Способ измерения разности фаз

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнаяистических

Рескублнк

<и1991326 (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.07. 79 (21) 2788931/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 2 301Я 3. Бюллетень № 3

Р М g+ з

G 01 R 25/00

Государствеииый комитет

СС.С Р по делам изобретеиий и открытий (33) УДК 621,317,77 (088.8) Дата опубликования описания 2301,83 (72) Автор изобретения

1 i !

Киевский ордена Ленина политехнический институт"---.. им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции

Л.Д.Огороднийчук (71) Заявитель (54) СПОСОЙ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ

Изобретение относится к радйоизмерениям и, в частности, может быть исполвзовано в приборостроении для измерения разности фаз..

Известен способ измерения разности фаз между. двумя сравниваемыми сигналавя, согласно которому из сравниваевих сигналов формируют два квадратурных найряжения (1 ).

Недостаток его - невысокая точность.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет-, ся способ измерения разности фаз, состоящий в том, что из сравниваевых сигналов формируют два напряжения, . пропорциональные произведению амплитуд сравниваеьых сигналов и соответственно синусу и косинусу разности фаз, которые образуют первую нару напряжений, а также формируют третье напряжение, пропорциональное тангенсу или котангенсу разности фаз, по которому измеряют разность фаз (23.

Недостатками этого способа являются нелинейность шкалы и большие погрешности измерений.

Цель изобретения - повышение линейности и точности измерения.. поставленная цель достигается тем, что,. согласно способу измерения разности фаз, заключающемуся в том, что формируют пеРвое и второе напряжение, пропорциональные произведению амплитуд и соответственно синусу и кбснну» су разности фаз сравниваемых сигналов а также третье напряжение, пропорцио10 нальное тангенсу или котангенсу разности фаз, формируют четвертое напряжение, пропорциональное произведению амплитуд сравниваемых сигналов, которым нормируют первое либо второе напряжение, полученное пятое напряжение

1з усиливают -и суммируют с третьим -напря - жением, а полученное напряжение при- .нимают в качестве разности фаэ.

Кроме того, усиление пятого напря+ 4ф

20. жения изменяют по з.акону Йо =

Ф зьЧ- 9 где йо - коэффициент усиленйя, — разность фаз.

На чертеже показана структурная схема фазометра, реализующего предлагаеияй способ.

Схема содержит фазовый детектор (ФД) 1, нормюрукщие блоки 2 н 3, сравниваюший элемент 4, делитель 5, усиЪиитель 6, сумматор 7 и индикатор 8.

Входами фаэометра являются входы ФД1.

991326

Два сравниваемых сигнала одной частоты, разность фаз между которыми необходимо измерять, подают на .входе фазометра. После их детектирования на выходах ФД 1 выделяют два напряжения, пропорциональные произве- 5 дению амплитуд Е„, Е сравниваемых си гналов и соответ ст ве нно синусу и косинусу разности фаз Ч, т.е.

V„= СЕ„Е Юо, О =СЕ1Е соэ Р, (1) и(2) 1О р (tgV) l (s in%- q) (9) Формула изобретения

1. Способ измерения разности фаз, заключающийся в том, что форМируют первое и второе напряжение, пропорциональные произведению амплитуд и соответственно синусу и косинусу разности фаз сравниваемых сигналов, а таккоторые образуют первую пару напряжений. В формулах (1) и (2) С вЂ” коэффициент пропорциональности.

Формируют третье напряжение 35

U3=tg < или 0>=ctg 9, (За,б) а также четвертое напряжение

0, =С Е1 Е2 (4)

Первую пару напряжений (1) и (2)

20 нормируют напряжением (а ) в нормирующих устройствах 2 и 3. На их выходах получают вторую пару напряжений:

U>=s in Ч и 06=cps 4 . (5) и (6) 25

Известно, что самая высокая лиейност ь з ави симо стей (3 ) имеет ме с,то в области точек пересечения ими оси разности фаз. Это свойство используют при измерениях: напряжение -ЗО (За) используют для индикации разности фаз на участках шкалы 2К ° 90<, а напряжение (Зб) — на участках шкалы (2К+1)90< + 45", (К= О, 1, 2, ...). При этом входящие в формулу (3) тригоно- З5 метрические функции изменяются в одинаковых пределах < 1. Учет знаков напряжений (1), (2) или (5), (6) позволяет измерять разность фаз в пределах 0-360 о. 40

Напряжение (3) формируют из первой (1), (2) или второй (5), (6) пар напряжений. Для этого напряжения одной пары сравнивают между, собой и по наперед заданному их отношению, 45 превышающему единицу, выбирают меньшее напряжение первой пары, которое используют в качестве делимого, а другое напряжение этой х<е пары - в качестве делителя. Причем, соответствующее напряжение второй пары также считают выбранным.

Выбор меньшего напряжения по наперед заданному неравенству соответствует Расширению шкалы измерений, например, на 5-10<, что обеспечивает уменьшение числа операций над напряжениями и искдючает потерю информации.

Выбор меньшего напряжения можно производить и по третьему напряжению (3)

Дпя этого формируют опорное напряже« ние, сравнивают с ним напряжение (3 ) и по наперед заданному их отношению выбирают меньщее напряжение первой пары. Соответствующее напряжение второй пары считают выбранным.

Выбранное меныаее напряжение поступает из сравнивающего элемента 4 на вход усилителя 6, а также на вход

"Делимое", а второе напряжение — на вход "Делитель" делителя S. В нем выполняется операция деления напряжений и на его выходе получают напряжение частного <,3)). Оно поступает на один .вход сумматора 7, на второй вход которого поступает усиленное в И раз напряжение (Up =NB!и 4 или 07=Ncos f (7а,б) из усилителя 6. После суммирования получают напряжение

U8 = 03+ 0 . (8)

Зависимость между измеряемой разностью фаз и напряжением (8) линейна с высокой степенью точности.

Поэтому напряжение (8) принимают в .качестве разности фаз и используют для ее индикации в индикаторе 8.

Возможны два основных режима измерений.

1. Коэффициент усиления перед измерениями фиксируют и при измерении не изменяют. При N=2,6 нелинейность шкалы в точках, соответствующих значениям разности фаз 10, 45О и 50О соответственно составляет 0,08%, 0,39% и 1,33%, что дает выигрыш в линейности по сравнению с известным способом в 13,5, 69,8 и 28,43 раз, а следовательно, и обеспечивает повышение точности измерений. При этом обеспечивается повышение чувствительности в N+1 раз на всей шкале.

2. Коэффициент усиления в процессе измерений изменяют в зависимости от значения разности фаз в соответствии с условием при выполнении которого обеспечивается полная линейность характеристики, расширение шкалы по крайней мере до

+ 89О и существенное повышение точности. Для обеспечения размера шкалы

+45 и+89О требуется изменять коэффи- циент усиления соответственно в пределах 2-3 и 2-100. Существенное расширение шкалы позволяет упростить обработку напряжений и индикацию разности фаз.

Простота схемной реализации способа обусловливает получение существенного экономического эффекта.

991326

М Ф.

"о= э п РСоставитель ;В.Рябцев

Редактор А.Козориз Техред Е.Харитончик

Корректор N.Êîñòà

Заказ 124/62 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул .Проектная, 4 же третье напряжение, пропорциональное тангенсу или котангенсу разности фаз, отличаюцийся тем, что, с целью повышения линейности и точности, формируют четвертое напряжение, пропорциональное произведению амплитуд сравниваемых сигналов, которым нормируют первое либо второе напряжение, полученное пятое напряжение усиливают и суммируют с третьим напряжением, а полученное напряжение принимают в качестве разности фаз.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что усиленйе пятого напряжения изменяют по закону

5 где Ч вЂ” разность фаз; йз — коэффициент усиления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Авторское свидетельство СССР Р 659985, кл. G 03 R 25/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 176614, кл. G 0 1 R 25/00, 1965.