SU316030A1 - Способ измерения фазового сдвига - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области фазоизмерительной техники.

Известен способ измерени  фазового сдвига путем перемножени  и интегрировани  входных сигналов, определени  синхронно мгновенных значений входных сигналов через равные промежутки времени, возведени  их в квадрат, суммировани  результата в течение периода, дополнительного перемножени  суммы квадратов мгновенных значений, получаемых после окончани  периода, извлечени  из этого произведени  квадратного корн , делени  «а этот корень суммы произведени  мгновенных значений входных сигналов и определени  по результату последней операции значени  искомой величины.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность и помехоустойчивость измерений фазовых соотношений регул рных сигналов в присутствии шумовых помех. Это объ сн етс  тем, что известный способ не обеспечивает подавлени  случайных шумовых составл ющих, т. е. не повышает отношени  сигнал-шум на входе прибора.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  повышение точности и помехоустойчивости при измерении фазового сдвига регул рных сигналов в присутствии шумовых помех.

сигнала по другому каналу на целое число периодов одного из входных сигналов, определ емое величиной отношени  сигнал-шум на входе прибора и видом энергетического

спектра помехи.

На фиг. 1 представлена блок-схема фазометра , реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - коррел ционна  функци  помехи и коррел ционна  функци  синусоидального

сигнала; на фиг. 3 - зависимость дополнительной (приборной) задержки Тп в функции от отношени  шум-сигнал на вы.ходе фазометра дл  различных значений параметра а, определ емого отношением сигнал-шум на

входе прибора.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит нормирующие блоки / и /, блок 2 задержки, блок 3 управлени , измеритель 4 коррел ционного момента и индикатор 5.

Выход блока 1 подключен через последовательно включенный блок 2 к одному из входов измерител  4, выход блока 5 подключен ко второму в.чоду блока 2, а второй выход блока

3 подсоединен к третьему входу измерител  4, выход которого подключен ко входу индикатора 5. Входные сигналы поступают на нормирующие устройства / и /. Предварительна  нормализаци  входных напр жений по

просто осуществлена, позвол ет избежать определени  действуюпдих значений сигналов, так как прн этом обеспечнваетс  посто нство действующего значени  шумовой номехн . С выхода блока / входной сигнал поступаег на вход блока 2, который обеспечивает создание необходимой приборпой задержки т,,, одного нз сравниваемых синуеондальных сигналов отноеительио другого. С выхода блока 2 задержаннЕз1Й на Тп сигнал поступает на один из входов измерител  4, на второй вход которого иостуиает второй из сравниваемых сигналов с выхода блока /. Р1змеритель 4 выиоЛН ет операции умножени , возведени  в квадрат, суммировани , извлечени  квадратного корн  и делени . Сигнал с выхода измерител  4 поступает на вход индикатора 5, который может быть проградуирован неносредственио Б градусах, щкала при этом нелинейна  (косинусоидальна ), пределы измерени  фазометра О-180°. Синхронизаци  работы устройства осуществл етс  блоком 3 управлени .

Фазовый сдвиг двух синусоидальных сигналов x(t)Amism((j:)t+(fi) и y(t)Am2siu (f-2) определ етс  путем измерени  их взаимокоррел ционной функции:

cos,.,.

(1)

Ат- -Ат

соз(ф2-фО-значение искомого

сдвига фаз,

жу(т)-значение коррел ционной функции при данном сдвиге

фаз t С учетом известного свойства автокоррел ционной функции, согласно которому ее значение при т 0 есть дисперси , выражение (1) можно записать следующим образом: агссоз4 ЖV D,D, где Д-с Лт, -дисперси  сигнала x(t}, Dy Am,i -дисперси  сигнала y{t). Таким образом, фазовый сдвиг двух синусоидальных сигналов может быть измерен путем вычислени  арккосинуса отношени  их взаимокоррел ционного момента, соответствующего данному сдвигу, к корню квадратному из произведений их дисперсий. При выражение (2) упрощаетс  , arc COS В случае измерени  фазового сдвига сипусоидальных сигналов л:(0 и y(t+T:) при нали-ши случайиых шумовых помех взаимокоррел ционна  функци  сигиалов х(/)г() и r/(/ + T) + r(+t) будет иметь четыре составл ющие:

s(t) (-) +.W .r(-). (4)

где /.%-y(t)-взаимокоррел циоина  функци  синусоидальиых сигналов ,

.тг(т),(/(т) -взаимокоррел ционные функции сигиала и помехи, (т) -автокоррел ционна  функци 

помехи.

Объектом измере и   вл етс  взаимокоррел ционна  функци  сигналов (т). При этом возникает погрешпость, обусловленна  действием на отсчетное устройсгво взаимокоррел ционных функций сигнала и помехи и автокоррел ционной функции помехи:

Д/, (т) (т) ,у (т) (t) .

(5)

В случае, когда верхн   гранична  частота полосы шумовых помех высока по сравнению с частотой сигнала, снраведливо утверл дение , что длнтельиость коррел ции помехи значительно меньше длительности коррел ции полезного периодического сигнала. Таким образом , с возрастанием т автокоррел ционна  функци  помехи К.гг(т:} стремитс  к нулю, тогда как взаимокоррел циоина  функци  сигнала Кху(т:) при любой задержке т имеет вид

периодической незатухаюи ей косинусоидальной функции.

Выбира  соответствующим образом дополнительную (приборную) задержку Тп, в зависимости от спектра щумовой помехи можно

существенно повысить точность измерени  коррел ционной функции периодического сигнала и, следовательно, точность измерени  фазового сдвига сравниваемых сигналов. Предмет изобретени  Способ измерени  фазового сдвига путем перемпожени  и интегрировани  входных сигналов , определени  синхронно мгновенных значений входных сигналов через равные промежутки времеии, возведени  их в квадрат, суммировапи  результата в течение периода, доиолиительиого иеремножени  суммы квадратов мгновенных значений, полученных после окончатс  периода, извлечени  из этого произведени  квад)атного корн , делени  на этот корень суммы нроизведени  мгновенных значений входных сигналов и онределени  по результату последней операции значени  искомой величины, отличающийс  тем, что, с целью новышени  точности и помехоустойчивости при измерении фазового сдвига регул рных сигналов в присутствии помех, входной сигнал по одному из каналов сдвигают относительно сигнала но другому каналу на целое чнсло нериодов одного из входных сигналов , которое онредел ют но величине отношени  сигнал-шум на входе прибора и виду энергетического спектра помехи.

KlilffT}

-1