Способ преобразования фазового сдвига двух квазигармонических сигналов в цифровой код

 

Союз Соаетсммк

Соилалмстммескмк

Республик (у) дополнительное к авт. свил.ву (22) Заявлено 01.12.72(2l) 1854124/18-21 е присоединением заявки И— (23) Приоритет—

Н ОЗ К 13/02

Гасударетеиивй кианг

СССР в делам азебретещй, я еткамтнй

Опубликовано 25.07. 796юллетеиь М 27 (53) УДК 681.325 (088.8)

Дата опубликования описания 28.07.79 (72) Автор изобретения

Л. К. Чумак (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФАЗОЙОГО СДВИГА

ДВУХ КВАЗИГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится. к измеритель« ной технике и может быть использовано в фазоизмерительной технике при преобра

; эоваиии и кодировании фазовой информации.

Известен способ измерения фазового сдвига путем фиксировании точек перехо .да через ноль и подсчета сдвига мэяцф этими точками.

Недостатком его является сравнительно низкая точность измерения $1).

Известен способ преобразования фазового сдвига в цифровой код двух ква зигармонических сигналов с компенса цией погрешности, вносимой четными гар мониками (2j. Способ основан на допол нительном формировании временного ин

t5 тервала, противоположного основнойу . преобразованию, отсчету и суммирова нию счетных импульсов в этих интерва лах. Точность преобразования низка, так как способ позволяет получать только усредненные результаты. Величина пог решности зависит не только от усреднения, но и от частоты счетных импульсов,l при этом верхняя граница частотного диапазона входных сигналов должна быть, как минимум; на порядок ниже частоты счетных импульсов.

Цель изобретения - повышение точности дреобразования фазового сдвига в цифровой код.

Поставленная цель достигается тем, что при преобразовании фазового сдвига двух кваэигармонических сигналов в цифровой код путем фиксирования точек перехода этих сигналов через ноль и отсчета счетных импульсов вспомогательного генератора, в каждом канале квазигармонический сигнал суммируют с напряжением постоянного тока, уровень которого пропорционален коду временного интервала от середины периода квазигармонического сигнала до ближайшей точки перехо- . да этого сигнала через ноль, затем в . каждом канале кодируют временной интервал между второй точкой переходя квазигармонического сигнала и ближайший к нему точкой перехода этого сиг675596 нала через уровень напряжения постоянного тока.

Способ осуществляется в два этапа:

Этап введения цополнительного временного интервала и вывоц математической зависимости между величиной этого интервала и погрешностями фазового сдви га, обусловленного гармониками; и этап получения цифровых кодов вспомогательного временного интервала и погрешнос- 10 тей.

На фиг. 1 графически изображена по-; ловина периода квазигармонического сигнала, первая гармоника (кривая 1) и 15 вторая гармоника (кривая 2}, а кривая

3 - собственная половина периода этого сигнала.

На чертежах принятыследующие обозна чения: величина t периода входных сигналов, 20 амплитуда А первой гармоники, амплиту ца В второй гармоники, P L фазовый сдвиг Ч между первой и второй гармониками.

40 (1) (2) Эти обозначения вводятся для полу чения общих математических зависимостей. Переход квазигармонической кривой о

3 в точке F (О ) от "-" к "+" отличается от соответствующей точки кривой 1 на угол 4, переход от "+ к в о точке E (180 ) отличается на угол Р.

При определении одной иэ этих величин можно соответственно компенсировать или внести поправку в конечные результаты преобразования фазового сдвига (гдес(, Щ Р погрешности фазы).

Введем вспомогательные временные интервалы: = 1 Е точка L соответствует середи "не периода квазигармонического сигнала = (00 для первой гармониТ L ки представленной на фиг. 2 ). Величина В всегда будет существовать при наличии четных гармоник в основном сигнале. С помощью цифроаналогового преобразования кода величины 8 получаем соответствующий уровень напряжения постоянного тока U

Суммируем И с квазигармоческим сигналом и после суммирования по признаку перехода кривой 3 от -" к + в

t точке К получаем второй дополнитель-

I ный интервал ЕИ " Р (точки К и K no

4 времени ицентичны). Далее иэ графика, приведенного а фиг. 2, следует

t, P Р=АйиХ, FF"--Ь|4 И-(), < =

= 6sin. K(V+p) ЕЕ"= > < p

K K=NhA Kl6 As4af+ «> |(+3 ), < (,=),р +(.ц =Дюж (ice 8(v-О.

Исходя иэ равенства ординат кривых:

1, и 2.в точках перехода кривой 3 через ноль (ГУ Р("и Е Е ж. ЕЕ, а также равенства ординат кривой 3 в точках и М, принимая К = у, записываем

Р 8 равенства

Sin.2 = Квап 2 (Ч-А)., (3)

S P = Ns <2(Ч-Я), (4-) ,З п, у+ Квж ЕИ+ ).= 81rak+ КЕ п. Е(Ч - (). (Я

Система уравнений (1), (2), (3), (4) и (5) позволяет найти величины и Р (6) ч А

Полагая величины О и Ф известными, с учетом 8 J+P, можно определить одно из неизвестных. Для того, чтобы ограничиться простыми арифметическими действиями, находим вначале отношение

4= = — и затем 8=4,+(А= С(4+С)х,(С

Р А

„,„. Я (7)

Для иллюстрации общности полученных результатов сведем решение этой системы к решению системы алгебраическихуравнений.

o ..

Известно, что для углов до 5 величину синуса угла можно заменить величиной угла. После замены уравнения (Э), (4), и (5) получат выражения

4= КГ.(v-x), (8) р (+Я4, (9) у «62(y+y)= X+K&.H- (), (,О) исключая неизвестное Ц, получим .((i) =У(1-аК), (11) у (2K+i) =A(3 -P.к), разделим выражение (11) на выражение (12) „получим (=P8 (13)

Иэ выражения (1) и (2) .(=а-р = Ч =А подставляя значения уравнений (14) и (15) в (13), получим (6).

Графическое решение системы уравнений с одним из вариантов числовых значений приведено на чертеже.

675596

На фиг. 2,б показана последовательность импульсов с периодом Т (в соответствующем масштабе). Импульсы, привязанные в точке Р, (для наглядности) показаны положительными, 11мпульсы, привязанные в точке E — отрицательными. На фиг. 2, в дана последовательность импульсов вспомогательного генератора (ВГ) с периодом Т (величина

Т близка к T). В этом случае периоди- 10 чески (точки 1 и 5) происходят совпадения импульсов этих последовательностей. Период состоит из tt импульсов ВГ.

При наличии величины о будут происходить совпадения в точке 2. Е(ифровой эквивалент величиныоопределяется, исходя из равенства двух временных интервалов между точками 1, 2 и точками

1, 3. Из фиг. 2, а, б следует

20 (-1)т $.3= ò,,,Т, =,Т- ZZK ) (16) (17) Способ преобразования фазового сдви» га двух квазигармонических сигналов в цифровой код путем фиксирования точек перехода этих сигналов через ноль и отсчета счетных импульсов вспомогательного генератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобрасования фазового сдвига в цифровой код, в каждом канале квазигармонический сигнал суммируют с напряжением постоянного тока, уровень которого пропорционален коду временного интервала, от середины периода квазигармонического сигнала до ближайшей точки перехода этого сигнала через ноль, затем в каждом канале кодируют временной интервал между второй точкой перехода квазигар3 =ЗЛО (21) из выражений (16) и (17) получим

25 (n,- > (т-т,>= 8.

Умножим обе части выражения (18) на

)с

Р т-т, получим (20)

30 (я,-n)т, -р3

Из выражения (20) следует, что величи на 3, умноженная eaP - раз, равна числу (д1 - ) периодов В Г Т, где 1L - число импульсов ВГ между соседними совпадениями последовательности ВГ с последовательностью, содержащей В ; и, - число импульсов определяющих

Т 40

1 чае идеальной синусоиды (первой гармоники (т. е. б = О).

Величина tt.g находится, как у =й1. т(Величина ta .является цифровым эквивалентом коэффициента умножениями и определяется из уравления (19).

Таким образом, величина д определяется, как

8-т-"- — " =т "-"

I tl+ 5 т1

50 или в угловых величинах

Аналогичным образом относительно точек

1, 4 и 1, 5 выводится зависимость 55 ф г Т, ич ю или в угловых величинах

+ = 360 (22) 6

Соответственно цифровые эквивален г1,1 величин о и Я равны

3 = tLr,, (23)

Т = и г . (24)

Как следует из выражений (23) и (24) „

f числа F и < выражены в одном коде и поэтому с кодамй этих в ичин можно производить любые действия. Исходя из выражения (7), ° можно получить цифровой эквивалент погрешности с(в точке перехода квазигармонического сигнала о

1 через О . Аналогично находится величи;на oL для второго канада квазигармонического сигнала. Эти поправки затем

:,суммируются с основным преобразованием фазового сдвига между двумя входными сигналами. Кодирование фазового сдвига между двумя сигналами происходит аналогично кодированию угла Ф, т. е. определяется число имцульсов ВГ между ,соседними совпадениями импульсов ВГ с цосдедовательностью импульсов, сформированных на обоих квазигармонических сигналах. Так как кодирование погрешностей и основного фазового сдвига происходит с помощью одного и того же генератора, то окончательный результат определяем по формуле

ЯЩ 1. и

Ч „.(г2 %i+ t p)i е Ж где а цифровой эквивалент преобразо . ванин фазового сдвига;

n!r- между двумя сигналами;

a1 - цифровой эквивалент 1 первого канала; т - цифровой эквивалент 4 второго канала.

Формула изобретения

675596

1;; i

Составитель Д. Голубович

Редактор H. Разумова Тахред М. Келемеш Корректор В. Синицкая

Заказ 4343/50 Тираж 1059 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 монического сигнала через ноль и ближайшей к нему: точкой перехода этого

"" "Сйт йала через уровень напряжения постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шляндин В. М. Цифровые электроизмерительные приборы. М„Энергия., 1972, с. 130-131

2. Авторское свидетельство СССР

% 227721, кл. & 01 Р. 25/08.

1 О. 1 0.67.