RU2070735C1

RU2070735C1 - Meter measuring ratio of amplitude values of quasi-sinusoidal signals

Info

Publication number: RU2070735C1
Application number: RU93013034A
Authority: RU
Inventors: Борис Георгиевич Келехсаев
Original assignee: Борис Георгиевич Келехсаев
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1996-12-20

Abstract

FIELD: electrical and radio engineering. SUBSTANCE: invention is meant for measurement of parameters of electric signals with frequencies equal or close to each other. Meter is built on basis of method in agreement with which ratio of amplitude values is determined as ratio of two instantaneous values of these signals generated by establishment of 90 degrees phase shift between examined signals. For this purpose common time interval within which signals do not change their signs is isolated and instantaneous values of signals are chosen in middle of isolated interval. Meter incorporates controlled phase inverter, unit determining ratio of phases, pulse former, two select and storage units and divider. Meter makes it possible to conduct measurements with high accuracy on infralow frequencies even when distortions of examined signals exist in region of their extremes. EFFECT: high accuracy measurement on infralow frequencies. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям отношений значений амплитуд квазисинусоидальных сигналов, частоты которых равны друг другу или имеют близкие значения, и имеет преимущественное использование при амплитудных искажениях исследуемых сигналов инфразвуковых частот. The invention relates to measuring technique, namely, to measuring the relations of amplitudes of quasi-sinusoidal signals whose frequencies are equal to each other or have close values, and has predominant use for amplitude distortions of the investigated signals of infrasonic frequencies.

Известны различные устройства измерения отношения значений амплитуд двух гармонических сигналов. В основу большинства из них положен принцип преобразования переменных напряжений в постоянные пропорциональные по величине амплитуды исследуемых сигналов с последующим измерением отношениях этих постоянных напряжений [1-3]
В зависимости от типов этих устройств погрешность измерения отношения лежит в пределах от долей до единиц процентов. Погрешность измерения значительно возрастает, если сигналы искажены в области экстремальных значений.Various devices are known for measuring the ratio of the amplitudes of two harmonic signals. Most of them are based on the principle of converting variable voltages to constant amplitudes of the signals under investigation, proportional in magnitude, followed by measuring the ratios of these constant voltages [1-3]
Depending on the types of these devices, the error in measuring the ratio ranges from fractions to units of percent. The measurement error increases significantly if the signals are distorted in the region of extreme values.

В устройстве [2] к времяимпульсному делителю подключен формирователь пилообразного напряжения, сигнал-делитель с которого поступает на пороговое устройство, где он сравнивается с сигналом делимого, после чего измеряют длительность интервала времени от начала формирования пилообразного напряжения до момента динамической компенсации уровня сигнала делимого пилообразным напряжением, длительность этого интервала пропорциональна определяемому отношению. In the device [2], a sawtooth voltage former is connected to a time-pulse divider, the divider signal from which is supplied to the threshold device, where it is compared with the dividend signal, and then the length of time is measured from the beginning of the formation of the sawtooth voltage to the moment of dynamic compensation of the signal level divided by the sawtooth voltage , the duration of this interval is proportional to the determined ratio.

Такое устройство обладает высокой точностью при неискаженных сигналах, однако погрешность существенно возрастает, когда экстремальные значения гармонического сигнала искажены. Such a device has high accuracy with undistorted signals, however, the error increases significantly when the extreme values of the harmonic signal are distorted.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по принципу преобразования сигналов путем выделения их мгновенных значений с последующим их делением является устройство [3] содержащее два пиковых детектора, входы которых подключены к соответствующим входам устройства, а выходы соединены с соответствующими входами блока деления постоянных напряжений, выход которого подключен к выходу устройства. The closest technical solution to the claimed one according to the principle of signal conversion by extracting their instantaneous values with their subsequent division is a device [3] containing two peak detectors, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the device, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the DC voltage division unit, the output of which connected to the output of the device.

Устройство довольно простое в исполнении, оно работает по принципу прямого измерения отношения значений амплитуд исследуемых сигналов, однако погрешность измерения возрастает на инфранизких частотах, так как при больших фазовых сдвигах сигналов необходимо различное время хранения для пиковых детекторов, а также погрешность значительно возрастает при искажениях в области экстремумов исследуемых сигналов. The device is quite simple to implement, it works on the principle of direct measurement of the ratio of the amplitudes of the studied signals, however, the measurement error increases at infralow frequencies, since with large phase shifts of the signals, different storage times for peak detectors are necessary, and the error increases significantly with distortions in the region extremes of the studied signals.

Целью изобретения является повышение точности измерения. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement.

Цель в измерителе отношений значений амплитуд квазисинусоидальных сигналов, содержащем блок деления, выход которого подключен к выходу измерителя, достигается тем, что измеритель дополнительно содержит управляемый фазовращатель, формирователь импульсов, блок определения соотношения фаз, первый и второй блоки выборки и хранения, причем один из входов измерителя подключен к первым входам первого блока выборки и хранения и блока определения соотношения фаз, другой вход измерителя подключен к первому входу управляемого фазовращателя, выход которого подключен к первым входам второго блока выборки и хранения и формирователя импульсов, а также соединен со вторым входом блока определения соотношения фаз, выход которого соединен со вторым (управляющим) входом управляемого фазовращателя и вторым входом формирователя импульсов, выход которого соединен со вторыми (управляющими) входами первого и второго блоков выборки и хранения, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами блока деления; управляемый фазовращатель содержит опорный генератор, блок выборки и хранения и регулируемый фазовращатель, причем вход и выход управляемого фазовращателя подключены ко входу и выходу регулируемого фазовращателя соответственно, второй (управляющий) вход последнего подключен к выходу блока выборки и хранения, первый вход которого подключен к выходу опорного генератора, а второй (управляющий) вход подключен ко второму (управляющему) входу управляемого фазовращателя; формирователь импульсов содержит элемент НЕ и последовательно соединенные компаратор, умножитель частоты на 2 и элемент И-НЕ, выход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а второй вход подключен к выходу элемента НЕ, первый и второй входы формирователя импульсов подключены ко входам компаратора и элемента НЕ соответственно. The purpose of the ratio meter of the values of the amplitudes of quasi-sinusoidal signals, containing a division block, the output of which is connected to the output of the meter, is achieved by the fact that the meter further comprises a controllable phase shifter, a pulse shaper, a phase ratio determination unit, the first and second sampling and storage units, one of the inputs the meter is connected to the first inputs of the first sampling and storage unit and the phase ratio determination unit, the other input of the meter is connected to the first input of the controlled phase shifter, you the path of which is connected to the first inputs of the second sampling and storage unit and pulse shaper, and is also connected to the second input of the phase ratio determination unit, the output of which is connected to the second (control) input of the controlled phase shifter and the second input of the pulse shaper, the output of which is connected to the second (control ) the inputs of the first and second blocks of sampling and storage, the outputs of which are respectively connected to the first and second inputs of the division block; the controlled phase shifter contains a reference oscillator, a sampling and storage unit and an adjustable phase shifter, the input and output of a controlled phase shifter connected to the input and output of an adjustable phase shifter, respectively, the second (control) input of the latter is connected to the output of the sampling and storage unit, the first input of which is connected to the output of the reference generator, and the second (control) input is connected to the second (control) input of the controlled phase shifter; the pulse shaper contains an element NOT and a serially connected comparator, a frequency multiplier by 2 and an element NAND, the output of which is connected to the output of the pulse shaper, and the second input is connected to the output of the element NOT, the first and second inputs of the pulse shaper are connected to the inputs of the comparator and element NOT respectively.

Способ основан на применении способа определения отношения амплитуд двух квазисинусоидальных сигналов. The method is based on the application of the method for determining the ratio of the amplitudes of two quasi-sinusoidal signals.

Для доказательства справедливости этого способа входной квазисинусоидальный сигнал Uх(t) и опорный синусоидальный сигнал Uy(t) представим в виде сумм отдельных функций на интервалах времени bj, не содержащих сигналов, равных нулю:
Uх(t) Uх(bj); Uy(t) Uy(bj),
где t текущее время при регистрации исследуемых сигналов;
N количество рассматриваемых интервалов времени, не содержащих сигналов, равных нулю;
Uх(bj), Uy(bj) соответствующие сигналы на рассматриваемых интервалах времени bj.To prove the validity of this method, the input quasi-sinusoidal signal Uх (t) and the reference sinusoidal signal Uy (t) can be represented as sums of separate functions on time intervals bj that do not contain signals equal to zero:
Ux (t) Ux (bj); Uy (t) Uy (bj),
where t is the current time during registration of the studied signals;
N is the number of considered time intervals that do not contain signals equal to zero;
Uх (bj), Uy (bj) corresponding signals on the considered time intervals bj.

Для установившегося процесса сигналы Uх(bj) и Uy(bj) на одноименных по j интервалах времени bj будем аппроксимировать в виде фрагментов синусоид, для которых с некоторым приближением справедливы следующие равенства:
Ux(bj)= Axsin(ωt+Fx);
Uy(bj)= Aysin(ωt+Fy), (1)
где Ах, Аy значения амплитуд аппроксимирующих сигналов;
ω значения круговой частоты сигналов;
t время;
Fx, Fy начальные фазы исследуемых сигналов.For the steady-state process, the signals Uх (bj) and Uy (bj) at the same time intervals bj will be approximated in the form of fragments of sinusoids for which, with some approximation, the following equalities are true:
Ux (bj) = Axsin (ωt + Fx);
Uy (bj) = Aysin (ωt + Fy), (1)
where Ah, Ay are the amplitudes of the approximating signals;
ω values of the circular frequency of the signals;
t time;
Fx, Fy are the initial phases of the studied signals.

Рассмотрим отношение между двумя сигналами в выражениях (1), обозначив искомое отношение амплитуд через Ka Aх/Ay, тогда:
f(bj)=Ka[sin(ωt+Fx)]/sin(ωt+Fy),
где f(bj) функция на интервале времени bj, определяемая отношением двух исследуемых сигналов Uх(bj) и Uy(bj).Consider the relationship between two signals in expressions (1), denoting the desired ratio of amplitudes by Ka Ax / Ay, then:
f (bj) = Ka [sin (ωt + Fx)] / sin (ωt + Fy),
where f (bj) is a function on the time interval bj, determined by the ratio of the two studied signals Uх (bj) and Uy (bj).

Найдем такой момент времени to на интервале bj, когда значение f(bj) равнялось бы значению отношения амплитуд Ка. В этом случае можно записать f(to) Ka, следовательно:
[sin(ωto+Fx)]/[sin(ωto+Fy)=1 (2)
Обозначив дробь из выражения (2) для произвольного t через L и применив формулу для синуса суммы двух углов, запишем:

Разделив числитель и знаменатель на coswt≠0, получим:
L = (tgωt cosFx+sinFx)/(tgωtcosFy+sinFy). (3)
Анализируя сигналы на интервале bj, в зависимости от значения знака разности фаз Fo Fx Fy, можно приравнять нулю либо значение Fх, либо значение Fy. Если, к примеру, Fx>Fy, то Fy 0, и после деления числителя и знаменателя на tgwt=0 в выражении (3) получим:
L = cosFo+(sinFo)/(tgωt), (4)
где Fo сдвиг фаз между исследуемыми сигналами.Let us find such a time moment to in the interval bj, when the value of f (bj) would be equal to the value of the ratio of the amplitudes Ka. In this case, we can write f (to) Ka, therefore:
[sin (ωto + Fx)] / [sin (ωto + Fy) = 1 (2)
Denoting the fraction from expression (2) for an arbitrary t by L and applying the formula for the sine of the sum of two angles, we write:

Dividing the numerator and denominator by coswt ≠ 0, we obtain:
L = (tgωt cosFx + sinFx) / (tgωtcosFy + sinFy). (3)
By analyzing the signals in the interval bj, depending on the sign of the phase difference Fo Fx Fy, either Fx or Fy can be equal to zero. If, for example, Fx> Fy, then Fy 0, and after dividing the numerator and denominator by tgwt = 0 in expression (3) we get:
L = cosFo + (sinFo) / (tgωt), (4)
where Fo is the phase shift between the studied signals.

Если Fx<Fy, то Fx 0, и после деления числителя и знаменателя в выражении (3) на tgωt≠ 0, получим:
L = 1/[cosFo+(sinFo/tgωt)] (5)
Анализируя выражения (3 5), можно утверждать, что при любых соотношениях сдвига фаз между сигналами выполнение условия (2) сводится к выполнению следующего требования:
cosFo+sinFo/[tg(2π/T)to]=1, (6)
где to соответствует искомому моменту времени, сек;
Т период исследуемых сигналов, сек.If Fx <Fy, then Fx 0, and after dividing the numerator and denominator in expression (3) by tgωt ≠ 0, we obtain:
L = 1 / [cosFo + (sinFo / tgωt)] (5)
Analyzing expressions (3 5), it can be argued that for any phase shift relationships between signals, the fulfillment of condition (2) is reduced to the following requirement:
cosFo + sinFo / [tg (2π / T) to] = 1, (6)
where to corresponds to the sought moment of time, sec;
T period of the studied signals, sec.

Обозначим (2π/T)to=B значение угла, определяемого положением to относительно периода Т. Тогда после перестановок выражение (6) перепишем в следующем виде:
tgB sinFo/(1-cosFo) (7)
В соответствии с формулой значений функций половинного аргумента представим правую часть уравнения (7) в следующем виде:
sinFo/(1 cosFo) ctg(Fo/2) (8)
Из (7 и 8) следует:
tgB ctg(Fo/2) (9)
Значение котангенса из выражения (9) выразим через значения тангенсов, тогда:
tgB tg[90 (Fo/2)] (10)
После преобразования можно получить:
tgB tg[(180 Fo/2)] (11)
Из равенства (11) получаем выражение для В:
B (180 Fo)/2 (12)
Так как B = (2π/T)to и соответствует моменту времени, когда выполняется требование (2), то из (12) можно определить момент времени to на интервале bj. Угол 180^o соответствует полупериоду, поэтом положение точки to на интервале bj соответствует половине интервала времени, лежащего внутри одного из полупериодов, из которого исключен интервал времени, соответствующий сдвигу фаз между сигналами.Denote by (2π / T) to = B the value of the angle determined by the position to relative to the period T. Then, after the permutations, we rewrite expression (6) in the following form:
tgB sinFo / (1-cosFo) (7)
In accordance with the formula for the values of the half argument functions, we represent the right-hand side of equation (7) as follows:
sinFo / (1 cosFo) ctg (Fo / 2) (8)
From (7 and 8) it follows:
tgB ctg (Fo / 2) (9)
The value of the cotangent from expression (9) is expressed through the values of the tangents, then:
tgB tg [90 (Fo / 2)] (10)
After the conversion, you can get:
tgB tg [(180 Fo / 2)] (11)
From equality (11) we obtain the expression for B:
B (180 Fo) / 2 (12)
Since B = (2π / T) to and corresponds to the time moment when requirement (2) is fulfilled, from (12) we can determine the time moment to on the interval bj. The angle of 180 ^o corresponds to the half-period, therefore the position of the point to on the interval bj corresponds to half the time interval lying inside one of the half-periods, from which the time interval corresponding to the phase shift between the signals is excluded.

Если установить фазовый сдвиг между исследуемыми сигналами 90 градусов, то момент времени to будет соответствовать моменту времени π/4 периода колебания одного из исследуемых сигналов. If the phase shift between the studied signals is set to 90 degrees, then the time to will correspond to the time π / 4 of the oscillation period of one of the studied signals.

Таким образом доказано, что при любых фазовых сдвигах между сигналами существует момент времени внутри каждого полупериода, где отношение модулей сигналов равно отношению амплитуд двух синусоидальных сигналов. Thus, it is proved that for any phase shifts between the signals, there is a moment in time inside each half-cycle, where the ratio of the signal modules is equal to the ratio of the amplitudes of two sinusoidal signals.

Схема измерителя представлена на фиг.1, схема управляемого фазовращателя приведена на фиг.2, схема формирователя импульсов на фиг.3. The meter circuit is shown in FIG. 1, the controlled phase shifter circuit is shown in FIG. 2, the pulse shaper circuit in FIG. 3.

Измеритель содержит управляемый фазовращатель 1; блок 2 определения соотношения фаз; блоки 3 и 4 выборки, хранения; формирователь импульсов 5; блок деления 6. The meter contains a controlled phase shifter 1; block 2 determining the ratio of the phases; blocks 3 and 4 of the sample storage; pulse shaper 5; division block 6.

Блоки в измерителе (см. фиг.1) соединены следующим образом. Первый вход измерителя подключен к первым входам первого блока 3 выборки и хранения и блока 2 определения соотношения фаз. Второй вход измерителя подключен к первому входу управляемого фазовращателя 1, выход которого подключен к первым входам второго блока 4 выборки, хранения и формирователя импульсов 5, а также соединен со вторым входом блока 2 определения соотношения фаз. Выход блока 2 определения соотношения фаз подключен ко второму (управляющему) входу управляемого фазовращателя 1 и ко второму входу формирователя импульсов 5. Выход формирователя импульсов 5 соединен со вторыми (управляющими) входами первого и второго блоков 3 и 4 выборки и хранения. Выходы первого и второго блоков 3 и 4 соединены с первым и вторым входами блока деления 6 соответственно. Выход последнего подключен к выходу измерителя. The blocks in the meter (see figure 1) are connected as follows. The first input of the meter is connected to the first inputs of the first block 3 of sampling and storage and block 2 determining the phase ratio. The second input of the meter is connected to the first input of the controlled phase shifter 1, the output of which is connected to the first inputs of the second block 4 of sampling, storage and pulse shaper 5, and is also connected to the second input of the phase ratio determination unit 2. The output of the phase ratio determination unit 2 is connected to the second (control) input of the controlled phase shifter 1 and to the second input of the pulse shaper 5. The output of the pulse shaper 5 is connected to the second (control) inputs of the first and second blocks 3 and 4 of the sample and store. The outputs of the first and second blocks 3 and 4 are connected to the first and second inputs of the division unit 6, respectively. The output of the latter is connected to the output of the meter.

Управляемый фазовращатель 1 (см. фиг.2) содержит опорный генератор 7, блок 8 выборки и хранения, регулируемый фазовращатель 9. Блоки в управляемом фазовращателе 1 соединены следующим образом. Выход опорного генератора 7 подключен к первому входу блока 8 выборки и хранения. Вход и выход управляемого фазовращателя 1 соединены с первым входом и выходом регулируемого фазовращателя 9 соответственно. Второй (управляющий) вход последнего подключен к выходу блока 8 выборки и хранения, второй (управляющий) вход которого соединен со вторым (управляющим) входом управляемого фазовращателя 1. The controlled phase shifter 1 (see FIG. 2) comprises a reference generator 7, a sampling and storage unit 8, an adjustable phase shifter 9. The blocks in the controlled phase shifter 1 are connected as follows. The output of the reference generator 7 is connected to the first input of the block 8 sampling and storage. The input and output of the controlled phase shifter 1 are connected to the first input and output of the adjustable phase shifter 9, respectively. The second (control) input of the latter is connected to the output of the sampling and storage unit 8, the second (control) input of which is connected to the second (control) input of the controlled phase shifter 1.

Формирователь импульсов 5 (см. фиг.3) содержит элемент НЕ 10 и последовательно соединенные компаратор 11, умножитель частоты 12, элемент И-НЕ 13. Блоки в формирователе импульсов 5 соединены следующим образом. Первый вход формирователя импульсов 5 подключен ко входу компаратора 11, выход которого соединен со входом умножителя частоты 12. Второй вход формирователя импульсов 5 подключен ко входу элемента НЕ 10, выход которого подключен ко второму входу элемента И-НЕ 13, первый вход которого соединен с выходом умножителя частоты 12. Выход элемента И-НЕ соединен с выходом формирователя импульсов 5. The pulse shaper 5 (see Fig. 3) contains an element HE 10 and a series-connected comparator 11, a frequency multiplier 12, an AND-NOT element 13. The blocks in the pulse shaper 5 are connected as follows. The first input of the pulse shaper 5 is connected to the input of the comparator 11, the output of which is connected to the input of the frequency multiplier 12. The second input of the pulse shaper 5 is connected to the input of the element HE 10, the output of which is connected to the second input of the AND-NOT 13 element, the first input of which is connected to the output frequency multiplier 12. The output of the element AND is NOT connected to the output of the pulse shaper 5.

Принцип работы устройства основан на способе, в соответствии с которым исследуемые сигналы напряжения Uх(t) и Uy(t) сдвигают по фазе друг относительно друга таким образом, чтобы между ними был фазовый сдвиг, кратный 90 градусам, выделяют временной интервал bj на одном из полупериодов, общем для обоих сигналов, на котором не происходит изменение знака, проводят измерения значений сигналов в середине выделенного интервала, и модуль отношения этих значений будет соответствовать отношению значений амплитуд сигналов. The principle of operation of the device is based on the method in accordance with which the studied voltage signals Uх (t) and Uy (t) are phase shifted relative to each other so that there is a phase shift multiple of 90 degrees between them, the time interval bj is allocated on one of half periods, common for both signals, on which the sign does not change, measure the values of the signals in the middle of the selected interval, and the ratio module of these values will correspond to the ratio of the signal amplitudes.

Сдвиг сигналов по фазе без изменения амплитуды производит управляемый фазовращатель 1 при помощи регулируемого фазовращателя 9, который управляется напряжением U8 с выхода блока 8 выборки и хранения, на вход которого поступает напряжение U7 с выхода опорного генератора 7. Напряжение U7 может изменяться во времени по любому закону, а величина напряжения U8 для управления величиной фазы выбирается в соответствии с управляемым сигналом U2 с выхода блока 2 определения соотношения фаз. Величину этого фазового сдвига устанавливает блок 2 определения соотношения фаз, который контролирует соотношение фаз сигналов, поступающих на первые входы первого и второго устройств 3 и 4 выборки и хранения. The phase shift of the signals without changing the amplitude produces a controlled phase shifter 1 using an adjustable phase shifter 9, which is controlled by the voltage U8 from the output of the sampling and storage unit 8, the input of which receives the voltage U7 from the output of the reference generator 7. The voltage U7 can vary in time according to any law and the voltage value U8 for controlling the phase value is selected in accordance with the controlled signal U2 from the output of the phase ratio determination unit 2. The magnitude of this phase shift sets the phase ratio determination unit 2, which controls the phase ratio of the signals supplied to the first inputs of the first and second sampling and storage devices 3 and 4.

Как только фазовый сдвиг становится кратным 90 градусам блок 2 для определения соотношения фаз вырабатывает управляющий логический сигнал напряжения U2, который останавливает изменение фазового сдвига, производящего управляемым фазовращателем 1. As soon as the phase shift becomes a multiple of 90 degrees, the block 2 for determining the phase ratio generates a control logic signal voltage U2, which stops the change in the phase shift produced by the controlled phase shifter 1.

Напряжение сигнала U'y(t) с выхода управляемого фазовращателя 1 и напряжение U2 поступают на формирователь импульсов 5, который формирует на своем выходе управляющий сигнал напряжения U5, который выбирает момент времени to для измерения. The signal voltage U'y (t) from the output of the controlled phase shifter 1 and the voltage U2 are supplied to a pulse shaper 5, which generates at its output a control signal of voltage U5, which selects the time instant t for measurement.

Формирователь импульсов 5, представленный на фиг.3, работает следующим образом. Сигнал U'y(t) поступает на компаратор 11, а сигнал напряжения U2 на вход элемента НЕ 10. С выхода компаратора 11 импульсы напряжения U11 поступают на вход умножителя частоты 12, на выходе которого получают импульсы напряжений U12, длительность которых соответствует 1/8 периода сигнала U'y(t). The pulse generator 5, presented in figure 3, operates as follows. The signal U'y (t) is supplied to the comparator 11, and the voltage signal U2 to the input of the element NOT 10. From the output of the comparator 11, the voltage pulses U11 are fed to the input of the frequency multiplier 12, the output of which receives voltage pulses U12, the duration of which corresponds to 1/8 signal period U'y (t).

Импульсы напряжения U10, логическая единица которых соответствует времени, когда фазовый сдвиг между исследуемыми сигналами равен 90^o, и импульсы напряжений U12, логическая единица которых соответствует интервалу времени от 2p/8 и до 3p/8 колебаний сигнала U'y(t) и интервалу времени 5p/8 до 6p/8 периода сигнала, поступают на логический элемент И-НЕ 13. Следовательно, при фазовых сдвигах 90 градусов между исследуемыми сигналами в указанных интервалах времени на выходе элемента И-НЕ 13 будет логический ноль последовательности импульсов в соответствии с последовательностью напряжения U12.Voltage pulses U10, the logical unit of which corresponds to the time when the phase shift between the signals under study is 90 ^o , and voltage pulses U12, the logical unit of which corresponds to a time interval from 2p / 8 to 3p / 8 of the oscillations of the signal U'y (t) and the interval time 5p / 8 to 6p / 8 of the signal period, they arrive at the AND-NOT 13 logic element. Therefore, with phase shifts of 90 degrees between the studied signals in the indicated time intervals, the output of the AND-NOT 13 element will be the logical zero of the pulse sequence in accordance with voltage sequence U12.

Логический ноль напряжения U13 будет являться сигналом "хранение" для блоков 3 и 4 выборки и хранения. Logical zero voltage U13 will be the signal "storage" for blocks 3 and 4 of the selection and storage.

Сигналы для измерения отношения амплитуд Uх(t) и U'y(t), сдвинутые по фазе на 90 градусов относительно друг друга, поступают на входы блоков 3 и 4 выборки и хранения, на выходах которых эти сигналы повторяются в режиме "выборка" и сохраняются в памяти в режиме "хранение" в виде напряжений Ux(to) и U'y(to), когда на управляющие входы блоков 3 и 4 поступает логический сигнал "хранение" напряжения U5 U13 с выхода формирователя импульсов 5. The signals for measuring the ratio of amplitudes Uх (t) and U'y (t), phase-shifted 90 degrees relative to each other, are fed to the inputs of sampling and storage units 3 and 4, at the outputs of which these signals are repeated in the “sampling” mode and stored in memory in the "storage" mode in the form of voltages Ux (to) and U'y (to), when the logical signal "storage" of voltage U5 U13 from the output of the pulse shaper 5 is received at the control inputs of blocks 3 and 4.

Значение модуля отношения напряжений в этот момент времени и равно отношению значений амплитуд исследуемых сигналов. The value of the stress ratio modulus at this point in time is equal to the ratio of the amplitudes of the studied signals.

Достоинством предлагаемого измерителя отношения является то, что его методическая ошибка равняется нулю даже в том случае, когда существуют искажения исследуемых сигналов в области (0,707 1) от их экстремальных значений. The advantage of the proposed ratio meter is that its methodological error is zero even in the case when there are distortions of the studied signals in the region (0.707 1) from their extreme values.

Измеритель отношений выполнен на стандартных элементах по схемам, известным в литературе. The relationship meter is made on standard elements according to circuits known in the literature.

В управляемом фазовращателе 1: опорный генератор 7 [4a] блок 8 выборки хранения [5a] регулируемый фазовращатель [4б] Блок 2 определения соотношения фаз аналогичен [6] Блоки 3 и 4 выборки, хранения [5a]
В формирователе импульсов 5: логические элементы НЕ 10 и И-НЕ 13 серии 564, компаратор 11 [6б] умножитель частоты [5в] Блок деления, аналогичный [5г]
Устройство позволяет проводить измерения с высокой точностью за счет того, что выбор мгновенных значений сигнала-делимого и делителя производится в стороне от экстремальных значений, где обычно искажения максимальны. Инструментальная ошибка такого измерителя, как показывает анализ, составляет десятые доли процента.In controlled phase shifter 1: reference oscillator 7 [4a] storage sample unit 8 [5a] adjustable phase shifter [4b] Phase ratio determination unit 2 is similar to [6] Storage blocks 3 and 4 [5a]
In the pulse shaper 5: logic elements NOT 10 and NAND 13 of the 564 series, comparator 11 [6b] frequency multiplier [5c] Division block similar to [5g]
The device allows you to measure with high accuracy due to the fact that the choice of instantaneous values of the signal-divisible and divisor is made away from extreme values, where distortion is usually maximum. The instrumental error of such a meter, as analysis shows, is tenths of a percent.

Используемые источники информации
1. Применение и проектирование операционных усилителей. Под ред. Дж. Грэма. Мир, 1974.Information Sources Used
1. The use and design of operational amplifiers. Ed. J. Graham. World, 1974.

2. Авт. св.СССР N 752366, G 06 G 7/16. 2. Auth. St. USSR N 752366, G 06 G 7/16.

3. Р.П.П Жилинскас. Измерители отношения. М. Советское радио, 1975, стр. 38 42. 3. R.P.P. илиilinskas. Relationship meters. M. Soviet Radio, 1975, p. 38 42.

4. Заявка на изобретение N 4900115/24 (116936), положительное решение от 10.12.91. 4. Application for the invention N 4900115/24 (116936), a positive decision from 10.12.91.

4. Кофлин Р.и Дрискол Ф. Операционные усилители и линейные интегральные схемы. М. Мир, 1979:
cтр. 97 99 (а)
стр. 202 203 (б).4. Coflin R. and Driskol F. Operational amplifiers and linear integrated circuits. M. Mir, 1979:
pg. 97 99 (a)
p. 202 203 (b).

5. Алексенко А. Г. Коломбет Е.А. Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. М. Советское радио, 1980:
cтр. 179-182 (а)
стр. 168-170 (б)
стр. 103 (в)
стр. 92 101 (г)
6. Авторское свидетельство СССР N 243728, G 01 R, 25/00.5. Aleksenko A. G. Colombet E. A. Starodub G.I. The use of precision analog ICs. M. Soviet Radio, 1980:
pg. 179-182 (a)
p. 168-170 (b)
p. 103 (c)
p. 92 101 (d)
6. Copyright certificate of the USSR N 243728, G 01 R, 25/00.

Claims

1. A meter for the ratio of the amplitudes of quasi-sinusoidal signals, comprising a division block, the output of which is connected to the output of the meter, characterized in that a controlled phase shifter, a pulse shaper, a phase ratio determination unit and the first and second sampling and storage units are introduced into it, one of the inputs the meter is connected to the input of the first sampling and storage unit and to the first input of the phase ratio determination unit, the other input of the meter is connected to the input of the controlled phase shifter, the output of which is connected the first inputs of the second sampling and storage unit and the pulse shaper and to the second input of the phase ratio determining unit, the output of which is connected to the control input of the controlled phase shifter and the second input of the pulse shaper, the output of which is connected to the control inputs of the first and second sampling and storage blocks, the outputs of which respectively connected to the first and second inputs of the division unit.

2. The meter according to claim 1, characterized in that the controlled phase shifter comprises a reference generator, a sampling and storage unit and an adjustable phase shifter, wherein the input and output of the phase shifter are connected to the input and output of the adjustable phase shifter, respectively, the control input of the adjustable phase shifter is connected to the output of the sample block and storage, the input of which is connected to the output of the reference generator, and the control input to the control input of the phase shifter.

3. The meter according to claim 1, characterized in that the pulse shaper comprises an element HE and a comparator connected in series, a frequency multiplier by two and an AND-NOT element, the output of which is connected to the output of the driver, and the second input is connected to the output of the element NOT, the first and the second inputs of the former are connected to the inputs of the comparator and the element NOT, respectively.