SU1312493A1 - Способ определени разности фаз между гармоническими сигналами инфранизкой частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  измерени  запаздывани  одного гармонического сигнала относительно другого в элементах электронной техники. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей способа. Устройство , реализующее способ, содержит усилители-ограничители 1 и 2, fjCir активные фильтры 3 и 4 низкой частоты , компараторы 5 и 6, источники 7 и 8 стабилизированных напр жений посто нного тока, двухлучевой осциллограф 9 и частотомеры 10 - 12 с блоками измерени  интервалов времени. Новизна способа состоит в том, что длительность каждого из трех временных интервалов определ ют раздельно. При этом сигналы образованы от пересечени  сигналов уровней сравнени  и начинаютс  непосредственно друг за другом. Очередность их окончани  регистрируют и рассчитывают искомую разность фаз по полученным значени м длительности временных интервалов . В описании приведены формулы расчета искомой разности фаз дл  случа , когда временные интервалы закончились в той же последовательности, что и начались, и когда последовательность ина . Способ позвол ет однозначно определ ть разность фаз в интервале от О до 211. 1 ил. S сл ± м: 7 a,lt/ СО 1чЭ 4; г со I }-Ч 12

Description

11

Изобретение относитс  к фазомет- рии инфранизкочастотных сигналов и предназначено дл  измерени  запаздывани  одного гармонического сигнала относительно другого в элементах электронной техники, а также дл  исследований диэлектрических, механических , теплофизических и других свойств материалов на инфранизких частотах.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности измерени  за сче однозначного определени  разностей фаз в интервале от О до 2J ,

На чертеже приведена функциональна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ,

Устройство состоит из усилителей- ограничителей 1 и 2, активных фильтров 3 и 4 низкой частоты, компараторов 5 и 6, источников 7 и 8 стабилизированных напр жений посто нного тока , двухлучевого осциллографа 9 и трех частотомеров 10 -г 12 и с блоками измерени  интервалов времени.

При этом первый сигнал U(t) с выхода усилител -ограничител  1 через фильтр 3 поступает на первый вход компаратора 5, выход которого соединен с первыми входами трех частотомеров 10 - 12, Второй гармонический сигнал U,j(t) через усилитель-ограничитель 2, фильтр 4 соединен с первым входом компаратора 6, выход которого соединен со вторыми входами тех же частотомеров. Выход первого источника 7 стабилизированного опорного напр жени  соединен со вторым входом первого компаратора 5 и входом переключател  13, выходы которого соединены со входами осциллографа 9, выход второго источника 8 стабилизированного опорного напр жени  соединен со вторым входом второго компаратора 6, и вторым входом переключател  13, третий и четвертые входы которого соединены с выходами фильтров 3 и 4,

Первый сигнал запуска соединен с первым частотомером 0, а второй сигнал запуска подаетс  на второй и третий частотомеры 11 и 12 одновременно ,

Устройство работает следующим образом .

Исследуемые сигналы U (t) и U.j(t подаютс  на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые повышают крутизну гармонических сигналов и тем

493 2

самым способствуют более четкому срабатыванию компараторов, С выходов усилителей-ограничителеи напр жени  через активные фильтры 3 и 4 низкой с частоты поступают компараторы 5 и 6, на которые подаютс  также напр жени  с выходов источников 7 и 8, Активные фильтры предназначены дл  уменьшени  вли ни  высокочастотной помехи на работу компараторов. Компараторы 5 и 6 вырабатывают пр моугольные напр жени , фронты и спады которых совпадают по времени с моментами переходов исследуемых сигна- J5 лов Ц (t) и V(t) соответственно через у1)овни сравнени  V, и Vj (V), подаваемые с источников 7 и 8. Дл  визуального контрол  за величиной разностей между уровн ми сравнени  20 и средними уровн ми гармонических сигналов служит двухлучевой осциллограф 9, Сначала на его входы подаютс  напр жени  с выходов активного фильтра.3 и источника 7, Если при 25 этом обнаруживаетс , что условие

(V.,-C)A не соблюдаетс , т,е, гармонический сигнал не переходит через уровень сравнени , то тогда напр жение на выходе источника 7 измен - 30 ют таким образом, чтобы указанное вьппе условие выполнилось, Затем к входам осциллографа подключают выходы фильтра 4 и источника 8 и тоже добиваютс  изменени  выходного напр - J5 жени  источника 8, чтобы гармонический сигнал переходил через уровень ср авнени ,

Пр моугольные напр жени  с компараторов поступают на входы блоков 40 измерени  интервалов времени часто- томеров 10 - 12, Частотомеры 10 и 12 измер ют временные интервалы между положительными перепадами (фронтами), а частотомер 11 - между отрицатель- 45 ными перепадами (спадами) пр моуголь- ных напр жений. Сначала импульс Запуск подаетс  только на частотомер 10, В рЕ зультате чего данный частотомер приводитс  в состо ние готов- 50 нести к измерению, в то врем  как два других частотомера пока не могут реагировать на входные сигналы. Только после того-, как частотомер 10 начинает измер ть длительность ь пер- вого из измер емых временных интер- ВсШов, импульс Запуск подаетс  на частотомеры 11 и 12, привод  их в рабочее , подготовленное к измерени м, состо ние. При этом частотомер 11

3 13

начинает считать раньше, чем частотомер 12, т.е. измер ет длительность

и- второго из измер емых временных интервалов. Таким образом, очередность начала временных интервалов известна. Очередность окончани  временных интервалов тоже может быть легко определена по моментам окончани  счета частотомеров. После того, как будут измерены длительности f,

fj, и временных интервалов и определены очередности их окончани , т.е. после того, как все три частотомера закончат счет, можно повторить измерени .

Расчет разности фаз производитс  следующим образом.

Если временные интервалы t , tj и

ц закончились в той же последовательности , что и начались, то tf рассчитывают по формуле

4Т

Ч

2jr.

(1)

В тех случа х, когда временные интервалы закончились в иной последовательности , чем начались, разность фаз ч рассчитывают сначала по формуле

2Т 4Т

4

211.

(2)

Если при этом оказываетс , что определенное по формуле (2) значение I/ больше 2 ir, то расчет производ т заново, но уже по формуле 21Г2.+ Tj- 2Т

Ч

4Т

2«. (3)

Эффективность использовани  предлагаемого способа обусловлена тем, что он позвол ет проводить измерени  разности фаз, не дожида сь установлени  стационарного процесса, т.е. при

Редактор Г. Волкова

Составитель Б. Шубин

Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Патай

Заказ 1968/43Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужг ород, ул. Проектна , 4

34

переходных режимах, когда средние уровни гармонических сигналов еще измен ютс , и тем самым значительно сократить врем  на проведение эксперимента .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  разности фаз

   между гармоническими сигналами ннфра- низкой частоты, заключающийс  в том, что выдел ют временные интервалы, начинающиес  и заканчивающиес  в моменты переходов соответственно первого и второго исследуемых сигналов через заданные дл  них уровни сравнени , о тли чающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности измерени  за счет однозначного

   определени  разностей фаз в интервале от О до 2), раздельно определ ют длительности каждого из трех временных интервалов, образованных от пересечени  сигналом уровней сравнени  и

   начинающихс  непосредственно друг за другом, регистрируют очередность их окончани  и рассчитывают искомую разность фаз по полученным значени м длительностей из - еренных временных

   интервалов по формуле

   v

   (Т,+ 2t 2 + 2Т

   если временные

   интервалы v, tj и tj закончились в той же последовательности, что и начались, и по формуле

   (ti+ 2tz + 1: t 2Т)5Г ,

   если временные интервалы закончились в иной последовательности, чем начались , где Т - период исследуемого сигнала.