SU661398A1 - Устройство дл измерени сдвига фаз - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к фазоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  сдвига фаз между двум  гармоническими сигналами в услови х помех в радиотехнике и ман1иностроении при испытани х конструкции на вибрацию.

Известно устройство аналогичного назначени , содержаи|се формирователи, триггеры , счетчики, ключ, генератор импульсов, элемент совпадени , вентиль и схему задержки 1.

Однако точность его измерени  недостаточна .

Известно устройство дл  измерени  малых фазовых сдвигов гармонических сигналов , содержащее ключи, интеграторы, нульорганы , элемент ИЛИ и задатчик времени, основанное на интегрировании каждого из исследуемых сигналов на двух временных участках и выделении в этом процессе временного интервала, пропорционального двойному фазовому сдвигу 2.

Однако устройство имеет недостаточную точность измерени .

Цель изобретени  - повышение точности .

Claims (2)

1. Цель достигаетс  за счет того, что в устройство дл  измерени  сдвига фаз, содержащем два интегратора, последовательно соединенные нуль-орган, логический блок и элемент ИЛИ, второй вход которого св зан с выходом нуль-органа непосредственно, дополнительно введены формирователь сигнала , подключенные к выходу элемента ИЛИ последовательно соединенные кольцевой счетчик, одновибратор, выходной ключ и фильтр нижних частот, выход которого подключен к выходу устройства, а также шесть ключей, при этом первые входы первого и второго ключа соединены с выходом формировател  сигнала, вторые входы их св заны с первым и третьим выходами кольцевого счетчика, а выходы обоих ключей через соответствующие интеграторы подключены к первым входам третьего и четвертого ключей , вторые входы которых подключены к второму и первому выходам кольцевого счетчика , а выходы третьего и четвертого ключей соединены с вторым входом выходного ключа, первые входы п того и шестого интеграторов подключены к входам соответствующих интеграторов, вторые входы упоминутых ключей - с выходами интеграторов , третий вход п того ключа св зан с третьим выходом кольцевого счетчика, а i peтий вход шестого ключа - с вторым выходом кольцевого счетчика. На фиг. 1 приведена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы устройства. Схема устройства состоит из формировател  1 сигнала, бесконтактных ключей 2-8, интеграторов 9, 10, фильтра 11 нижних частот , нуль-органа 12, логического блока, состо щего из схемы И-НЕ 13 и триггера 14, элемента ИЛИ 15, кольцевого счетчика 16 и одновибратора 17. На вход формировател  1 поступает один из исследуемых сигналов, выход формировател  через ключи 2 и 5 подключен к входам интеграторов 9, 10, одновременно св занным с входами ключей 6 и 3, выходы интеграторов 9, 10 соединены соответственно с входами ключей 3 и 6 и входами ключей 7 и 4, выходы которых св заны между собой и подключены к входу ключа 8, выход ключа 8 соединен с входом фильтра 11 нижних частот , выход которого  вл етс  выходом устройства , второй исследуемый сигнал подаетс  на вход нуль-оргапа 12, выход которого одновременно подключен к входам схемы И-НЕ 13, триггера 14 и элемента ИЛИ 15, второй вход схемы И - НЕ 13 соединен с выходом триггера 14, а выход схемы И - НЕ 13 св зан с вторым входом элемента ИЛИ 15, выход которого подключен к входу кольцевого счетчика 16, первый выход кольцевого счетчика 16 одновременно св зан с управл ющими входами ключей 3 и 5, второй выход кольцевого счетчика 16 одновременно подключен к управл юншм входам ключей 4 и 6 и первому входу одновибратора 17, третий выход кольцевого счетчика одновременно соединен с управл ющими входами ключей 2 и 7 и вторым входом одновибратора 17, выход одновибратора 17 подключен к управл ющему входу ключа 8. Работа предлагаемого устройства состоит в интегрировании в течение полупериода усиленного и ограниченного формировател  сигнала, фаза которого принимаетс  за неизвестную , и осреднени  в течение периода сигнала импульсов с длительностью а, котора  не зависит от периода сигнала, и амплитудой , равной интегралу усиленного и ограниченного сигнала. Начало и конец цикла интегрировани  определ ютс  моментами перехода через нулевые значени  опорного сигнала, фаза которого принимаетс  за нулевую, причем начало первого цикла интегрировани  соответствуют первому положительному значению производной этого сигнала в момент его перехода через нулевое значение. Алгоритм работы устройства представл етс  следующим образом jJz(t)dt (f Ф-1)-Л О- L fjr ($I 5Г т J 8, 9Г rfl.exi(i) -усиленный и ограниченный формирователем 1 сигнал с неизвестной фазой Ф (см. фиг. 2, ж); Т - период сигнала; А - уровень сигнала на выходе формировател ; а - длительность импульсов. Из приведенного выражени  (1) следует, что уровень выходного сигнала устройства не зависит от частоты и пропорционален двойному фазовому сдвигу между исследуемыми сигналами, что обеспечивает высокую чувствительность устройства, а двойное синхронное интегрирование в сочетании с усилением и ограничением исследуемых сигналов - помехоустойчивость. Устройство работает в следующей последовательности . Сигналы, разность фаз между которыми необходимо измерить, поступают на входы 1 и 2 (см. фиг. 2, а, б). Из сигнала входа I,  вл ющегос  опорны.м, с помощью нуль-органа 12 формируютс  короткие импульсы с пол рностью, соответствующей знаку производной сигнала в моменты перехода его через нулевые значени , (см. фиг. 2, 0). Иервым положительным импульсом с выхода нуль-органа 12 триггер 14 устанавливаетс  в «1 и разрещает инвертирование импульсов отрицательной пол рности с выхода нуль-органа 12 с помощью схемы И -НЕ 13. Запуск схемы первы.м положительны.м импульсом позвол ет исключить неопределенность , котора  может возникнуть при отсчете начальной фазы. Сери  положительных импульсов с удвоенной частотой опорного сигнала с выхода схемы ИЛИ 15 поступает на вход кольцевого трехкаскадного счетчика 16. На трех выходах счетчика 16 образуютс  серии тактовых импульсов, управл ющих ключами 2-7 (см. фиг. 2, г, д, е), причем ключи в парах 2 -и 7, 3 и 5, 4 и 6 работают одновременно . Из серий импульсов, поступающих с первых двух выходов счетчика 16,одновибратором 17 формируетс  последовательно импульсов с длительностью а, управл юн а  работой ключа 8. Под действием первого тактового управл ю цего импульса с первого выхода счетчика 16 замыкаетс  ключ 2 и интегрируетс  интегратором 8 усиленный и ограниченный фо|1мирователем 1 сигнал, поступающий по входу I. Через половину периода с момента начала интегрировани  замыкаютс  ключи 4 и 8 и в течение времени а читаетс  результат интегрировани , выполненного интегратором 10 (см. фиг. 2, к). Одновременно с этим ключ 6 разр жает емкость пам ти интегратора 9, подготавлива  этот интегратор к работе. В следующий полунериод (третий такт) замыкаетс  ключ 5 и интегратором 9 интегрируетс  сформированный сигнал входа 2, замыкаетс  ключ 3 и разр жаетс  емкость пам ти интегратора 10. В следующем цикле, состо щем из трех тактов, вновь вступает в работу интегратор 10 и одновременно считаетс  результат интегрировани  интегратором 9 с помощью ключей 7 и 8. В дальнейшем процесс повтор етс . Полученна  па выходе ключа 8 последовательность импульсов (см. фи1. 2, к) осред-. н етс  фильтром 1 1 нижних частот. Уровень выходного посто нногч) напр жени  фильтра нижних частот пропорционален двойному сдвигу фаз между исследуемыми сигналами (1), а изменение пол рности этого напр жени  характеризует нереход от области сдвигов флз П...90° к области 90...180°, причем юложительпой пол рности выходного сигнала фильтра соответствует область сдвига фаз О...90°, а отрицательной 90...180°. В нредлагаемо.м устройстве можно увеличить число измерительных каналов путем соответствуюп|его увеличени  количества интеграторов , общих ключей и фильтров нижних частот без изменени  схемы опорного канала, что упрощает схему и облегчает ее настройку. Результаты измерени  могут быть выведены на щлейфовый осциллограф или введены через аналого-цифровой преобразова тель в ЦЭВМ по командам, формируемым ЦЭВМ из выходных импульсов кольцевого счетчика, что позволит автоматизировать процесс измерени  сдвига фаз. Использование предлагаемого устройства позволит производить из.мерение сдвига фаз в услови х помех и при искажени х формы сигналов, причем результат измереНИИ не зависит от частоты исследуемых сигналов , что упрощает интерпретацию результатов . На предпри тии изготовлен опытный образец устройства и получены положительные результаты в процессе его испытаний. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  сдвига фаз, содержащее два интегратора, последовательно соединенные нуль-орган, логический блок и элемент ИЛИ, второй вход которого св зан с выходом нуль-органа непосредственно, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него дополнительно введены формирователь сигнала, подключенные к выходу элемента ИЛИ последовательно соединенные кольцевой счетчик, одновибратор, выходной ключ и фильтр нижних частот, выход которого подключен к выходу устройства, а также шесть ключей, при этом первые входы первого и второго ключа соединены с выходом формировател  сигнала, вторые входы их св заны с первым и третьим выходами кольцевого счетчика, а обоих ключей через соответствующие интеграторы подключены к первым входам третьего и четвертого ключей, вторые входы которых подключены к второму и первому выходам кольцевого счетчика, а выходы третьего и четвертого ключей соединены с вторы.м входом выходного ключа, первые входы п того и щестого интеграторов подключены к входам соответствуюнхих интеграторов, вторые входы упом нутых ключей - с выходами интеграторов, третий вход п того ключа св зан с третьим выходом кольцевого счетчика, а третий вход щестого ключа - с вторым ВЫХОДОМ кольцевого счетчика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 473120, G 01 R 25/00, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 474763, G 01 R 25/00, 1974.