SU281642A1 - Способ измерения фазы электрических сигналов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области фазоизмеРительной техники, в частности, к способам измерени  монотонно мен ющейс  фазы в диапазоне более 360°С с цифровым отсчетом.

Известен способ измерени  фазы электрических сигналов в даипазоне более 360° с цифровой индикацией, примен ющейс  в радионавигации при измерен-ии пройденного пути ПОДВИЖ.НЫМ.И средствами, а также при измерении перемещени  рабочих органов механизмов .

Сущность этого способа заключаетс  в раздельном измерении фазы в диапазоне более 360° -путем преобразовани  временного интервала , соответствующего измер емой фазе, в числе импульсов и их подсчете, и измерени  целого Числа .периодов фазы путем формировани  и подсчета импульсов в моменты изменени  фазы на 360°.

К недостаткам известного способа относ тс : погрешность измерени  вследствие неточного согласовани  отсчетов разных поддиапазонов в многосчетных устройствах и отсутствие дополнительной информации о характере изменени  фазы (знаке самой фазы и знаке ее приращени ).

С целью устранени  погрешности измерени  фазы в диапазоне более 360°, свойственной способу с «точным и «грубым отсчетом, а также с целью получени  дополнительной информации о знаках фазы и ее изменении, предлагаетс  способ, по которому измерение производ т в два последовательных этапа. Сначала измер ют разности между периодами исследуемого и опорного сигналов периодически с частотой исследуемого сигнала и затем суммируют эти разности также периодически с частотой исследуемого сигнала.

В процессе монотонного изменени  фазы частота исследуемого сигнала мен етс  на величину Д/, где f - фаза, t-врем .

1 д (1)

Д/

Измер   это отклонение или величину, ей пропорциональную, и интегриру  ее во времени , люжно определить фазу.

Измерение производитс  в два этаиа.

I. Измерение разности между периодами исследуемого и опорного сигналов.

АГ z Гп - Г„

/о±А/ А/

i- - +

(2)

/о (/о ± А/)

где Гп-период исследуемого сигнала, Го-период опорного сигнала, Го Величина быть выражена целым числом периодов колебаний частоты nf (п 1, 2, 3...), т. е. с учетом (2). п ± То/о ± Л/ п. Суммирование этих разностей периодов АГ во времени с частотой суммировани , равt ной /о±А/, т. е.Ф Г Ar(/ozhAf)rfiJ или с учетом (3) t Ф ±п f , эта величина пропорциональна. измер емой фазе, см. (1). Величина п определ ет дискретность отсчета фазы, t -текущее врем , Ф-результат измерени  в числовом виде. На чертеже показана блок-схема устройства , реализующего предлагаемый способ. Датчик 1 фазы, св занный через схему 2 формировани  и синхронизатор 3, подключен к устройству 4 сравнени  периодов. К этому же устройству 4 подключен генератор 5 высокой частоты, который, в свою очередь, св зан с синхронизатором 3 и делителем 6 частоты. Схема 7 формировани  св зывает датчик 1 фазы и делитель 6 частоты. Устройство 4 сравнени  соединено с накопителем 8 приращений с индикатором. Измер ема  величина X (t) преобразуетс  датчиком / в исследуемый сигнал с фазой ф(). В качестве датчика фазы может быть электронна  схема или фазовращатель любого типа. Сам датчик фазы получает питание от схемы 7 формировани , вырабатывающей опорный сигнал с частотой /о- Схема 2 формирует короткие имиульсы, имеющие ту же фазу ff(t}, что и исследуемый сигнал датчика, и ту же частоту fo, что и опорный сигнал. Иначе можно сказать, что исследуемый сигнал имеет «мгновенную частоту, равную fo±Af, где отклонение частоты есть производна  функции от измер емой фазы ф(). Импульсы схемы 2, поступающие на синхронизатор 3, «прив зываютс  во времени к импульсам генератора 5 высокой частоты с частотой следовани  «fo таким образом, что никогда с ними не совпадают и что необходимо дл  исключени  сбоев последующей схемы. Этот же генератор 5 участвует в формировании опорного сигнала, так как частота /о опорного сигнала образуетс  путем делени  частоты этого генератора в целое число раз, равное п. Иервый этап операции измерени  фазы производитс  устройством 4 сравнени  периодов, представл ющим собой счетчик импульсов с последовательным суммирующим (вычитаюш .им) входом дл  имнульсов генератора 5 с частотой следовани  п/о, и параллельным вычитающим (суммирующим) входом дл  импульсов синхронизатора 3. Эти импульсы синхронизатора с частотой следоваНИН /o±Af производ т считываиие результата сравнени  и запись числа п с одновременным сбросом на нуль. Результат считывани , равный ЛГ в параллельном виде с учетом знака, вырабатываемого триггером знака счетчика, поступает в накопитель 8 приращений, где, по существу, осуществл етс  II этап - суммирование приращений АГ. Накопитель 8 представл ет собой реверсивиый сумматор с иараллельным входом, например, двоичнодес тичного исполнени . Его состо ние определ ет величину « знак измер емой фазы (0. Синхронизатор 3  вл етс  .непременным блоком серийных вычислительных цифровых машип , а также программных устройств. Ноэтому этот блок не требует дополнительных разъ  снений -по устройству .и pai6oTe. Делитель 6 час готы может быть выполнен по схеме: счетчиковый делитель частоты - фильтр низких частот-фазовращатель. Нредмет изобретени  Способ измерени  фазы электрических сигналов в диапазоне более 360° с цифровой индикацией , основанный на преобразовании временного интервала, соответствующего измер емой фазе, в число имиульсов и их подсчете , и измерении целого числа периодов фазы путем формировани  и подсчета импульсов в моменты изменени  фазы на 360°, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , а также получени  пиформации о знаке приращени  фазы, периодически с частотой исследуемого сигнала обрауют разности между периодами исследуемоо и опорного сигналов и суммируют эти разиости также периодически с той же частотой.