоры тока и напряжения, а также мощности, определяются на основе измерений, выполненных датчиками (12, 14, 16), обычно установленными в электрической сети (5, 7) на уровне трансформатора (8). Конкретно определение фазора напряжения на каждом проводнике электрической сети (5) среднего напряжения выполняется с помощью амплитуды, выведенной из измеренной в электрической сети (7) низкого напряжения, и фазового угла, измеренного в электрической сети (5) среднего напряжения. Составления пар между фазорами тока среднего напряжения, углом, измеренным на среднем напряжении и выведенной амплитудой низкого напряжения выполняются с помощью сравнения с коэффициентом мощности cos ϕ электрической сети. Технический результат заключается в обеспечении приемлемой точности измерений мощности без применения усложненных датчиков за счет измерений трехфазных напряжений и мощностей в подстанциях MV/LV с особенностью обращения к информации о напряжениях, измеренных на стороне LV. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предложен способ измерения фазовых сдвигов между двумя гармоническими сигналами одинаковой частоты, обеспечивающий высокую точность измерения за счет использования свойства симметрии гармонического напряжения. Он может быть использован при разработке измерителей фазовых сдвигов различных устройств высокочастотного и сверхвысокочастотного диапазонов. Сущность способа заключается в том, что в опорном канале задается время выборки, следующей непосредственно перед переходом напряжения через нуль, измеряется и запоминается напряжение, соответствующее этой выборке. Далее определяется время второй выборки, следующей сразу после перехода напряжения через нуль, соответствующее напряжению, равному с обратным знаком напряжению первой выборки. Время перехода напряжения опорного канала через нуль определяется как среднее арифметическое времени появления первой и второй выборок. Аналогично в измерительном канале задается время первой выборки, следующей непосредственно перед переходом напряжения через нуль, измеряется и запоминается напряжение, соответствующее этой выборке. Далее определяется время второй выборки, следующей сразу после перехода напряжения через нуль, соответствующее напряжению, равному с обратным знаком напряжению первой выборки. Время перехода напряжения измерительного канала через нуль определяется как среднее арифметическое времени появления первой и второй выборок. Искомый фазовый сдвиг между двумя гармоническими сигналами одинаковой частоты определяется как разность между временем перехода через нуль напряжений измерительного и опорного каналов, умноженная на круговую частоту исследуемых сигналов. Технический результат - повышение точности определения фазовых сдвигов между двумя гармоническими сигналами одинаковой частоты. 3 ил.

Изобретение относится к оптике, фотонике и другим областям физики, в которых значимой является задача измерения разности фаз двух сигналов, в частности при измерении расстояний в дальнометрических системах, системах связи, при определении геометрических параметров объектов и т.п. Заявляемый способ измерения разности фаз двух квазигармонических сигналов основан на измерении амплитуд трех сигналов: двух исходных сигналов, фазовый сдвиг которых измеряется, и третьего сигнала, формируемого как сумма двух исходных сигналов. Исходные не искаженные шумом значения этих амплитуд оцениваются известными методами анализа райсовских данных, например, предложенными в патентах РФ 2555501, 2556318, 2556319. Амплитуды трех анализируемых сигналов формируют треугольник, что позволяет рассчитать искомую разность фаз двух сигналов из простых геометрических соображений. Технический результат состоит в существенном упрощении процедуры расчета фазового сдвига двух квазигармонических сигналов и обеспечении высокой точности измерений.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля и определения параметров определения синфазности или противофазности двух анализируемых сигналов, например, для фазировки обмоток трансформаторов. Раскрыт способ автоматизированного определения синфазности или противофазности двух сигналов произвольной формы. Для реализации способа с помощью цифрового осциллографа в автоматическом режиме снимают осциллограммы сигналов, перемножают полученные значения в одни и те же моменты времени и определяют среднее значение массива произведений за заданный интервал времени. Для определения фазировки двух анализируемых сигналов произвольной формы достаточно учитывать только знак полученного среднего значения, при этом положительное значение соответствует синфазным сигналам, отрицательное значение соответствует противофазным сигналам. Степень синфазности определяется из отношения полученного среднего значения к произведению действующих значений исследуемых сигналов: чем ближе оно к +1 или -1, тем ближе синфазность или противофазность соответственно к идеальным. Техническим результатом является автоматизация определения и контроля синфазности или противофазности сигналов. 9 ил.

Наверх