RU2096828C1 - Method for detection of amplitude ratio of harmonic signals - Google Patents
Method for detection of amplitude ratio of harmonic signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096828C1 RU2096828C1 RU94022777A RU94022777A RU2096828C1 RU 2096828 C1 RU2096828 C1 RU 2096828C1 RU 94022777 A RU94022777 A RU 94022777A RU 94022777 A RU94022777 A RU 94022777A RU 2096828 C1 RU2096828 C1 RU 2096828C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- signals
- ratio
- time
- harmonic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения отношения значений амплитуд периодических сигналов, изменяющихся по гармоническому закону, и может быть использовано для калибровки измерительных каналов при определении их амплитудных и фазовых характеристик. К способу предъявляются высокие требования по точности, быстродействию и простоте реализации. The invention relates to the field of measuring equipment, in particular to methods for determining the ratio of the amplitudes of periodic signals that vary in harmonic law, and can be used to calibrate the measuring channels when determining their amplitude and phase characteristics. The method has high requirements for accuracy, speed and ease of implementation.
Известен способ определения отношения К значений амплитуд гармонических сигналов [1] основанный на времяимпульсном преобразовании суммы и разности подлежащих делению сигналов в разнополярные импульсы напряжения и еще ряде преобразований. Этот способ довольно сложен и характеризуется невысоким быстродействием. A known method for determining the ratio To the values of the amplitudes of harmonic signals [1] based on the time-pulse conversion of the sum and difference of the signals to be divided into bipolar voltage pulses and a number of transformations. This method is quite complicated and is characterized by low speed.
Известен способ определения отношения частного от деления двух синфазных синусоидальных сигналов [2] основанный на суммировании одного из входных сигналов со сдвинутым по фазе другим входным сигналом, причем фазовый сдвиг сигнала делимого устанавливается равным половине фазового сдвига линейной суммы сигналов делимого и делителя; временной интервал, соответствующий фазовому сдвигу между суммарным сигналом и входным синфазным сигналом, численно соответствует частному от деления двух сигналов, и измерение этого интервала позволяет определить искомую величину. A known method for determining the ratio of the quotient of the division of two common-mode sinusoidal signals [2] based on the summation of one of the input signals with a phase-shifted other input signal, the phase shift of the dividend signal being set equal to half the phase shift of the linear sum of the dividend and divider signals; the time interval corresponding to the phase shift between the total signal and the input common-mode signal numerically corresponds to the quotient of the division of the two signals, and measuring this interval allows you to determine the desired value.
Способ довольно сложен, точность измерения ограничена, быстродействие невысокое. The method is quite complicated, the measurement accuracy is limited, the speed is low.
Наиболее распространенным является способ прямого измерения значений амплитуд [3] в соответствии с которым непосредственно измеряют значения амплитуд сигналов, а отношение значений амплитуд исследуемых сигналов определяют как модуль измеренного отношения. Способ довольно простой и точный, однако его быстродействие невысокое. The most common is the method of direct measurement of the amplitudes [3] in accordance with which the values of the amplitudes of the signals are directly measured, and the ratio of the amplitudes of the studied signals is determined as the module of the measured ratio. The method is quite simple and accurate, but its speed is low.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по большему количеству сходных существенных признаков является способ определения отношения значений амплитуд сигналов [4] в соответствии с которым сдвигают по фазе один сигнал относительно другого таким образом, чтобы они не были синфазными или противофазными, выделяют временной интервал, общий для двух сигналов на одном из их полупериодов, такой, на котором не происходит изменения знака исследуемых сигналов, измеряют мгновенные значения этих сигналов в определенный момент времени t1, соответствующий половине выбранного временного интервала, а отношение значений амплитуд определяют как модуль отношения их мгновенных значений. The closest technical solution to the claimed one for a larger number of similar essential features is a method for determining the ratio of signal amplitudes [4] in accordance with which one signal is shifted in phase relative to another so that they are not in-phase or out-of-phase, allocate a time interval common to two signals on one of their half-periods, such that there is no change in the sign of the studied signals, measure the instantaneous values of these signals at a certain point in time t 1, corresponding to half the selected time interval, and the ratio of the amplitudes is determined as the modulus of the ratio of their instantaneous values.
Способ имеет преимущества перед другими способами по точности и быстродействию, так как измерения производят в один и тот же момент времени, однако он обладает некоторой сложностью при реализации из-за необходимости определять середину выбранного интервала времени, а быстродействие ограничивается из-за необходимости анализа выбранного временного интервала. The method has advantages over other methods in terms of accuracy and speed, since the measurements are made at the same time, however, it has some implementation difficulties because of the need to determine the middle of the selected time interval, and the speed is limited due to the need to analyze the selected time interval.
Целью изобретения является повышение быстродействия при упрощении реализации. The aim of the invention is to increase performance while simplifying implementation.
Цель при осуществлении способа определения отношения значений амплитуд гармонических сигналов, основанного на измерении в определенный момент времени t1 мгновенных значений гармонических сигналов, достигается тем, что значения гармонического сигнала X(t) делят на значения гармонического сигнала Y(t), регистрируют сигнал частное f(t)=X(t)/Y(t), в момент времени t1, который выбирают на середине полуволны сигнала-делителя Y(t), определяют значения сигнала-частного f(t1) и его производной f'(t1), а отношение К значений амплитуд гармонических сигналов X(t) и Y(t) определяют по формуле:
В предлагаемом способе нет необходимости выбирать временной интервал, где не происходит изменения знаков гармонических сигналов, и определять середину этого временного интервала, что влечет некоторые технические трудности и ограничение по быстродействию.The goal in the implementation of the method for determining the ratio of the values of the amplitudes of harmonic signals based on the measurement at a certain instant of time t1 of the instantaneous values of harmonic signals is achieved by the fact that the values of the harmonic signal X (t) are divided by the values of the harmonic signal Y (t), the particular signal f ( t) = X (t) / Y (t), at time t1, which is selected in the middle of the half-wave of the divisor signal Y (t), the values of the signal-quotient f (t1) and its derivative f '(t1) are determined, and ratio K of the amplitudes of the harmonic signals X (t) and Y ( t) is determined by the formula:
In the proposed method, there is no need to choose a time interval where there is no change in the signs of harmonic signals, and to determine the middle of this time interval, which entails some technical difficulties and a speed limit.
Для доказательства справедливости этого способа входной гармонический сигнал-делимое X(t) напряжения Ux(t) и гармонический сигнал-делитель Yt напряжения Uy(t) представим в виде отдельных функций, рассматриваемых на интервалах времени полуволн сигнала-делителя Yt, не равного нулю:
Ux(t)=Ux(bj); Uy(t)=Uy(bj), (1)
где t текущее время при регистрации исследуемых сигналов;
Ux(bj), Uy(bj) соответствующие сигналы на рассматриваемых интервалах времени bj.To prove the validity of this method, the input harmonic signal-divisible X (t) of the voltage U x (t) and the harmonic signal-divider Y t of the voltage U y (t) can be represented as separate functions considered at half-time intervals of the divider signal Y t , not equal to zero:
U x (t) = U x (b j ); U y (t) = U y (b j ), (1)
where t is the current time during registration of the studied signals;
U x (b j ), U y (b j ) the corresponding signals at the considered time intervals b j .
Для гармонических сигналов без постоянной составляющей сигналы Ux(bj) и Uy(bj) на одноименных по j интервалах времени bj можно представить в следующем виде (см. фиг.1):
где А1, А2 значения амплитуд сигналов;
ω = (2π/T) значения круговой частоты сигналов;
t время;
F1, F2 начальные фазы, исследуемых сигналов.For harmonic signals without a constant component, the signals U x (b j ) and U y (b j ) on the same time intervals b j can be represented in the following form (see figure 1):
where A1, A2 are signal amplitudes;
ω = (2π / T) values of the circular frequency of the signals;
t time;
F1, F2 are the initial phases of the studied signals.
Рассмотрим сигнал-частное f(t) от деления значений сигналов в выражениях (2) и (3):
f(t) = K[sinωt+F1)]/sin(ωt+F2)],
где f(t) функция на интервале времени bj, определяемая отношением двух исследуемых сигналов Ux(bj) и Uy(bj);
К=А1/А2 искомое отношение значений амплитуд.Consider the signal-private f (t) from dividing the signal values in expressions (2) and (3):
f (t) = K [sinωt + F1)] / sin (ωt + F2)],
where f (t) is a function on the time interval b j determined by the ratio of the two studied signals U x (b j ) and U y (b j );
K = A1 / A2 is the desired ratio of the amplitudes.
Функцию сигнала-частного f(t) из (4) после некоторых преобразований можно представить в следующем виде:
Для произвольного значений разности фаз F0 между сигналами X(t) и Y(t) примем значение начального фазового сдвига F2=0 пpи F1>F2, тогда выражение (6) можно преобразовать и записать в следующем виде:
f(t) = K[cosF0+sinF0/tgωt)] (7)
Рассмотрим выражение (7) в момент времени t1 на середине полуволны сигнала-делителя, когда значение wt1 соответствует моменту времени равному четверти периода исследуемых колебаний T/4, где T/4 = π/2. В этом случае второе слагаемое в правой части обращается в ноль, следовательно:
f(t1)=KcosF0(8)
Продифференцируем выражение (8) и получим:
f'(t1)=K(-sinF0) (9)
После несложных преобразований из выражений (8) и (9) получим соответственно:
[f(t1)]2=K2cos2F0 (10)
[f'(t1)]2=K2(-sinF0)2 (11)
Из (9) и (10) получим:
[f(t1)]2+(f'(t1)]2 K2[cos2F0+(-sinF0)2] (12)
Выражение в квадратных скобках правой части выражения (12) равняется единице, поэтому из (12) можно получить выражение для определения отношения K значений амплитуд гармонических сигналов:
Таким образом, получили математическое выражение для определения отношения K значений амплитуд гармонических сигналов.The function of the signal-private f (t) from (4) after some transformations can be represented in the following form:
For arbitrary values of the phase difference F 0 between the signals X (t) and Y (t), we take the value of the initial phase shift F2 = 0 for F1> F2, then expression (6) can be transformed and written in the following form:
f (t) = K [cosF0 + sinF0 / tgωt)] (7)
We consider expression (7) at time t1 in the middle of the half-wave of the divider signal, when wt1 corresponds to a time equal to a quarter of the period of the studied oscillations T / 4, where T / 4 = π / 2. In this case, the second term on the right-hand side vanishes, therefore:
f (t1) = KcosF 0 (8)
Differentiate expression (8) and get:
f '(t1) = K (-sinF 0 ) (9)
After simple transformations from expressions (8) and (9) we obtain, respectively:
[f (t1)] 2 = K 2 cos 2 F 0 (10)
[f '(t1)] 2 = K 2 (-sinF 0 ) 2 (11)
From (9) and (10) we get:
[f (t1)] 2 + (f '(t1)] 2 K 2 [cos 2 F 0 + (- sinF 0 ) 2 ] (12)
The expression in square brackets on the right-hand side of expression (12) is equal to unity; therefore, from (12), we can obtain an expression for determining the ratio K of the amplitudes of harmonic signals:
Thus, we obtained a mathematical expression for determining the ratio K of the amplitudes of the harmonic signals.
На фиг.2 представлено устройство для реализации способа. Figure 2 presents a device for implementing the method.
Устройство содержит блок 1 деления и индикатор 2 на ЭЛТ. Блоки в устройстве соединены следующим образом. Первый вход устройства подключен к первому входу блока 1 деления. Второй вход устройства подключен к первому входу индикатора 2 на ЭЛТ и к второму входу блока 1 деления, выход которого подключен к второму входу индикатора 2 на ЭЛТ. The device contains a block 1 division and
Устройство работает следующим образом. Напряжение Ux(t) сигнала-делимого поступает на первый вход устройства и на первый вход блока 1 деления, на второй вход которого поступает напряжение Uy(t) сигнала-делителя с второго входа устройства. На выходе блока 1 деления получают напряжение U1(t), соответствующее функции f(t) сигнала-частного, которое поступает на второй вход индикатора 2 на ЭЛТ, на первый вход которого поступает напряжение Uy(t) сигнала-делителя.The device operates as follows. The voltage U x (t) of the divisible signal is supplied to the first input of the device and to the first input of the division unit 1, the second input of which receives the voltage U y (t) of the divider signal from the second input of the device. At the output of the division unit 1, a voltage U 1 (t) corresponding to the function f (t) of the private signal is received, which is fed to the second input of the
В соответствии с формулой изобретения, в момент времени t1, соответствующий середине полуволны сигнала-делителя Uy(t), определяют значение производной функции f'(t1) тангенс угла наклона функции напряжения U1(t) сигнала-частного, и определяют отношение
Заявляемый способ приемлем в широком диапазоне частот и имеет преимущества по быстродействию, что важно при изменениях в широком частотном диапазоне. В предлагаемом способе нет необходимости выбирать временной интервал, где не происходит изменения знаков гармонических сигналов, и определять середину этого временного интервала, что влечет некоторые технические трудности и ограничение по быстродействию. Здесь момент времени t1 для измерений легко определяют на середине полуволны сигнала-делителя.In accordance with the claims, at time t1 corresponding to the middle half-wave of the divider signal U y (t), the value of the derivative of the function f '(t1) is determined by the slope of the voltage function U 1 (t) of the signal-private, and the ratio
The inventive method is acceptable in a wide range of frequencies and has advantages in terms of speed, which is important for changes in a wide frequency range. In the proposed method, there is no need to choose a time interval where there is no change in the signs of harmonic signals, and to determine the middle of this time interval, which entails some technical difficulties and a speed limit. Here, the time t1 for measurements is easily determined in the middle of the half-wave of the divider signal.
Используемые источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 474817, G 06 G 7/16, 1976.Information Sources Used
1. USSR author's certificate N 474817, G 06 G 7/16, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР N 582515, G 06 G 7/16, 1977. 2. USSR author's certificate N 582515, G 06 G 7/16, 1977.
3. Жилинскас Р-П.П. Измерители отношения. М. Сов. радио, 1975, стр.37-46. 3. илиilinskas R-P.P. Relationship meters. M. Sov. Radio 1975, pp. 37-46.
4. Патент РФ, N 1825190, G 06 G 7/16, БИ 24, 1993. 4. RF patent, N 1825190, G 06 G 7/16, BI 24, 1993.
Claims (1)
еThe method for determining the ratio of the values of the amplitudes of harmonic signals, which consists in the fact that the values of the first harmonic signal X (t) are divided by the values of the second harmonic signal Y (t), receive the signal-private f (t), determine its value at a certain point in time t 1 characterized in that the time t 1 is selected in the middle of the time interval when the second signal does not change its sign, at the time t 1 , the values of the derivative f '(t 1 ) of the frequency signal are determined, and the ratio K of the amplitudes of the harmonic signals X ( t) and Y (t) determined by the formula
e
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94022777A RU2096828C1 (en) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Method for detection of amplitude ratio of harmonic signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94022777A RU2096828C1 (en) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Method for detection of amplitude ratio of harmonic signals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94022777A RU94022777A (en) | 1996-04-20 |
RU2096828C1 true RU2096828C1 (en) | 1997-11-20 |
Family
ID=20157254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94022777A RU2096828C1 (en) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Method for detection of amplitude ratio of harmonic signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2096828C1 (en) |
-
1994
- 1994-06-14 RU RU94022777A patent/RU2096828C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, патент, 1831687, кл. G 01 R 25/00, 1993. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94022777A (en) | 1996-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2096828C1 (en) | Method for detection of amplitude ratio of harmonic signals | |
RU2039361C1 (en) | Method for determining phase difference between two signals | |
JPS6152950B2 (en) | ||
RU2225012C2 (en) | Phase-meter | |
JPH0743404A (en) | Phase difference detecting method, circuit and apparatus | |
RU2086991C1 (en) | Method for spectral analysis of signals | |
RU2103698C1 (en) | Device for measurement of harmonic signal phase shift | |
RU2070735C1 (en) | Meter measuring ratio of amplitude values of quasi-sinusoidal signals | |
SU855530A1 (en) | Device for phase meter phase amplitude error determination | |
RU2037833C1 (en) | Device for measuring phase shifts of signals with known amplitude relations | |
RU2040002C1 (en) | Method for determining phase difference of two signals | |
SU1758596A1 (en) | Meter of four-pole gain | |
RU2093886C1 (en) | Method for detection of amplitude ratio of quasi-sine signals | |
SU600471A1 (en) | Arrangement for testing meter of group time delay | |
RU2035743C1 (en) | Method for determining phase-quadrature sine-wave signals | |
RU2090899C1 (en) | Method for determining rms value of harmonic components in signal | |
SU1257557A1 (en) | Method of measuring phaze difference of two coherent signals | |
RU2010246C1 (en) | Method of harmonic analysis of signals | |
SU408235A1 (en) | WIDEBAND PHASOMETER | |
RU2101715C1 (en) | Phase meter for signals of high and ultrahigh frequency | |
RU2090898C1 (en) | Method of spectral analysis of signals | |
RU1831687C (en) | Method for measurement of phase shift of two sinusoidal signals | |
SU752197A1 (en) | Transformation coefficient meter | |
SU1406548A2 (en) | Device for testing meters of extraneous amplitude modulation parameters | |
RU2007736C1 (en) | Device for determination of phase shift between two sine signals |