DE1067925B

DE1067925B - Method and device for measuring phase shifts

Info

Publication number: DE1067925B
Application number: DENDAT1067925D
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Current assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Publication date: 1959-10-29

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der relativen Phasenverschiebung zweier Wechselspannungen gleicher Frequenz.The invention relates to a method for measuring the relative phase shift of two AC voltages of the same frequency.

Es ist bereits ein Meßverfahren dieser Art bekannt, bei dem die eine Wechselspannung als Bezugsspannung dient und die relative Phasenverschiebung durch Zusammensetzung der beiden Eingangsspannungen zu einer Ausgangsspannung gemessen wird, deren Größe von der Phasenverschiebung abhängt, wobei die Phasenlage der Bezugsspannung so eingestellt wird, daß die Ausgangsspannung einen bestimmten Wert annimmt. Die eingestellte Phasenlage ist dann ein Maß für die gesuchte Phasenverschiebung. Bei dem bekannten Verfahren bleiben nach der Überlagerung jedoch die Wechselkomponenten in der Ausgangsspannung, so daß es nicht möglich ist, eine unmodulierte Spannung mit einer amplitudenmodulierten Spannung zu vergleichen, weil sonst die Amplitudenänderung das Maßverhältnis fälschen würde.A measuring method of this type is already known in which an alternating voltage is used as the reference voltage serves and the relative phase shift by combining the two input voltages into one Output voltage is measured, the size of which depends on the phase shift, the phase position of the Reference voltage is set so that the output voltage assumes a certain value. The set The phase position is then a measure of the phase shift sought. In the known method however, the alternating components remain in the output voltage after the superposition, so that it is not it is possible to compare an unmodulated voltage with an amplitude-modulated voltage because otherwise the change in amplitude would falsify the dimensional ratio.

Die mit der Bezugsspannung zu vergleichende Spannung mit der unbekannten Phasenverschiebung kann vor dem Vergleich einen Kanal durchlaufen haben, in welchem Störspannungen, verschiedene Übergangserscheinungen usw. auftreten. Es kann auch durch eine Siebschaltung hindurchgegangen sein, wobei es schon vorher mit Geräuschanteilen behaftet gewesen sein kann. Auch hierbei sind Verzerrungen und Störungen unvermeidlich. ■ Die Messung der Phasenverschiebung muß aber von derartigen Behinderungen befreit werden. Die einfache Bildung des Produkts einer einfachen Wechselspannung und einer mit Störgeräuschen behafteten Spannung könnte die Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit nicht beseitigen, so daß das Meßergebnis hier mit Fehlern behaftet sein muß und zeitlich schwankende Resultate liefert.The voltage to be compared with the reference voltage with the unknown phase shift can be used before the Comparison have passed through a channel in which interference voltages, different transition phenomena etc. occur. It can also have passed through a filter circuit, whereby it was previously with May have been affected by noise. Here, too, distortions and interference are inevitable. ■ The measurement of the phase shift must, however, be freed from such hindrances. The easy one Formation of the product of a simple alternating voltage and a voltage afflicted with noise could not eliminate the impairment of the measurement accuracy, so that the measurement result here with errors must be afflicted and deliver results that vary over time.

Das Hauptziel der Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zu schaffen, das im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren eine Messung der Phasenverschiebung mit hoher Genauigkeit auch beim Vorhandensein von kräftigen Störgeräuschen gestattet.The main object of the invention is now to provide an improved method that, in contrast in addition to the known method, a measurement of the phase shift with high accuracy even if it is present strong background noises permitted.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ausgangsspannung durch Korrelation, d. h. periodische Integration des Produkts der beiden zu vergleichenden Spannungen gewonnen wird, wobei die Dauer des Integrationsvorganges lang gegen die halbe Schwingungsperiode der Eingangsspannungen, aber kurz gegen die gesamte Meßdauer ist.According to the invention this is achieved in that the output voltage by correlation, i. H. periodic Integration of the product of the two voltages to be compared is obtained, the duration of the Integration process long against half the oscillation period of the input voltages, but short against the total measurement time.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die genannten Nachteile zum größten Teil vermieden. Durch die Integration werden die Komponenten mit der doppelten Kreisfrequenz unterdrückt, d. h. aber, daß die Messung der Phasenverschiebung unabhängig von der Kreisfrequenz der Spannungen selbst ist. Während man bisher die beiden vergleichenden Spannungen einfach Verfahren und Vorrichtung zur Messung von PhasenverschiebungenThe above-mentioned disadvantages are for the most part avoided with the method according to the invention. By the integration, the components with twice the angular frequency are suppressed, d. H. but that the Measurement of the phase shift is independent of the angular frequency of the voltages themselves. While one so far the two comparing voltages simply method and device for measurement of phase shifts

Anmelder:Applicant:

Societe d'Electronique et d'Automatisme, Courbevoie, Seine (Frankreich)Societe d'Electronique et d'Automatisme, Courbevoie, Seine (France)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 aRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prinz, patent attorney,
Munich-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 9. März 1955Claimed priority:
France 9 March 1955

überlagert hat, wird erfindungsgemäß das an sichhas superimposed, according to the invention that per se

a5 bekannte Korrelationsverfahren gemäß Abb. 6 des Aufsatzes in der Zeitschrift .».'Archiv der elektrischen Übertragung«, 1953, auf den Seiten 501 bis 504 und 531 bis 536 erstmals zur Phasenmessung herangezogen. Das Korrelationsverfahren hat bekanntlich den Vorteil, daß auch aus einer durch Störungen fast völlig verdeckten Empfangsspannung noch die gesuchte Wechselspannung von bestimmter Frequenz herausgefunden werden kann.a5 known correlation method according to Fig. 6 of the article in the magazine. ». 'Archive of electrical transmission«, 1953, on pages 501 to 504 and 531 to 536, used for the first time for phase measurement. The correlation method As is well known, it has the advantage that even one that is almost completely hidden by interference Received voltage still the searched AC voltage of a certain frequency can be found.

Auch eine Automatisierung der Messung derart, daßAlso an automation of the measurement in such a way that

jede Änderung der relativen Phasenverschiebung getrennt angezeigt wird, ist bei dem erfmdungsgemäßen Verfahren leicht möglich. Gemäß einer Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen Verfahrens wird die Einstellung selbsttätig stetig vorgenommen, indem die zusätzliche Phasenverschiebung durch die Korrelationsspannung selbst oder eine von dieser abgeleitete Spannung gesteuert wird.each change in the relative phase shift separately is displayed is in the method according to the invention easily possible. According to one embodiment of the method according to the invention, the setting is automatic steadily made by the additional phase shift by the correlation voltage itself or a voltage derived therefrom is controlled.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist eineAnother embodiment of the invention is a

Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Device for carrying out the method according to the invention.

Einzelheiten des erfmdungsgemäßen Verfahrens und einige Ausführungsbeispiele von Schaltungen zu seiner Durchführung werden an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigenDetails of the method according to the invention and some exemplary embodiments of circuits for it Implementation are described on the basis of the drawing. Show in it

Fig. 1, 3 und 5 drei Blockschaltbilder zur Erläuterung von Ausgestaltungen des erfmdungsgemäßen Verfahrens und1, 3 and 5 three block diagrams to explain embodiments of the method according to the invention and

Fig. 2, 4 und 6 Schaltbilder von Anordnungen zur Durchführung dieser Beispiele.Figures 2, 4 and 6 are circuit diagrams of arrangements for implementing these examples.

Gemäß Fig. 1 ist angenommen, daß zwei Spannungen S₁ und S₂ an die entsprechenden Eingangsklemmen 1 undAccording to FIG. 1, it is assumed that two voltages S ₁ and S _{2 are applied} to the corresponding input terminals 1 and

909 640/203909 640/203

3 43 4

2 angelegt werden. Diese Spannungen können beispiels- gewandt werden, solange die Frequenzen von gleicher weise folgende Form haben: Größenordnung sind.2 can be created. These voltages can be used, for example, as long as the frequencies are the same wisely have the following form: are of the order of magnitude.

In der Anordnung 4 wird der Spannung S₁ eine Phasen-In the arrangement 4, the voltage S _{1 is} a phase

S₁ = sin ω L verschiebung von anfänglich willkürlichem Werte erteilt,S ₁ = sin ω L shift of initially arbitrary values given,

5 die dann derart eingeregelt wird, daß sie ein Maß der5 which is then adjusted in such a way that it is a measure of the

Dies stellt die Bezugsspannung dar, deren konstante Phasenverschiebung zwischen den Spannungen S₁ und Amplitude als Einheit genommen wird und das mit der S₂ darstellt. Diese willkürliche und einstellbare Phasengewünschten Reinheit örtlich erzeugt werden kann. verschiebung sei mit θ bezeichnet. Bei 11 hat man also This represents the reference voltage, whose constant phase shift between the voltages S ₁ and amplitude is taken as a unit and represents that with the S ₂ . This arbitrary and adjustable phase desired purity can be generated locally. shift is denoted by θ. So at 11 you have

eine Spannung
S₁₁ = α-sin (ωί B ?). *» S, = sin (ω f + 0),a tension
S ₁₁ = α-sin (ωί B?). * »S, = sin (ω f + 0),

Dies stellt die Spannung mit der relativen Amplitude α deren Amplitude gleich dem Wert Eins bleibt, wenn derThis represents the voltage with the relative amplitude α whose amplitude remains equal to the value one when the

und der relativen Phasenverschiebung φ dar, die unbe- Phasenschieber 4 der eintretenden Spannung S₁ keineand the relative phase shift φ , the unbe- phase shifter 4 of the incoming voltage S ₁ none

kannt und mit der Spannung S₁ zu vergleichen ist. Die Amplitudenverzerrung (wenigstens als Funktion von 0)knows and can be compared with the voltage S ₁ . The amplitude distortion (at least as a function of 0)

Spannung S₂ kann veränderliche Amplitude und Phasen- 15 erteilt.Voltage S ₂ can be given variable amplitude and phase 15.

Verschiebung aufweisen. Ihre Herkunft ist für die In der Einrichtung 3 werden die Spannungen S₂ und S₃ Erfindung uninteressant. Beispielsweise kann sie denselben zusammengesetzt, d. h. hier miteinander multipliziert. Ursprung wie S₁ haben, jedoch ein Medium oder einen Die abgegebene Spannung gelangt auf eine elektronische Kanal durchlaufen haben, das oder der ihm eine gewisse Integriereinrichtung 5. Diese ist hier in an sich bekannter Phasenverschiebung erteilt hat und auch Geräusche, ao Form dargestellt und besteht aus einem Verstärker mit verschiedene Übergangserscheinungen und Störsignale hohem Verstärkungsfaktor, dem ein Reihenwiderstand hervorgerufen hat. Die Spannung S₂ kann auch von der vom Wert R vorgeschaltet ist und dessen Ausgang über Demodulation einer Trägerwelle herrühren, die einen einen Kondensator von der Kapazität C auf den Eingang gewissen Weg zurückgelegt hat, nachdem sie vorher mit gegengekoppelt ist. Die Integrationskonstante beträgt einer Spannung von gleicher Frequenz wie S₁ moduliert 25 dann bekanntlich R ■ C. Am Ausgang der Integrierwurde, usw. einrichtung, ζ. B. am Punkt 6, verfügt man also überExhibit shift. In the device 3, the voltages S ₂ and S _{3 are of} no interest to the invention. For example, it can be put together, that is, multiplied with one another here. Have origin as S ₁ , but have a medium or a. The voltage output is passed through an electronic channel that has given it a certain integrating device 5. This is here in a phase shift known per se and also represents and exists noises, ao form from an amplifier with various transition phenomena and interference signals with a high gain factor, which has caused a series resistance. The voltage S ₂ can also come from the value R connected upstream and the output of which originates from demodulation of a carrier wave that has traveled a certain distance from the capacitance C to the input after it was previously coupled with negative feedback. The constant of integration is a voltage of the same frequency as S ₁ modulates 25 then, as is known, R ■ C. At the output of the integrating device, etc., ζ. B. at point 6, so you have

Es ist auch möglich, daß die beiden Spannungen folgende Spannung:
S₁ und S₂ von einer Frequenzänderung herrühren, die _t
auf Spannungen mit höheren Eigenfrequenzen ausgeübt ς _ r ο / \. ς ι \. g
wurde, oder daß es sich mindestens bei der SpannungS₂ 30 ι J z\ 1 s\ I
um eine vorher ausgesiebte Komponente einer komplizierten Spannung handelt. Im übrigen kann das erflndungs- Hier bedeutet T einen beliebigen Zeitpunkt vor dem gemäße Verfahren zur Messung der Phasenverschiebung Zeitpunkt t und τ die Integrationsveränderliche. Nach sowohl auf Spannungen mit gleicher Frequenz als auch Einsetzen der angegebenen Werte für S₂ und S₃ kann man auf Spannungen mit unterschiedlichen Frequenzen an- 35 diesen Ausdruck folgendermaßen umformen:
f It is also possible that the two voltages have the following voltage:
S ₁ and S _{2 result} from a frequency change that _t
exerted on tensions with higher natural frequencies ς _ r ο / \. ς ι \. G
or that at least the voltage _{S 2} 30 ι J z \ 1 s \ I
is a previously screened component of a complex tension. In addition, the invention can mean here T any point in time before the appropriate method for measuring the phase shift point in time t and τ the integration variable. After both voltages with the same frequency and inserting the specified values for S ₂ and S ₃ , this expression can be converted to voltages with different frequencies as follows:
f

r 1 r 1

S₄ = / —a-ix [cos (φ — θ) — cos (φ + θ) · cos 2 ω ί + sin (φ + θ) · sin 2 ω i]. τ S ₄ = / -a-ix [cos (φ - θ) - cos (φ + θ) · cos 2 ω ί + sin (φ + θ) · sin 2 ω i]. τ

Setzt man voraus, daß (ψ + θ) während einer Halb- 40 wicklungen 21 und 22. Die Wicklung 21 empfängt die periode der Bezugsspannung praktisch konstant ist und Bezugsspannung von der Klemme 1, und an der daß also die Koeffizienten cos [φ + θ) und sin (φ + θ) Wicklung 22 wird die gleiche Spannung mit der Phasenebenfalls praktisch konstant sind, ergeben die beiden verschiebung abgenommen, die ihr durch die Winkelletzten Glieder Null, falls die Integrationsdauer groß stellung des Rotors 20 erteilt wird. Diese phasengegen die erwähnte Halbperiode ist. Durch die Integration 45 verschobene Spannung S₃ wird bei 11 der Schaltung ■werden also die Komponenten mit der Kreisfrequenz 2 ω zugeführt, die das Produkt der Spannungen S₂ und S₃ ausgesiebt. Der Mittelwert der Integrationsspannung S₄ bildet. Bei 23 ist eine Einstellskala dargestellt, auf welcher ergibt sich somit zu: sich ein von der Achse 19 getragener Zeiger verstellt. Die _t Einstellung dieses Zeigers wurde anfangs geeicht, indemIt is assumed that (ψ + θ) during a half-turn 40 and 22. The winding 21 receives the period of the reference voltage is practically constant and the reference voltage from terminal 1, and that the coefficients cos [φ + θ ) and sin (φ + θ) winding 22 will have the same voltage with the phase are also practically constant, result in the two shifts removed, which are given to her by the angular last term zero, if the integration period large position of the rotor 20 is given. This is in phase with the half-period mentioned. _{The voltage S 3} shifted by the integration 45 is thus fed to the circuit at 11 with the components with the angular frequency 2ω, which sift out the product of the voltages S ₂ and S ₃ . The mean value of the integration voltage S ₄ forms. At 23 an adjustment scale is shown, on which thus results: a pointer carried by the axis 19 is adjusted. The _t setting this pointer was initially calibrated by

ί Γ a[t Γ) 50 bei 1 und 2 die gleiche Spannung, jedoch mit 90° Phasen- ί Γ a [t Γ) 50 at 1 and 2 the same voltage, but with 90 ° phase

S4 — "^a I dt-cos [φ— Θ) = cos (φ — θ). verschiebung in bekannter Richtung zugeführt wurde.S4 - " ^a I dt-cos [φ - Θ) = cos (φ - θ). Shift in the known direction was supplied.

j Die Multiplikationsschaltung, die das Produkt derj The multiplication circuit, which is the product of the

beiden Spannungen bildet, kann gemäß Fig. 2, linkeforms two voltages, can according to FIG. 2, left

Stellt man den Phasenschieber 4 so ein, daß die Hälfte, ausgebildet sein. Sie besteht dann aus zwei Spannung S₄ bei 6 verschwindet, so hat man also tat- 55 gleichen Übertragern 12 und 14 mit je zwei Primärsächlich ein Maß für die Phasenverschiebung φ gefunden, wicklungen und einer Sekundärwicklung. Wie man sieht, da sich dann unmittelbar ergibt: sind die Primärwicklungen so angeschlossen, daß in derIf the phase shifter 4 is set so that half of it is formed. It then consists of two voltages S ₄ disappears at 6, so one has actually found a measure for the phase shift φ with two primary windings and a secondary winding. As you can see, it then immediately follows: are the primary windings connected in such a way that in the

_π Sekundärwicklung des Übertragers 12 beispielsweise eine _π secondary winding of the transformer 12, for example one

" ~ Ψ i ~z · Spannung auftritt, die proportional zur Summe der"~ Ψ i ~ z · voltage occurs proportional to the sum of the

60 Spannungen S₃ und S₂ ist, während in der Sekundär-60 voltages S ₃ and S ₂ , while in the secondary

Bei Ausführung des Verfahrens von Hand braucht also wicklung des Übertragers 14 eine Spannung erzeugt wird,When the method is carried out by hand, the winding of the transformer 14 needs a voltage to be generated,

nur die geschilderte Einrichtung durch ein Strom- oder die zur Differenz S₃ — S₂ proportional ist. Jede Sekundär-only the device described by a current or which is proportional _{to the difference S 3} - S _2. Any secondary

Spannungsmeßinstrument bei 6 und eine Skala für den wicklung arbeitet auf einem quadratischen Detektor 13Tension meter at 6 and a scale for the winding works on a 13 square detector

von Hand zu bedienenden Phasenschieber 4 vervoll- für den Übertrager 12 bzw. 15, für den Übertrager 14.Phase shifter 4 that can be operated manually is completed for the transformer 12 or 15, for the transformer 14.

ständigt zu werden. Ein solcher ist auf der rechten Seite 65 Die Ausgangsspannung des Detektors 13 ist somitto be settled. One such is on the right-hand side 65. The output voltage of the detector 13 is thus

der Fig. 2 dargestellt und besteht hier aus einem Vario- proportional zu (S₂ + S₃)² und diejenige des Detektors 152 and consists here of a vario proportional to (S ₂ + S ₃ ) ² and that of the detector 15

meter, das häufig als »Synchrodetektor« bezeichnet wird. zu (S₃-S₂)². Kehrt man eine dieser Spannungen,meter, which is often referred to as a »synchro detector«. to (S ₃ -S ₂ ) ² . If you reverse one of these tensions,

Der auf einer Achse 19 angebrachte Rotor 20 ändert die beispielsweise diejenige, die aus dem Detektor 15 hervor-The rotor 20 mounted on an axis 19 changes the one that emerges from the detector 15, for example.

Kopplung zwischen zwei um 90° versetzten Ständer- geht, mit Hilfe eines die Polarität umkehrenden Ver-Coupling between two uprights offset by 90 ° is possible with the help of a polarity reversal

5 65 6

stärkers 16 um und mischt sie dann, so erhält man eine Wert der relativen Phasenverschiebung zwischen S₁ amplifiers 16 and then mixes them, one obtains a value of the relative phase shift between S ₁

Spannung, die offenbar zum Produkt S₂ · S₃ proportional und S₂. Dieser Wert liegt bis auf ± 90° fest, d. h., dieStress, which is apparently _{proportional to the product S 2} · S ₃ and S ₂ . This value is fixed up to ± 90 °, that is, the

ist. Diese Mischung kann unmittelbar im Eingang der von 23 gelieferte Anzeige weist eine Unbestimmtheitis. This mixture can immediately indicate an indeterminacy in the input of the display supplied by 23

Integrationseinrichtung 5 geschehen, wie dargestellt. von 180° auf. Wenn man jedoch zu Bsginn der MessungIntegration device 5 happen as shown. from 180 ° up. However, if you get to the start of the measurement

Die Integrationseinrichtung in Fig. 2 kann in der 5 die Richtung der Phasenverschiebung festgestellt hat, Gegenkopplungsschleife ein zusammengesetztes Netz- was durch irgendein grobes, jedoch auf diese Richtung werk 17 haben, das zwar zwecks Erreichung des ge- ansprechendes Anzeigegerät geschehen kann, und wenn wünschten Zweckes grundsätzlich kapazitiv ist, jedoch in der Folge die Änderung der Phasenverschiebung auch Elemente enthalten kann, die eine Aussiebung der stetig ist, ist die Messung eindeutig und, wie erwähnt, Störspannungen in dem Integrator bewirken. Diese "> sehr genau sowie praktisch unabhängig von Stör-Möglichkeit ergibt sich aus einer bekannten Eigenschaft geräuschen und Übergangserscheinungen, die in der der selektiven gegengekoppelten Verstärker. Der Aufbau Spannung S₂ (und gegebenenfalls auch in S₁) vorhanden des Netzwerkes im einzelnen ergibt sich in jedem Falle sein könnten.The integration device in FIG. 2 can, in FIG. 5, have determined the direction of the phase shift, negative feedback loop have a composite network which is made by some coarse, but in this direction work 17, which can indeed be done for the purpose of reaching the appropriate display device, and if so desired Purpose is basically capacitive, but as a result the change in the phase shift can also contain elements that are continuous, the measurement is clear and, as mentioned, cause interference voltages in the integrator. This "> very precisely as well as practically independent of the possibility of interference results from a known property of noise and transition phenomena that occur in the selective negative feedback amplifier. The structure of voltage S ₂ (and possibly also in S ₁ ) present in the network results in detail could be in any case.

nach den besonderen Bedingungen des Kanals, aus dem Es sei hier bemerkt, daß man an die Klemme 1 deraccording to the special conditions of the channel from which it should be noted here that one is connected to terminal 1 of the

die phasenverschobene Spannung kommt, je nachdem, 15 Fig. 1 anstatt der Spannung S₁ = siiuot auch ebensogutthe phase-shifted voltage comes, as the case may be, just as well _{instead of the voltage S 1} = siiuot

welche Störungen in diesem Kanal auftreten können. eine Spannung S₅== cos ωί hätte anlegen können, indem diewhich disturbances can occur in this channel. a voltage S ₅ == cos ωί could have applied by the

• In der Anordnung nach Fig. 1 sind zwei mögliche Bezugsspannung S₁ vorher eine Phasenverschiebung um• In the arrangement according to FIG. 1, two possible reference voltages S _{1 are} previously phase shifted by

Stellen für Siebschaltungen angegeben, nämlich bei 10 90° erfährt. Die bei 11 auftretende Spannung mit geregelterPlaces for filter circuits indicated, namely at 10 90 ° experiences. The voltage occurring at 11 with regulated

und 9. Diese beiden Siebschaltungen können einzeln oder Phasenverschiebung hätte dann die Form S₆ == cosand 9. These two filter circuits can be used individually or the phase shift would then have the form S ₆ == cos

gemeinsam verwendet werden. In allen Fällen sind die 20 (cui + ö), und das mittlere Integrationssignal bei 6 ergäbecan be used together. In all cases these are 20 (cui + ö), and the mean integration signal would be 6

Siebschaltungen verhältnismäßig einfach, denn bei der sich zuFilter circuits relatively easy, because when it comes to

Integration tritt bekanntlich von selbst eine Erhöhung .*As is well known, integration automatically increases. *

des Signal-Rausch-Verhältnisses auf, wodurch hier die J₇ = a J Α τ · sm [φ ö),of the signal-to-noise ratio, whereby here the J ₇ = a J Α τ · sm [φ ö),

Meßgenauigkeit erhöht wird. ^T Measurement accuracy is increased. ^T

Eine selbsttätige Messung kann erreicht werden, 25 abgesehen vom Vorzeichen.An automatic measurement can be achieved, 25 apart from the sign.

indem die Einstellung des Phasenschiebers 4 vom Wert Die Regelung geschieht in gleicher Weise wie obenby setting the phase shifter 4 from the value The regulation is carried out in the same way as above

einer bei 6 abgenommenen Spannung oder einer davon beschrieben. Vom gemessenen Wert von θ kann mana voltage decreased at 6 or one thereof. From the measured value of θ one can

abgeleiteten Spannung abhängig gemacht wird. Diese dann φ ableiten, und je nach den Meßbedingungen ergibtderived voltage is made dependent. Then derive this φ , and depending on the measurement conditions results

Steuerung wird dann so ausgeführt, daß sie zunächst das sich Gleichheit zwischen θ und φ mit einer Unbestimmt-The control is then carried out in such a way that it first finds the equality between θ and φ with an indefinite-

Verschwinden der Spannung S₄ bewirkt und dann gewähr- 30 heit von ± π.Disappearance of the voltage S ₄ causes and then a guarantee of ± π.

leistet, daß dieselbe auf dem Wert Null oder mindestens Eine ähnliche Regelung kann bei dem Ausführungsauf einem sehr kleinen Wert gehalten wird, der zwischen beispiel nach Fig. 3 und 4 erreicht werden. Hier wird bei vorbestimmten Grenzen liegt, beispielsweise zwischen ± e. 1 die Bezugsspannung S₁ wie oben beschrieben zugeführt,ensures that it is at the value zero or at least. Here, predetermined limits are used, for example between ± e. 1 the reference voltage S ₁ is supplied as described above,

In diesem Falle stellt der Punkt 6 (Fig. 1) den Meß- also sina>f, während bei 25 die um 90° verschobene punkt des Regelkreises dar, und die Spannung S₄ wird 35 Bezugsspannung S₅ = cos ω t angelegt wird. Die Regelauf den Eingang eines Regelverstärkers 7 gegeben. Wie schleife 28 wirkt hier auf beide Organe 24 und 34, um üblich, besitzt dieser Verstärker einen sehr hohen Ver- zwei »Amplitudenmodulationen« durchzuführen. Wie in stärkungsgrad und enthält eine Gegenkopplungsschleife, Fig. 4 angegeben, treibt beispielsweise die Welle 19 des deren Art und Aufbau das Übertragungsmaß von der Motors 18 die Bürsten zweier Potentiometer 26 und 27 an, Eingangsspannung zur Ausgangsspannung bestimmt. In 40 deren eines nach einem Cosinusgesetz und deren anderes der dargestellten Form liefert der Verstärker ein lineares nach einem Sinusgesetz des gleichen Winkels θ gewickelt Übertragungsmaß. Er empfängt die von der Meßstelle 6 ist, um welchen sich die Welle 19 dreht. Das Potentioherrührende Spannung über einen hohen Widerstand von meter 26 empfängt die Spannung S₁ und das Potentiogleichem Wert wie der Gegenkopplungswiderstand. Ein meter 27 die Spannung S₅. In bekannter Weise stellt die zweiter Eingangswiderstand ist für Summierungszwecke +5 Spannung, die am Schleifarm eines Potentiometers abgevorgesehen, wobei die an diesen Widerstand angelegte nommen wird, die die Funktion einer Veränderlichen ist, Spannung im Falle der geschilderten Regelung gleich während die Verschiebung des Schleifarms einer anderen Null sein soll. Veränderlichen folgt, das Produkt dieser beiden Veränder-In this case, point 6 (FIG. 1) represents the measurement, i.e. sina> f, while at 25 the point of the control loop shifted by 90 °, and voltage S ₄ is applied 35 reference voltage S ₅ = cos ω t . The control is given to the input of a control amplifier 7. Like loop 28 acts here on both organs 24 and 34, in order to usually carry out this amplifier with a very high level of two "amplitude modulations". As indicated in degree of strength and contains a negative feedback loop, Fig. 4, for example, the shaft 19 of the type and structure of which drives the degree of transmission from the motor 18 to the brushes of two potentiometers 26 and 27, determining the input voltage to the output voltage. In FIG. 40, one of which according to a cosine law and the other of the form shown, the amplifier supplies a linear transmission measure wound according to a sine law of the same angle θ. It receives the information from the measuring point 6 around which the shaft 19 rotates. The potential originating voltage across a high resistance of meter 26 receives the voltage S ₁ and the potentiometer the same value as the negative feedback resistance. A meter 27 the voltage S ₅ . In a known manner, the second input resistance is, for summation purposes, +5 voltage provided at the wiper arm of a potentiometer, the one applied to this resistor being the function of a variable; other should be zero. Changeable follows, the product of these two changeable

Von diesem Regelverstärker führt eine Verbindung 8 liehen dar. Am Schleifarm des Potentiometers 26 verfügt zum Phasenschieber 4, die gestrichelt dargestellt ist, um 50 man demgemäß über eine Spannung, die proportional zu anzudeuten, daß sie Schaltelemente enthalten kann, die sincoi · cos θ ist, während am Schleif arm des Potentiozur Steuerung des Phasenschiebers 4 geeignet sind. In meters 27 eine Spannung auftritt, die proportional zu dem in Fig. 2 dargestellten Falle speist der Verstärker 7 coscui · sin θ ist. In 24 wird also die Spannung S₁ einer einen Motor 18 mit einer Welle 19, die mit derjenigen des »Amplitudenmodulationif mit dem Faktor cos θ unterRotors 20 übereinstimmt oder mit ihr gekuppelt ist. Der 55 worfen, während bei 34 die Spannung S₅ einer »Ampli-Motor ist je nach der Polarität der bei 6 auftretenden tudenmodulation« mit dem Faktor sinö unterworfen Regelabweichung umsteuerbar. Anfangs ist der Motor wird. Im Summierverstärker 29 werden die beiden so auf eine solche Winkeleinstellung eingestellt, daß, wenn erhaltenen Spannungen addiert. Man führt also bei 11 die Spannung bei 2 keine Phasenverschiebung aufweisen der Multiplikationseinrichtung 3 die Spannung
würde die Ausgangsspannung S₄ verschwände. Der Zeiger 6o S₈ = sin ω ί · cos θ + cos ω t · sin θ
von 23 befindet sich also auf dem Nullpunkt der Skala.A connection 8 leads from this control amplifier. On the wiper arm of the potentiometer 26, the phase shifter 4, which is shown in dashed lines, is accordingly provided with a voltage which is proportional to indicate that it can contain switching elements which is sincoi · cos θ , while on the wiper arm of the potentio are suitable for controlling the phase shifter 4. In meter 27 a voltage occurs which is proportional to the case shown in FIG. 2, the amplifier 7 feeds coscui · sin θ. In FIG. 24, the voltage S ₁ of a motor 18 with a shaft 19 which corresponds to that of the "amplitude modulation" with the factor cos θ under the rotor 20 or is coupled to it. The 55 threw, while at 34 the voltage S _{5 is} an "ampli-motor is subject to control deviation depending on the polarity of the tudenmodulation occurring at 6" with the factor sine. Initially the engine will. In the summing amplifier 29, the two are set to such an angle setting that when the voltages obtained are added. So at 11 the voltage at 2 has no phase shift, the multiplier 3 has the voltage
the output voltage S _{4 would} disappear. The pointer 6o S ₈ = sin ω ί · cos θ + cos ω t · sin θ
of 23 is therefore at the zero point of the scale.

Legt man bei 2 eine Spannung mit irgendeiner Phasen- zu, d. h. denselben Ausdruck wie die obenerwähnteIf one applies a voltage of any phase to 2, i. H. the same expression as the one mentioned above

verschiebung an, so verschwindet die Spannung S₄ im Spannung S₃.shift, the voltage S ₄ disappears in the voltage S ₃ .

allgemeinen nicht mehr, und der Motor wird erregt, bis Die Korrelation wird also mit den gleichen Spannungen die Ausgangsspannung auf Null zurückgeführt ist. Jede 65 wie oben durchgeführt und hat dasselbe Ergebnis. Vorweitere Änderung der Phasenverschiebung bewirkt bei stehend wurde stillschweigend angenommen, daß die ihrem Auftreten, die Drehung des Motors um den Wert mittlere Integralspannung S₄ tatsächlich proportional zu der durch die Korrelation zwischen S₂ und S₃ erzeugten cos [φ — θ) ist, was in der Praxis nur zutrifft, wenn der Spannung auf Null zurückstellen. Man erhält so in der Winkelabstand (φ — θ) durch die Steuerung oder Rege-Winkelstellung der Achse 19 dauernd ein Maß für den 70 lung im wesentlichen konstant gehalten wird. Das läuftgenerally no longer, and the motor is excited until the correlation is so with the same voltages the output voltage is brought back to zero. Every 65 performed as above and has the same result. Before further change of the phase shift caused when standing still, it was tacitly assumed that the rotation of the motor around the value mean integral voltage S _{4 is} actually proportional to the cos [φ - θ) generated by the correlation between S ₂ and S ₃ , what In practice only applies when the voltage is reset to zero. In the angular distance (φ - θ) through the control or regulation angular position of the axis 19, one obtains a constant dimension for which the development is kept essentially constant. That works

Claims

are short compared to the duration of integration. Another method and the parts of the second multiplication device are generally provided with reference numerals to remove the interference voltages, the last digits of which, basically, correspond to the fact that these voltages, which arrive via two speaking reference numerals of the first multiplication different channels, correspond to a device connected against one another . The integrating devices 5 are, however, at least one component of the and 55 are also identical to one another. Your useful voltage when connected against each other is 15 negative feedback networks that will ensure integration and hold. This method for removing the interference filtering is in the simple form of a parallel voltage can be shown in the phase circuit according to the invention of capacitor and resistor Embodiment of the invention are satisfied with such a combination integration device of the same properties pre-screened, since the push-pull circuit can be used, which already ensures extensive screening, receives-like voltages at its inputs. That this push-pull circuit with two integration channels, which is of practical importance from an integration of the interference voltages, results from the same time, connected in push-pull, the following considerations are used: In the embodiments without one (in certain Limits at least) the 25 according to FIGS. 1 and 3, there was an upper limit of the pre-eigen phase of the interference voltages at further forward cision or validity of the measurement, which has to be taken into account essentially from the setting of the device. In Fig. 5, at 44 and 54, two different phase shifters for the reference voltage, e.g. B. S1 = sincui shown. In the push-pull circuit, the noise components phase shifters are controlled in such a way that they do not impart the same phase shift 0 to the voltages running through them in both channels up to the output of the integrating, as they are due to the output voltage of the noise value depended, which still appeared in the correlation voltage for φ - 0 = γ. Control amplifier 7 is determined, but two different 0) measuring phase shifts φ supplied, and in the voltage obtained at the end, which is proportional to sin (φ - 0), the basic noise is only equal to the diff devices 5 and 55 formed in the same way. In the composition of the integration voltages of the two channels in FIG. 7, these components are practically phase shifted by phase shifts, one of which is always equal to (0 + δ) 35 180 ° out of phase. The noise components become and the other is equal to (0 - δ), the absolute value namely being practically constant only by the voltage with that of the magnitude δ. The voltage fed to the multiplication device 3 at 11 thus has the form sin (cot + 0 + δ). This voltage is combined with the voltage S2 = (tot + φ) in addition to the noise voltages of the two correlations. After the integration in FIG. 5, voltages result in the two channels, a correlation voltage which, according to the earlier calculations, This only applies if the integrator guides are proportional to cos (ψ- - 0 - δ). show no signs of satiety. However, in the multiplication device 53 fed to this at 51, as in the embodiments described above, results in voltage after being combined with the voltage 45 the integrating device must anyway be reset to zero voltage S2 and integration in 55 and polarity reversal, as soon as saturation occurs, to a faithful one in 56 (or in reverse order) to be able to carry out a correlation measurement. Means to such a voltage, which is proportional to cos {φ - 0 + δ). Resetting are known in the art. The addition of these two voltages in the embodiment of the basic idea described is not limited to the illustrated and described summing amplifier 7 results in the following voltage at 68: 50. ■ {t- T) - [cos {<p - θ - δ) - cosfa -θ + δ)] Claims: d. H. after reshaping: S9 = - (t - T) ■ sin [φ ■ - 0) · sin δ. Finally, since δ is constant, the voltage S9 is proportional to sin (φ and 0). This precise relationship between ψ and θ can be used directly to control the phase shifters 44 and 54. In the practical embodiment of FIG. 6, which corresponds to that of FIGS. 2 and 4, it can be seen that the output of the amplifier 7 controls the rotation of the motor 18, if necessary. The shaft 19 of this motor is then coupled via two couplings 77 and 87 to two shafts 78 and 88, respectively. One wave provides the lead + δ and the other the lag - δ. The voltage S1, which occurs at 1 and is supplied to the windings 91 and 81 of the two phase shifters 54 and 44 in series, is

1. Procedure for measuring the relative phase shift of two alternating voltages of the same frequency, one of which serves as a reference voltage by combining the two input voltages an output voltage, the size of which depends on the phase shift, the phase position of the reference voltage is set so that the output voltage assumes a certain value, so that the set phase position represents a measure for the sought phase shift, characterized in that that the output voltage by correlation, i. H. periodic integration of the product of the two to be compared tensions is obtained, the duration of the integration process long against the half the oscillation period of the input voltages, but short compared to the total measurement period.