RU1837241C - Method of determining phase shift between two harmonic signals - Google Patents

Method of determining phase shift between two harmonic signals

Info

Publication number
RU1837241C
RU1837241C SU904807167A SU4807167A RU1837241C RU 1837241 C RU1837241 C RU 1837241C SU 904807167 A SU904807167 A SU 904807167A SU 4807167 A SU4807167 A SU 4807167A RU 1837241 C RU1837241 C RU 1837241C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
sign
values
signal
phase shift
Prior art date
Application number
SU904807167A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Овсеевич Штеренберг
Болеслав Владиславович Козловский
Original Assignee
Ленинградское Научно-Производственное Объединение "Гранит"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградское Научно-Производственное Объединение "Гранит" filed Critical Ленинградское Научно-Производственное Объединение "Гранит"
Priority to SU904807167A priority Critical patent/RU1837241C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1837241C publication Critical patent/RU1837241C/en

Links

Landscapes

  • Measuring Phase Differences (AREA)

Description

: Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при Создании цифровых фазометров дл  измерени  или контрол  угла сдвига фаз между гармоническими сигналами, в том числе вы- С окочастотнымп.: The invention relates to measuring technique and can be used to create digital phase meters for measuring or controlling the phase angle between harmonic signals, including high-frequency ones.

Целью изобретени   вл етс  повыше- tftvie точности и быстродействи  измерени  The aim of the invention is to increase the accuracy and speed of measurement tftvie

фазового сдвига и расширение области применени .phase shift and expansion of the field of application.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что искомый интервал времени, пропорциональный сдвигу фаз, измер ют как интервал времени, определ емый числом интервалов квантовани  исследуемых сигналов между ближайшими значени ми первого и второго сигналов после изменени  их знакоп и уточн емый измеренными модул ми значений квантованных по времени сигналов непосредственно до и после изменени  их знаков. При этом, как показано ниже, дл  обеспечени  аналогичной точности , частота квантовани  сигналов на два пор дка ниже образцовой частоты fo. Кроме того, по последовательности изменени  знаков первого и второго сигналов определ ют диапазон фазового сдвига: от 0 до 180° или от 180 до 360°. Дл  реализации способа запоминают текущие и предшествующие отсчеты сигналов и сравнивают знаки этих отсчетов. При равенстве знаков информацию о предшествующих отсчетах замещают информацией о текущих отсчетах и т.д. При изменении знака текущего отсчета первого сигнала фиксируют пару соответствующих отсчетов этого сигнала и момент текущего отсчета. Далее, фиксируют первую по времени после изменени  знака первого сигнала пару отсчетов второго сигнала, имеющих разные знаки, и момент соответствующего текущего отсчета. Полученной информации, после определени  модулей зафиксированных значений сигналов, достаточно дл  определени  с любой априорно заданной точностью интервала времени tytx между моментами перехода сигналами через нулевой уровень и, соответственно, угла сдвига фазThe essence of the invention lies in the fact that the desired time interval proportional to the phase shift is measured as the time interval determined by the number of quantization intervals of the studied signals between the nearest values of the first and second signals after changing their sign and refined by the measured modules of the values quantized in time signals immediately before and after changing their signs. Moreover, as shown below, to ensure similar accuracy, the quantization frequency of the signals is two orders of magnitude lower than the reference frequency fo. In addition, the phase shift range is determined from the sequence of changes in the signs of the first and second signals: from 0 to 180 ° or from 180 to 360 °. To implement the method, current and previous samples of the signals are stored and the signs of these samples are compared. If the characters are equal, information about previous readings is replaced with information about current readings, etc. When you change the sign of the current count of the first signal, a pair of corresponding samples of this signal and the moment of the current count are fixed. Next, a pair of samples of the second signal having different signs and the moment of the corresponding current sample are recorded, the first in time after changing the sign of the first signal. The obtained information, after determining the modules of the fixed signal values, is sufficient to determine, with any a priori specified accuracy, the time interval tytx between the moments of transition of the signals through the zero level and, accordingly, the phase angle

(trtx);j60.(nx +(trtx); j60. (nx +

тt

И)Л+Ј(1 +I) L + Ј (1 +

lYil -|Y2I IY2I +IY2|lYil - | Y2I IY2I + IY2 |

)n л А,ч iXil -IX21 Л1 -nxA-j(1+ |Yil+|Y2l }1) n l A, h iXil -IX21 L1 -nxA-j (1+ | Yil + | Y2l} 1

360An ... 1 f lYil -|Y2| Т l 2l |Yi + |Y2| 360An ... 1 f lYil - | Y2 | T l 2l | Yi + | Y2 |

|Xil -|X2I IXil +|X2|| Xil - | X2I IXil + | X2 |

))где Т - период колебаний гармонических сигналов; .)) where T is the period of oscillations of harmonic signals; .

А-интервал квантовани ;A quantization interval;

пх - число интервалов квантовани  (от начала измерени ) до момента зафиксированного текущего отсчета первого сигнала;nx is the number of quantization intervals (from the start of the measurement) to the moment of the fixed current count of the first signal;

I - число интервалов квантовани  между зафиксированными текущими отсчетами сигналов.I is the number of quantization intervals between the fixed current signal samples.

Зафиксированные последовательности изменени  знаков первого и второго сигналов (с + на - или наоборот) и nslgnY подвергаютс  сравнению. Если последовательности одинаковы, то фазовый сдвиг находитс  в диапазоне до 180°, еслиThe fixed sequence of changing the signs of the first and second signals (from + to - or vice versa) and nslgnY are compared. If the sequences are the same, then the phase shift is in the range up to 180 °, if

разные, то в диапазоне от 180 до 360°. В этом случае к результату измерени  сн , полученному в соответствии с (1), добавл етс  180°, Определение величиныdifferent, then in the range from 180 to 360 °. In this case, 180 ° is added to the cn measurement obtained in accordance with (1).

формализуетс  следующим образом:is formalized as follows:

$доп$ extra

: 18001signXAnslgnY V nsignX AnsignY),: 18001signXAnslgnY V nsignX AnsignY),

(2)(2)

где последовательност м изменени  знаков 5 присваиваетс  значение логической переменной , например, по правилуwhere the sequence of character changes 5 is assigned the value of a logical variable, for example, according to the rule

nslgnU 1 при изменении знака с - на +nslgnU 1 when changing sign from - to +

nslgnU 0 при изменении знака на 0 -. .nslgnU 0 when changing sign to 0 -. .

На фиг.1 представлена блок-схема варианта устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - расчетные кривые, иллюстрирующие эффективность 5 предлагаемого способа.Figure 1 presents a block diagram of a variant of the device that implements the proposed method; figure 2 - calculated curves illustrating the effectiveness 5 of the proposed method.

На фиг.1 обозначены:Figure 1 marked:

1- первый квантователь (KBI),1 - first quantizer (KBI),

2- второй квантователь (Кв2),2 - second quantizer (Kv2),

3- генератор тактовых импульсов (ГТИ). 0 4 - измерительно-вычислительный блок3- generator of clock pulses (GTI). 0 4 - measuring and computing unit

(ИВВ).(TRS).

Устройство работает следующим образом . Входы X и Y устройств,  вл ющиес  первыми входами квантователей 1 и 2, под5 ключаютс  к первому X и второму Y гармоническим сигналам соответственно. Источник входных сигналов - генератор синусоидальных колебаний - в принципе не входит в состав устройства, однако инфор0 маци  о текущем значении периода Т колебаний испытательной частоты имеетс  и вводитс  через первый вход в ИВБ А. Генератор 3 вырабатывает тактовые импульсы,- которые поступают на вторые входы кванто5 вателей 1 и 2 и на третий вход ИВВ 4. Тактовые импульсы вырабатываютс  через заданный интервал Д, информаци  о величине которого поступает со второго выхода ГТИ на четвертый вход ИВБ, КвантованныеThe device operates as follows. The inputs X and Y of the devices, which are the first inputs of quantizers 1 and 2, are connected to the first X and second Y harmonic signals, respectively. The input signal source — a sine wave generator — is not, in principle, part of the device, however, information about the current value of the period T of the test frequency oscillations is available and is input through the first input of the IVB A. Generator 3 generates clock pulses, which are fed to the second inputs of quantum5 1 and 2 and to the third input of the IVV 4. Clock pulses are generated through a predetermined interval D, information about the value of which comes from the second output of the GTI to the fourth input of the IVB, Quantized

0 сигналы Х(К) и Y(K) поступают с квантователей на второй и п тый входы ИВБ соответственно . В измерительно-вычислительном блоке посто нно хранитс  информаци  о двух последних отсчетах каждого сигнала с0 signals X (K) and Y (K) come from quantizers to the second and fifth inputs of the IVB, respectively. In the measuring and computing unit, information on the last two samples of each signal with

5 замещением на каждом такте предшествующего отсчета текущим. В нем же производитс  определение и сравнение знаков двух последних отсчетов дл  каждого сигнала. В момент квантовани , когда знак текущего отсчета сигнала X первый раз после включени  устройства в режим измерени  не совпадет со знаком предыдущего отсчета, производитс  фиксирование этой пары отсчетов и пор дкового номера текущего от- | счета. Аналогичным образом выполн ютс  |операции фиксировани  отсчетов сигнала JY, но непосредственно после изменени  | знака сигнала X, и определ етс  прираще- |ние пор дкового номера текущего отсчета |при изменении знака сигнала по отноше- | нию к текущему отсчету при изменении зна- |ка сигнала X. После определени  модулей |значений зафиксированных отсчетов в бло- ке 4 производитс  вычисление основного значени  сдвига фаз сигналов. Кроме того, |в блоке 4 определ етс , запоминаетс  и сравниваетс  последовательность измене- |ни  знаков сигналов X и Y и при разных j последовательност х изменени  знака к ос- |новному значению фазового сдвига добав- |л етс  180°.5 by replacing at each measure of the previous count with the current. It also determines and compares the signs of the last two samples for each signal. At the moment of quantization, when the sign of the current sample of the signal X for the first time after turning on the device in the measurement mode does not coincide with the sign of the previous sample, this pair of samples and the serial number of the current | bills. Likewise, the operations of fixing the samples of the signal JY are performed, but immediately after the change | the sign of the signal X, and the increment of the sequence number of the current reference | is determined when the sign of the signal is changed with respect to | to the current sample when changing the signal | X sign. After determining the modules | values of the fixed samples in block 4, the basic value of the phase shift of the signals is calculated. In addition, | in block 4, a sequence of changing the signs of the X and Y signals is determined, stored and compared, and for different j sequences of the change of sign, 180 ° is added to the main value of the phase shift.

i Положительный эффект от использова- :ни  предлагаемого способа может бытьоце- нен следующим образом. Единственной методической ошибкой предлагаемого спо- соба  вл етс  ошибка уточнени  интервала (времени между пересечени ми нулевого |уровн  (добавки к числу интервалов кванто- |вани  I), определ юща с  ошибкой аппрок- |симации синусоиды (на участках, примыкающих к его нулевому значению) |пр мой линией. В силу того, что указанный интервал уточн етс  с двух сторон суммар- |ную максимально возможную ошибку опре- |дел ем путем увеличени  максимальной ошибки с одной стороны в Y/Граз. На фиг.2 крива  1 отображает зависимость числа отсчетов на период испытательной частоты I у |( -т ) от максимально возможной ошибки ап проксимации . Отметим, что даже при шести (квантовани х на период ошибка измерени  не превышает 1,5°. а при дес ти - всего лишь 0,3°. Крива  2 показывает во сколько раз должна быть выше частота квантовани  в способах, основанных на цифровом кодировании временных интервалов, пропорциональных фазовому сдвигу, по отношению к Частоте квантовани  предлагаемого спосо- |ба при одних и тех же максимальных ошиб- ках (максимальна  ошибка в этих способахi The positive effect of using-: neither the proposed method can be evaluated as follows. The only methodological error of the proposed method is the error of the refinement of the interval (time between intersections of the zero level (addition to the number of quantization intervals I), which determines the approximation error | of the sinusoid (in areas adjacent to its zero value) ) | direct line. Since the specified interval is specified on both sides, the total maximum possible error is determined by increasing the maximum error on one side in Y / Graz. In Fig. 2, curve 1 displays the dependence number of samples per period of the test frequency I y | (-t) of the maximum possible approximation error. Note that even with six quantizations per period, the measurement error does not exceed 1.5 °, and for ten - only 0.3 °. Curve 2 shows how many times the quantization frequency should be higher in methods based on digital coding of time intervals proportional to the phase shift with respect to the quantization frequency of the proposed method for the same maximum errors (the maximum error in these methods

IDID

цениваетс  величинойappreciated by

j 360). Так приj 360). So with

максимально допустимой ошибке измерени  фазового сдвига в 0,3° использование предлагаемого способа позвол ет снизить частоту квантовани  в 120 раз. Очевидно, гго указанный эффект тем более значите- пен, чем более высокочастотен испытательный сигнал и чем выше требовани  кthe maximum permissible error of measuring the phase shift of 0.3 ° using the proposed method allows to reduce the quantization frequency by 120 times. Obviously, the indicated effect is all the more significant, the higher the frequency of the test signal and the higher the requirements for

точности. Способ-прототип тоже позвол ет повысить точность отсчета в заданное m раз. Однако, как отмечено выше, это св зано с одновременным увеличением времениaccuracy. The prototype method also allows to increase the accuracy of the reference by a specified m times. However, as noted above, this is associated with a simultaneous increase in time

измерени . Представл ет интерес сравнить способы по критерию качества, определ емому обратной величиной от произведени  времени измерени  на соответствующую ошибку, т.е.measurement. It is of interest to compare the methods by the quality criterion determined by the inverse of the product of the measurement time and the corresponding error, i.e.

11

К TO

1изм б 1ism b

Дл  способа-прототипа при 1изм тТ и 15 , 360 А -ггГТFor the prototype method at 1ism TT and 15, 360 A -yyyy

Кгшот -Kgshot -

11

прот 360 А .prot 360 A.

(3)(3)

Дл  предлагаемого способа т.Изм Т иFor the proposed method, T. Ism T and

i1,7 A,si1,7 A, s

( (выражение дл  ополуче1-4 ,4 Т((expression for a further 1-4, 4 T

но в результате аппроксимации кривой 1 фиг.2)but as a result of approximation of curve 1 of figure 2)

КизобрKizobr

1-4.4 1.7 А 1-4.4 1.7 A

(4)(4)

Из сопоставлени  (3) и (4) следует, что при -т 4,5 коэффициент Кизобр. Кпрот. аFrom a comparison of (3) and (4) it follows that at -t 4.5 the coefficient of Kizobr. Kprot. and

ТT

при -г 10 это превышение оцениваетс  вat -10 this excess is estimated at

один - два пор дка. Столь существенное снижение потребной частоты квантовани  и повышение точности позвол ет расширить область применени  способа и, в частности, реализовать цифровые многоканальные фазометры , измер ющие одновременно фазовые сдвиги нескольких гармонических сигналов.one to two orders of magnitude. Such a significant reduction in the required quantization frequency and improved accuracy allows us to expand the scope of the method and, in particular, to realize digital multi-channel phase meters that measure simultaneously the phase shifts of several harmonic signals.

Таким образом, техническим преимуществом предлагаемого способа  вл етс  повышение точности и быстродействи , св занные с исключением ошибки непосредственной фиксации моментов прохожде- ни  сигналами нулевого уровн  и возможностью точного измерени  интервала времени между этими моментами при весьма низком (исчисл емом единицами)Thus, the technical advantage of the proposed method is to increase the accuracy and speed associated with the exception of the error of the direct fixation of the moments of passage of the signals of zero level and the ability to accurately measure the time interval between these moments at a very low (countable units)

числе квантований выходного сигнала на период колебаний испытательного сигнала. Указанные преимущества позвол ют расширить применение предлагаемого способа дл  исследовани  высокочастотных сигналов, а также дл  одновременного определени  фазового сдвига нескольких сигналов одновременно.the number of quantizations of the output signal per oscillation period of the test signal. These advantages make it possible to expand the application of the proposed method for studying high-frequency signals, as well as for simultaneously determining the phase shift of several signals simultaneously.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ определени  угла сдвига фаз между двум  гармоническими сигналами, заключающийс  о том, что определ ют моменты перехода сигналами нулевого уровн , формируют интервал времени между ними, измер ют его, измер ют период входных сип 1алов и определ ют знак сдвига фаз, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , последовательно попарно измер ют и запоминают текущие и предшествующие значени  первого X и второго Y сигналов, смещенных на интервал квантовани  Д, определ ют идентичность знаков каждой последней пары значений, фиксируют значени  первого сигнала до Xi и после Х2 изменени  знака и следующие.за ними значени  второго сигнала до YI и после Ya изменени  знака, подсчитывают число I интервалов квантовани  между зафиксированными текущими значеSUMMARY OF THE INVENTION A method for determining a phase angle between two harmonic signals, comprising determining transition times by zero level signals, forming a time interval between them, measuring it, measuring the period of input sip 1s and determining a phase shift sign, characterized in that, in order to improve accuracy and speed, sequentially measure and store successively the current and previous values of the first X and second Y signals shifted by the quantization interval D, determine the identity of the signs for each last pair of values, the values of the first signal are recorded before Xi and after X2 the sign changes and the next ones. after them the values of the second signal before YI and after Ya the sign changes, the number I of quantization intervals between the fixed current values is calculated ни ми первого и второго сигналов, определ ют последовательность изменени  знаков зафиксированных значений соответственно первого и второго сигналов, и определ ют фазовый сдвиг между сигналами по формулеthe first and second signals, determine the sequence of changes in the signs of the fixed values, respectively, of the first and second signals, and determine the phase shift between the signals by the formula / 8 T 2 -i f-1х| | + |х2 Г nsignx v/ 8 T 2 -i f-1x | | + | x2 g nsignx v VnsignXAnsIgn Y,VnsignXAnsIgn Y, где Т - период колебаний гармонических сигналов;where T is the period of oscillation of harmonic signals; ris.ignU - последовательность изменени  знака сигнала U;ris.ignU is the sequence of changing the sign of the signal U; причем flslgnU 1 при изменении знака с +, FlslgnU 0 при изменении знака с + .moreover, flslgnU 1 when changing the sign with +, FlslgnU 0 when changing the sign with +. Фиг.1Figure 1 /OwO/ OwO ))
SU904807167A 1990-01-22 1990-01-22 Method of determining phase shift between two harmonic signals RU1837241C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904807167A RU1837241C (en) 1990-01-22 1990-01-22 Method of determining phase shift between two harmonic signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904807167A RU1837241C (en) 1990-01-22 1990-01-22 Method of determining phase shift between two harmonic signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1837241C true RU1837241C (en) 1993-08-30

Family

ID=21504443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904807167A RU1837241C (en) 1990-01-22 1990-01-22 Method of determining phase shift between two harmonic signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1837241C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Вмшенчук И.М., Котюк Ф.А., Мизик ;Л.Л. Электромеханические и электронные фазомеры. М.-Л., ГЭИ, 1962. ; 2. Смирнов П,Т. Цифропуо фазометры ;Л., Энерги , 1974. : .3. Авторское свидетельство СССР JN 1366968, кл. G 01 R 25/00, 1988. :, 4. Авторское свидетельство СССР J№ 651268, кл. G 01 R25/00,1979. I 5. Атамал н Э.Г. Приборы и методы измерени электрических величин,с. 270-172, М.: Высша школа, 1989. 6. Авторское свидетельство СССР № 1408383. кл. G 01 R 25/00; 1988. 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА СДВИ- А ФАЗ МЕЖДУ ДВУМЯ ГАРМОНИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ 57) Изобретение может быть использовано три создании цифровых фазометров длл из- иерени или контрол угла сдвига фаз между гармоническими сигналами. Целью изобретени ийл етс повышение точности и быстродействи и расширение области при- менени/1. Способ заключаетс в определении моментов нуль-переходов путем последовательно-попарного измерени и запоминани текущих и предшествующих значений X и Y первого и второго сигналов, смещенных на интервал квантовани *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU1837241C (en) Method of determining phase shift between two harmonic signals
SU881680A1 (en) Device for determining oscillatory system parameters
SU930138A1 (en) Measuring dc converter
RU1827641C (en) Portable device for transfer of phase-angle unit
SU1651238A1 (en) Device for measuring parameters of dielectric materials
SU995037A1 (en) Device for rejecting cores by pulse magnetic permeability
RU1798727C (en) Method for object phase shift determining
SU620907A1 (en) Radio signal frequency meter
SU998874A1 (en) Device for measuring temperature and mechanical forces
SU824077A1 (en) Digital quality factor meter
SU834567A1 (en) Device for measuring frequency deviation from nominal value
RU2090898C1 (en) Method of spectral analysis of signals
SU591711A1 (en) Resonance level indicator
RU1795379C (en) Method of determination of difference of phases on high frequency
SU1053018A1 (en) Device for measuring amplitude-frequency response
SU1067370A1 (en) Device for measuring plate vibration parameters
SU834594A1 (en) Method of measuring signal phase
SU951639A1 (en) Swing infralow frequency generator
SU748265A1 (en) Power factor measuring device
SU1137362A2 (en) Pressure and temperature pickup
SU1295321A1 (en) Device for determining parameters of acoustical relaxation process in media
SU808961A1 (en) Method of measuring radio signals phase shift
SU920548A1 (en) Device for measuring ac voltage
SU512485A1 (en) Device for determining the error of the angle-code converter
SU951242A1 (en) Device for automatic control system adjustment