СО :л Иэс бретение относитс к цифровой электроизмерительной технике и може быть использовано при создании цифровых фазометров. Известен способ измерени сдвига фаз, основанный на интегрировании входного скгна:а, выделении моменто времени, соответствующих прохождению результата интегрировани через нулевой уровень, формировании и измерении временного интервала между моментами прохождени через нулевой уровень 1 , Недостаток данного способа заклю чаетс в низкой помехоустойчивости по отношению к широкополосным шумам Наиболее близкий способ измерени фазового сдвига основан на интегрировании входного сигнала и осуществ лении дополнительного интегрировани входного сигнала, причем начало дополнительного интегрировани фиксированно во времени, а конец дополни тельного интегрировани вл етс текущей координатой времени 2 . Недостатком известного способа вл етс зависимость результата изм рени от частоты входных сигналов, большое врем измерени , обусловленное применением дополнительного аналогового интегрировани , которое дл обеспечени достаточно высокой точности занимает примерно 10-15 пе риодов . Цель изобретени - уменьшение времени измерени и повышение точности за счет исключени вли ни частоты сигнала на результат измере ни .. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу измерени фазового сдвига, основанному на интегрировании одного из сигналов и вычислении фазового сдвига, осуществл ют дифференцирование одного из входных сигналов, преобразуют полученный сигнал в пропорциональную частоту следовани импульсов, формируют временные интервалы между, переходами входных сигналов через одноименные нулевые значени и между нулевым и максимальным значени ми измер емого сигнала, и в течение этих интервалов интегрируют импульсы преобразовател напр жение-частота, по полученным кодам вычисл ют фазовый сдвиг. Пусть необходимо измерить фазовы сдвиг между двум синусоидальными напр жени ми, которые описываютс выражени ми: иД11--и,ы (ы1), (1 UjlU-Uj sinicjt- b (2) где - 1змер емый фазовый сдвиг. Одиниз сигналов, например подвергаетс дифференцированию. Получим )- -- AU2mWCOs(wt-(,), р где Кд - коэффициент передачи блока дифференцировани . Сигнал преобразуетс в пропорциональную ему частоту следовани импульсов ,lЬVi{K U.г cJcoв u)l-ц,)Д4) где К| - коэффициент преобразовани напр жение-частота. Импульсы с частотой следовани i(i) подсчитываютс (интегрируютс ) дважды: один раз за временной интервал между переходами напр жений и U) и Uij (t) через нуль, а другой раз. в течение временного интервала между переходами напр жени Ij {(t) через нуль и максимум. В результате получают два пакета импульсов: 1(I N,j ДtЫi(lJl -kдk{U2n,Gdjcos Ыt-q)d(wlЬ ,.)u-, (5) ЬЬ Ч- iU)c}(wt)(o cosUi-c aitat) Ч . (р ,(6) Вз в отношение М к N.2 , получимN ,51п11()и Отсюда измер емый фазовый сдвиг (j может быть найден, как и в известном способе, по формуле . NH C Orcsin - Одной из возможных реализаций предлагаемого способа вл етс устройство, структурна схема которого показана на чертеже. Устройство состоит из блока 1 управлени , блока 2 дифференцировани , преобразовател 3 напр жениечастота , двух временных селекторов 4, 5 и вычислител 6. Входы блока .1 управлени вл ютс входами прибора, .la которые поаютс напр жени U it) ии-2(:) .Один з входов блока 1 управлени через последовательно соединенные блок 2 ифференцировани и преобразователь 3 напр жение-частота подключен к нформационным входам временных електоров 4 и 5. Управл ющие входы ременных селекторов 4 и 5 подключеы соответственно к первому и вто- , ому выходам блока 1 управлени , а ыходы временных селекторов 4 и 5 оединены с входами вычислител 6. Принцип действи устройства сосоит в следующем. На входы блока 1 управлени оступает опорный сигналU)(t| и измер емый сигнал U,j(i) , который также поступает на вход блока 2 дифференцировани . С выхода блока 2 дифференцировани сигнал Uj( t) ,описываемый выражением (3) , поступает на преоб-7 раэователь 3 напр жение-частота, . которым осуществл етс преобразование напр жени О}(1) в пропорциональную частоту следовани импульсов i(i) , согласно вырс1жению (4) .Импульсы частоты f(t) поступают на информационные входы временных селекторов 4 и 5. Блок 1 управлени формирует два управл ющих сигнала, длительность одного из которых равна временному интервалу между переходами сигналов И (t) и Ц 2 (i через одноименные нулевые значени , а другого - временному интервалу между нулевым и максимальным значени ми измер емого сигнала. Первым управл ющим сигналом блока 1 управлени открываетс временный селектор 4 и на один вход вычислител 6 поступает число импульсов W;), определ емое выражением (5) .CO: l IES shaving refers to digital electrical measuring equipment and can be used to create digital phase meters. A known method for measuring the phase shift is based on integrating the input skrin: a, allocating time moments corresponding to the passage of the integration result through the zero level, forming and measuring the time interval between the moments of passing through zero level 1, The disadvantage of this method is low broadband noise. The closest way to measure phase shift is based on integrating the input signal and performing additional integration in the input signal, the beginning of the additional integration is fixed in time, and the end of the additional integration is the current time coordinate 2. A disadvantage of the known method is the dependence of the measurement result on the frequency of the input signals, a large measurement time due to the use of additional analog integration, which takes about 10-15 periods to ensure high accuracy. The purpose of the invention is to reduce the measurement time and increase the accuracy by eliminating the effect of the signal frequency on the measurement result. The goal is achieved by the method of measuring the phase shift based on integrating one of the signals and calculating the phase shift. input signals, convert the received signal into a proportional pulse frequency, form time intervals between, transitions of input signals through the same zero values and between zero and the maximum values of the measured signal, and during these intervals, the pulses are integrated transducer voltage-frequency codes obtained by calculating a phase shift. Let it be necessary to measure the phase shift between two sinusoidal voltages, which are described by the expressions: id11 - i, s (s1), (1 UjlU-Uj sinicjt- b (2) where is 1 measured phase shift. One of the signals, for example, is differentiation. We get) - - AU2mWCOs (wt- (,), p where Cd is the transfer coefficient of the differentiation unit. The signal is converted into a pulse frequency proportional to it, lbVi {K U.ccJcov u) l-c,) D4) K | - voltage-frequency conversion factor. The pulses with the following frequency i (i) are counted (integrated) twice: once per time interval between voltage transitions and U) and Uij (t) through zero, and another time. during the time interval between voltage transitions Ij {(t) through zero and maximum. As a result, two packets of pulses are obtained: 1 (IN, j DtYi (lJl -kdk {U2n, Gdjcos Ыt-q) d (wlb,.) U-, (5) Lb i iU) c} (wt) (o cosUi -c aitat h. (p, (6) Bz in relation of M to N.2, get N, 51 5111 () and Hence the measured phase shift (j can be found, as in the well-known method, by the formula. NH C Orcsin - One of the possible implementations of the proposed The method is a device whose block diagram is shown in the drawing.The device consists of a control unit 1, a differentiation unit 2, a frequency voltage converter 3, two time selectors 4, 5 and a calculator 6. The inputs of the control unit .1 are instrument inputs, .la which are applied to the voltage U it) i-2 (:). One of the inputs of the black control unit 1 Without serially connected block 2, differentiation and voltage-frequency converter 3 are connected to the information inputs of time switches 4 and 5. The control inputs of belt selectors 4 and 5 are connected to the first and second outputs of control block 1, respectively, and outputs of time selectors 4 and 5 are connected to the inputs of the calculator 6. The principle of operation of the device consists in the following: A reference signal U comes to the inputs of the control unit 1) (t | and the measured signal U, j (i), which is also fed to the input of differentiation unit 2. From the output of the differentiation unit 2, the signal Uj (t), described by the expression (3), is fed to the converter 7 voltage-frequency 3,. which converts the voltage O} (1) to the proportional pulse frequency i (i), according to the expansion (4). The frequency pulses f (t) are fed to the information inputs of the time selectors 4 and 5. The control unit 1 forms two controllers signal, the duration of one of which is equal to the time interval between transitions of the signals And (t) and C 2 (i through the same zero values, and the other - the time interval between zero and maximum values of the measured signal. The first control signal of control 1 from ryvaets temporary selector 4 and to one input of the calculator 6 receives the number of pulses W;), defined by a expression (5).
После ЭТОГО вторым управл ющим сиг-, налом блока 1 управлени открываетс временной селектор 5 и на другой вход вычислител 6 поступает число импульсов NJ, определ емое соотношением (6) . В вычислителе 6 реализуетс соотношение (7).After THIS, the second control signal of the control unit 1 opens the time selector 5 and the number of pulses NJ, defined by relation (6), is fed to the other input of the calculator 6. In calculator 6, relationship (7) is implemented.
Технико-экономический эффект изобретени заключаетс в следующем . Во-первых, исключаетс зависи0 мость результата измерени от частоты входного сигнсша-, что в конечном итоге приводит к расширению частотного диапазона и повышению точности за счет устранени вли ни нестабильности частоты.The technical and economic effect of the invention is as follows. Firstly, the dependence of the measurement result on the frequency of the input signal is eliminated, which ultimately leads to an increase in the frequency range and an increase in accuracy by eliminating the effect of frequency instability.
5five
Bo-JBTOF JX, уменьшаетс врем измерени , так как в предлагаемом изобретении процесс измерени занимает один-два периода, а в прототипе оно составл ет за счет пере0 ходных процессов в интеграторах 10-15 периодов входных сигналов, что особенно существенно в области инфранизких частот.Bo-JBTOF JX, the measurement time is reduced, because in the present invention the measurement process takes one to two periods, and in the prototype it is due to transition processes in integrators 10-15 periods of input signals, which is especially significant in the region of low-frequency frequencies.