SU1310742A1 - Способ измерени сдвига фаз - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  электроизмерений . Цель - повышение точности измерени  и быстродействи  сдвига фаз. Способ реализован в устройстве. Цель достигаетс  тем, что на переSft ) 8) Разовые радио- М.: Сов. радио, множители 2 и 3 поступают измер емый сигнал (С) ,а также синусна  и косинусна  составл ющие опорного С с генератора 1 опорного напр жени , которые возвод тс  в квадрат при помощи квадраторов 4 и 5 . На перемножители 10 и 11с интеграторов 8 и 9 поступают и формируютс  С, а в блоке 12 измерени  отношени  производитс  измерение отношений величин этих С и формируетс  С, который поступает на вычислитель 13 арктангенса этой величины . На индикаторе 14 формируетс  результат измерени  фазового сдвига измер емого С относительно опорного С, что соответствует результату с минимальной погрешностью. 3 ил. (Л 4 to . /

Description

Изобретение относитс  к технике электрорадиоизмерений и может быть использовано дл  измерени  сдвига фаз с повышенной точностью и помехоустойчивостью ,g

Цель изобретени  - повышение точ- ности измерени  и быстродействи .

На фиг, 1 приведена структурна  схема устройства дл  реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - струк- fO турна  съема блока управлени ; на фиг. 3 - эпюры напр жени  в блоке управлени .

Устройство состоит из генератора 1 опорного напр жени , вход которого )5 подключен к входу опорного сигнала, первого 2 и второго 3 перемножителей, входы которых подключены к входу измер емого сигнала и выходам генератора опорного напр жени , первого 4 и 20 второго 5 квадраторов, входы которых подключены к выходу генератора 1 опорного напр жени , интеграторов 6- 9, входы которых подключены соответственно к выходам первого 2 и вто- 25 рого 3 перемножителей и первого 4 и второго 5 квадраторов, третьего 10 и четвертого 11 перемножителей, входы которых подключены соответственно к выходам первого 6 и третьего 8 ин- 30 теграторов и второго 7 и.четвертого 8 интеграторов, блока 12 измерени  отношени , входы которого подключены к выходам третьего 10 и четвертого 11 перемножителей, блока 13 вычисле- 35 ни  арктангенса, вход которого подключен к выходу блока 12 измерени  отношени , индикатора 14 и блока 15 управлени , выходы которого подклюисточника по входу опорного сигнала. На выходе первого интегратора 6 формируетс  сигнал

Г /2

J,s

.S(t)S(t)dt,

os

где S

OS

(t) - синусна 

составл юща  опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напр жени . На выходе второго интегратора 7

формируетс  сигнал Ти/2

/3 5 S(t)Soc(t)dt,

-Т„/2

косинусна  составл юща 

опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напр жени .

Кроме того, синусна  и косинусна  составл ющие опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напр жени  возвод тс  в квадрат при помощи первого 4 и второго 5 квадраторов. На выходе третьего интегратора 8 формигде

SocCt) руетс 

сигнал

Ти/2

5 s,|(t)dt,

-Ти/2

на выходе четвертого сигнал

Ти/2

/

интегратора 9 Sol (t)dt.

Сигналы ot и ft поступают на третий 10 и четвертый 11 перемножители, на выходах которых формируютс  сигна 4ены к управл ющим входам интеграто- 40 лы, соответственно равные dp к с /} .

ров 6-9 и индикатора 14,

Блок 15 управлени  состоит из генератора 16 пусковых импульсов, вре- м задающего узла 17, формировател  18 импульсов и формировател  19 импульсов синхронизации, последовательно св занных между собой.

Устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа работает следующим образом.

На первый 2 и второй 3 перемножители поступают измер емый сигнал с входа измер емого сигнала, а также квадратурные (синусна  и косинусна ) составл ющие опорного сигнала с выходов генератора 1 опорного напр жени . Генератор 1 опорного напр жени  может работать в автономном режиме либо синхронизироватьс  от внешнего

В блоке 12 измерени  отношени  производитс  измерение отношени  этих величин и формируетс  сигнал о, 3/of/3, который поступает на вычислитель 13 45 арктангенса этой величины. На индикаторе 14 формируетс  результат измерени  фазового сдвига измер емого сигнала относительно опорного:

50

t/

HJAI

arct

что соответствует результату с минимальной погрешностью.

55 Синхронизаздаю работы интеграторов и индикатора осуществл ет блок 15 управлени .

Блок управлени  (фиг.2) работает следукщим образом. Генератор 16 пусаз йg

13107422

источника по входу опорного сигнала. На выходе первого интегратора 6 формируетс  сигнал

Г /2

J,s

.S(t)S(t)dt,

os

где S

OS

(t) - синусна 

составл юща  опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напр жени . На выходе второго интегратора 7

формируетс  сигнал Ти/2

/3 5 S(t)Soc(t)dt,

-Т„/2

косинусна  составл юща 

опорного сигнала с выхода генератора 1 опорног напр жени .

Кроме того, синусна  и косинусна  составл ющие опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напр жени  возвод тс  в квадрат при помощи первого 4 и второго 5 квадраторов. На выходе третьего интегратора 8 формигде

SocCt)

сигнал

Ти/2

5 s,|(t)dt,

-Ти/2

де четвертого

Ти/2

/

интегратора 9 Sol (t)dt.

Сигналы ot и ft поступают на третий 10 и четвертый 11 перемножители, на выходах которых формируютс  сигна40 лы, соответственно равные dp к с /} .

В блоке 12 измерени  отношени  производитс  измерение отношени  этих величин и формируетс  сигнал о, 3/of/3, который поступает на вычислитель 13 45 арктангенса этой величины. На индикаторе 14 формируетс  результат измерени  фазового сдвига измер емого сигнала относительно опорного:

50

t/

HJAI

arct

что соответствует результату с минимальной погрешностью.

55 Синхронизаздаю работы интеграторов и индикатора осуществл ет блок 15 управлени .

Блок управлени  (фиг.2) работает следукщим образом. Генератор 16 пусковых импульсов формирует одиночные импульсы, которые запускают врем за- дающий узел 17. Врем задающий узел 17 формирует импульс длительностью Тр,. Этот импульс поступает на выход

жет достигать 10 и более, т.е. измерение фактически становитс  невозможным . Дл  выполнени  измерени  с примен емой точностью врем  измерени  2 необходимо увеличить до значени , кратного периоду (полупериоду) сигнала . Таким образом, можно существенно сократить врем  измерени . Например , на частоте 0,001 Гц минимальное врем  измерени  по прототипу составл ет 500 с. Использу  предлагаемый способ, врем  измерени  можно уменьшить на один-два пор дка.

W

с4 блока 15 управлени  и на вход формировател  18 импульсов, на выходе которого создаетс  пр моугольный импульс, который поступает на выход 5 блока 15 управлени  (на вход формировател  19 импульсов синхронизации ) . Эти импульсы осуществл ют синхронизацию генератора 16 пусковых импульсов .

Импульсы с выходов а и 5 блока 15 Формула 15 управлени  синхронизируют работу интеграторов 6-9 и индикатора 14.. В течение действи  на выходе а импульса длительностью Т, происходит интегрирование сигналов, поступающих на входы интеграторов 6-9. В течение действи  импульсов на выходе 5 происходит запоминание результата интегрировани  и подключение элемента пам ти индикатора 14 к выходу блока 13 25 шени  точности и быстродействи , си- вычислени  арктангенса. Индикатор 14, нусную и косинусную составл кицие опор содержащий в своем составе элемент ного сигнала возвод т в квадрат и интегрируют , результат интегрировани  перемноженных измер емого сигнала и 30 синусной составл ющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрировани  квадрата косинусной составл ющей опорного сигнала, результат интегрировани  перемноженных измер е- 35 мого сигнала и косинусной составл ющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрировани  квадрата синусной составл ющей опорного сигна- ода сигнала. При малых временах, мень- ла и по результатам данных перемноже- ших периода сигнала, погрешность мо- 40 ни . вычисл ют результат измерени .

изобрете ни 

Способ измерени  сдвига фаз, основанный на перемножении измер емого сигнала на синусную и косинусную со- 20 ставл ющие опорного сигнала, интегрировании результатов перемножени  и вычислении результата измерени  по арктангенсу отношени , отличающийс  тем, что, с целью повыпам ти , запоминает результат измерени  на врем  действи  очередного импульса с выхода а блока управлени . Дл  по снени  работы блока 15 управлени  приведены эпюры напр жений в элементах блока управлени  (фиг.З) в точках а, 5,6,1-.

Уменьшение погрешности измерени  особенно важно при измерении сдвига фаз сигналов на инфранизких частотах при времени измерени , меньшем перижет достигать 10 и более, т.е. измерение фактически становитс  невозможным . Дл  выполнени  измерени  с примен емой точностью врем  измерени  необходимо увеличить до значени , кратного периоду (полупериоду) сигнала . Таким образом, можно существенно сократить врем  измерени . Например , на частоте 0,001 Гц минимальное врем  измерени  по прототипу составл ет 500 с. Использу  предлагаемый способ, врем  измерени  можно уменьшить на один-два пор дка.

и быстродействи , си- сную составл кицие опор звод т в квадрат и инльтат интегрировани  змер емого сигнала и л ющей опорного сигнас результатом интегата косинусной состав сигнала, результат перемноженных измер е- косинусной составл югнала перемножают с егрировани  квадрата л ющей опорного сигна- атам данных перемноже- езультат измерени .

изобрете ни 

Формула шени  точности и быстродействи , си- нусную и косинусную составл кицие опор ного сигнала возвод т в квадрат и интегрируют , результат интегрировани  перемноженных измер емого сигнала и синусной составл ющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрировани  квадрата косинусной составл ющей опорного сигнала, результат интегрировани  перемноженных измер е- мого сигнала и косинусной составл юей опорного сигнала перемножают с езультатом интегрировани  квадрата синусной составл ющей опорного сигна- а и по результатам данных перемноже- ни . вычисл ют результат измерени .

Способ измерени  сдвига фаз, основанный на перемножении измер емого сигнала на синусную и косинусную со- ставл ющие опорного сигнала, интегрировании результатов перемножени  и вычислении результата измерени  по арктангенсу отношени , отличающийс  тем, что, с целью повыФиг . 2

в

Редактор А. Огар

Составитель А. Старостина

Техред Н.Глущенко Корректор о. Тигор

Заказ 1886/41Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

- ------ -- - --- -- ---- -- -- -,

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Фиг.З

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ измерения сдвига фаз, основанный на перемножении измеряемого сигнала на синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, интегрировании результатов перемножения и вычислении результата измерения по арктангенсу отношения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, синусную и косинусную составляющие опорного сигнала возводят в квадрат и интегрируют, результат интегрирования перемноженных измеряемого сигнала и синусной составляющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрирования квадрата косинусной составляющей опорного сигнала, результат интегрирования перемноженных измеряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрирования квадрата синусной составляющей опорного сигнала и по результатам данных перемножения вычисляют результат измерения.

   ______и

   Фиг. 3