SU930154A1 - Method of measuring periodic signal phase shift changes - Google Patents

Method of measuring periodic signal phase shift changes Download PDF

Info

Publication number
SU930154A1
SU930154A1 SU802945414A SU2945414A SU930154A1 SU 930154 A1 SU930154 A1 SU 930154A1 SU 802945414 A SU802945414 A SU 802945414A SU 2945414 A SU2945414 A SU 2945414A SU 930154 A1 SU930154 A1 SU 930154A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase
signals
duration
measuring
changes
Prior art date
Application number
SU802945414A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Петрович Жабицкий
Юрий Анатольевич Журбенко
Виктор Григорьевич Оснач
Степан Емельянович Токовенко
Original Assignee
Предприятие П/Я М-5651
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я М-5651 filed Critical Предприятие П/Я М-5651
Priority to SU802945414A priority Critical patent/SU930154A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU930154A1 publication Critical patent/SU930154A1/en

Links

Description

Изобретение относитс  к радио электронике и может быть использовано в измерительной технике при обработке фазомодулированных сигналов, преимущественно дл  измерени  перемещени  .The invention relates to radio electronics and can be used in measurement technology in processing phase-modulated signals, primarily for measuring movement.

Известен способ измерени  сдвига фаз между двум  периодическими сигналами , основанный на принципе гетеродинировани  измерительных сигналов сигналами опорной частоты, сравнении фазы промежуточных частот с помощью фазочувствительного детектора, который вырабатывает импульсы, поступающие на гетеродин с целью достижени  синфазности на входе фазочувствительного детектора Cl 3.A known method for measuring the phase shift between two periodic signals, based on the principle of heterodyne measuring signals with reference frequency signals, comparing the phase of intermediate frequencies using a phase-sensitive detector, which produces pulses arriving at the local oscillator with the aim of achieving phase response at the phase-sensitive detector Cl 3.

Недостатком такого способа  вл етс  измерение фазового рассогласовани  только в интервале 0-2А, кроме того, невозможно пр мое измерение скорости изменени  фазйвого рассогласовани .The disadvantage of this method is the measurement of the phase mismatch only in the range of 0-2A, moreover, direct measurement of the rate of change of the phase mismatch is impossible.

Наиболее-близким по технической сущности к предлагаемому,  вл етс  способ компенсационного измерени  сдвига фаз, основанный на управлении посто нным напр жением временным сдвигом одного из входных напр жений до компенсации измер емого сдвига фаз. Измерительный прибор показывает среднее за период значение напр жени  компенсации, пропорциональное измер емому сдвигу фаз t21.The closest in technical essence to the present invention is a method of compensatory measurement of the phase shift, based on the control of a constant voltage by a temporary shift of one of the input voltages before the measured phase shift is compensated. The measuring device shows the average for the period value of the compensation voltage, proportional to the measured phase shift t21.

Недостатком известного способа  вл етс  возможность измерени  только в диапазоне О-ЗбО, что ограничивает применение его в целом р де измерительных устррйств, где нужно учитывать количество переходов через 2л.The disadvantage of this method is that it can only be measured in the O-ZSO range, which limits its application to a whole range of measuring devices, where the number of transitions through 2 liters must be taken into account.

Примем невозможно контролировать скорость изменени  фазового рассогласовани  Отсутствие цифрового отсчета затрудн ет применение способе в цифровых устройствах, так как поименение отдельного аналого-ци(й)о39Let us assume that it is impossible to control the rate of change of the phase mismatch. The absence of a digital readout makes it difficult to apply the method in digital devices, since the name of a separate analogue (q) is 39

вого преобразовател  приведет к дополнительным погрешност м.a second converter will result in additional errors.

Цепь изобретени  -.расширение диапазона регистрации изменений фазы до , где К - коэффициент кратности при одновременном измерении скорости изменени  фазы.The circuit of the invention is an extension of the range of registration of changes in phase to, where K is a factor of multiplicity while simultaneously measuring the rate of change of phase.

Поставленна  цель достигаетс  тем что выбирают частоту следовани  опорных сигналов многократно большую частоты следовани  измерительных сигналов, причем коэффициент кратности обратно пропорционален дискретности измерени  изменений фазы, затем из опорной последовательности формируют вспомогательную последовательность сигналов с частотой, равной средней частоте измерительных сигналов, сравнивают временное положение измерительных и вспомогательных сигналов и формируют в зависимости от знака изменений фазы первый или второй импульсы, длительность которых равна временному интервалу между измерительными и вспомогательными сигналами, после чего измен ют временное положение вспомогательных сигналов на величину, равную длительности указанных импульсов , при этом первый импульс измен ет временное положение в сторону опережени , а второй - в сторону запаздывани , одновременно оценивают скорость изменени  фазы по длительности указанных импульсов, а значение изменений фазы определ ют путем интегрировани  длительностей первого импульса со знаком плюс, второго - со значком минус.The goal is achieved by choosing the follow frequency of the reference signals multiple times the follow frequency of the measuring signals, the multiplicity factor is inversely proportional to the discreteness of measuring phase changes, then the auxiliary sequence of signals is formed from the reference sequence with a frequency equal to the average frequency of the measuring signals signals and form, depending on the sign of the phase changes first or second and The pulses, the duration of which is equal to the time interval between the measuring and auxiliary signals, after which the temporary position of the auxiliary signals is changed by an amount equal to the duration of the indicated pulses, the first pulse changing the temporary position in the direction of advance, and the second in the direction of delay, simultaneously evaluate the rate of change of the phase over the duration of the indicated pulses, and the value of the change of phase is determined by integrating the durations of the first pulse with a plus sign, second on - with a minus sign.

На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства дл  реализации способа; на фиг. 2 - временна  диаграмм работы устройства.FIG. 1 shows a functional diagram of an apparatus for implementing the method; in fig. 2 - time diagrams of the device.

В устройство входит источник 1 сигналов опорной частоты, делитель 2 частоты, включающий первый двоичный каскад 3 на j-К-триггере с элементами Ц и S совпадени  и элементом 6 объединени  и второй каскад 7, импульс но- фазовый дискриминатор 8 на основе двух триггеров 9 и 10, элементы совпадени  11-13 и удвоител  1 длительности, а также реверсивный счетчик 15 с элементом 16 совпадени . Вход триггера 9 соединен со входом 17 устройства.The device includes a source of 1 signals of the reference frequency, a divider of 2 frequencies, including the first binary cascade 3 on the j-K trigger with C and S coincidence elements and combining element 6 and the second cascade 7, pulse phase discrimination discriminator 8 based on two triggers 9 and 10, match items 11-13 and duration doubler 1, as well as a reversible counter 15 with match item 16. The trigger input 9 is connected to the input 17 of the device.

Скорость изменени  фазы контролируетс  по длительности сигналов наThe rate of change of the phase is controlled by the duration of the signals at

4 Д4 D

выходах 18 и 19, результирующиА сдвиГ-по состо нию разр дов счетчика 15.outputs 18 and 19, the resultant shift in the state of the counter bits 15.

Значение опорной частоты fp на выходе генератора 1 и коэффициент. К делени  делител  2 частоты выбираетс  исход  из необходимой дискретности измерени  изменений фазы сигналов на входе 17.The value of the reference frequency fp at the output of the generator 1 and the coefficient. By dividing the frequency divider 2, the choice is made on the basis of the necessary discreteness of measuring changes in the phase of the signals at input 17.

Рассмотрим работу устройства с момента времени , когда фаза измерительного сигнала с частотой f по отношению к сигналам с частотой fo неизменна , частоты сигналов f и f наConsider the operation of the device from the point in time when the phase of the measuring signal with a frequency f relative to signals with a frequency fo is constant, the frequencies of the signals f and f on

выходе делител  2 равны и формируютс  синхронно. При этом триггеры 9 и 10 дискриминатора 8 устанавливаютс  в единичное состо ние одновременно, после чего сигналом с выхода элемента 13 возвращаютс  в исходное состо ние. Очевидно, что сигналы фазового рассогласовани  на выходах элементов 11 и 12 формироватьс  не будут, что и соо ветствует нулевойThe output of the divider 2 are equal and are formed synchronously. In this case, the triggers 9 and 10 of the discriminator 8 are set to one state at the same time, after which the signal from the output of the element 13 returns to the initial state. It is obvious that the phase mismatch signals at the outputs of elements 11 and 12 will not form, which corresponds to zero

скорости изменени  фазы. Элементы совпадени  5 и 1б закрыты, поэтому состо ние р зр дов реверсивного счетчика неизменно. Поскольку сигналы управлени  первым каскадом делител  не формируютс  (сигналы переноса с первого каскада формируютс  элементом k совпадени , то фаза сигналов с частотой f(j также неизменна, т.е. состо ние схемы  вл етс  устойчи вым5. phase change rates. The elements of coincidence 5 and 1b are closed, therefore the status of the reversible counter types of discharges is unchanged. Since the control signals of the first stage of the divider are not formed (the transfer signals from the first stage are formed by the coincidence element k, the phase of the signals with the frequency f (j is also unchanged, i.e. the state of the circuit is stable 5).

При изменении временного положени  сигналов на входе 17 например в сторону запаздывани , временное положение сигналов с частотами fWhen the temporal position of the signals at input 17 changes, for example, in the direction of delay, the temporal position of signals with frequencies f

и fo станет как показано на фиг. 2р, 6. Поскольку триггер 10 установитс  в единичное состо ние первым, то на выходе элемента 12 сформируетс  импульс (фиг. 2,в) сигнала фазового рассогласовани , длительность которого равна величине фазового сдвига за один период. С целью определени  величины фазового, сдвига в дальнейшем осуществл етс  восстановление равновеси  путем сдвига во времени сигнала с частотой fy. Дл  этого вход делител  блокируетс  на врем , равное длительности сигнала фазового рассогласовани .and fo will become as shown in FIG. 2p, 6. Since the trigger 10 is set to the first state first, then the output of the element 12 will form a pulse (Fig. 2, c) of the phase error signal, the duration of which is equal to the phase shift in one period. In order to determine the magnitude of the phase shift, the equilibrium is subsequently restored by shifting the signal with the frequency fy in time. For this, the divider input is blocked for a time equal to the duration of the phase difference signal.

Сигнал с выхода элемента 12 поступает на вход j и К триггера 3, блокиру  его работу.в счетном режиме. Состо ние триггера 3, зафиксированное по переднему фронту сигнала наThe signal from the output of the element 12 is fed to the input j and K of the trigger 3, blocking its work in the counting mode. Trigger state 3, fixed at the rising edge of the signal at

выходе элемента 12, остаетс  неизменным на прот жении всего импульса рассогласовани . С целью исключени  сигнала переноса элемент j совпадени  также блокируетс .5the output of element 12 remains unchanged throughout the entire misalignment pulse. In order to eliminate the transfer signal, the coincidence element j is also blocked .5

Счетчик 15 и элемент 16 совпадени  обеспечивают одновременное измерение величины фазового сдвига в виде количества периодов опорной частоты с .выхода генератора 1 за врем , ю равное длительности сигнала рассогласовани .The counter 15 and the coincidence element 16 provide simultaneous measurement of the magnitude of the phase shift as the number of periods of the reference frequency from the output of the oscillator 1 during a time equal to the duration of the error signal.

Очевидно, что измерение однократного сдвига осуществл етс  за один период следовани  сигналов с часто- is той fX.It is obvious that the measurement of a single shift is carried out for one period of the signals with a frequency of that fX.

В случае равномерного изменени  фазы входных сигналов соответствующий сигнал рассогласовани  формируетс  в каждом периоде входных сигналов. 2о Длительность его представл ет собой информацию о скорости изменени  фазы и определ етс  количеством импульсов с частотой fQ в пачке на выходе элемента 16 совпадени „ Результат накоп-25 лени  (интегрировани ) количества импульсов в счетчике 15 представл ет собой о&цее значение фазового сдвига.In the case of a uniform change in the phase of the input signals, a corresponding error signal is generated in each period of the input signals. 2o Its duration is information about the rate of change of the phase and is determined by the number of pulses with a frequency fQ in the packet at the output of the coincidence element 16 "The result of the accumulation (integration) of the number of pulses in the counter 15 is the value of the phase shift.

Сдвиг за каждый период следова- зо ни  сигнала с частотой fj будет компенсироватьс  соответствующим изменением временного положени  сигналов с частотой f, поэтому общее значение изменени  фазы может превышать jj 2л и ограничиваетс  только объемом счетчика.The shift for each period of the signal with frequency fj will be compensated by a corresponding change in the temporal position of signals with frequency f, therefore the total value of the phase change may exceed jj 2 l and is limited only by the counter volume.

При сдвиге во времени сигнала с частотой fx в сторону опережени  (фиг. 2,а,г) первым опрокидываетс  о триггер 9 и сигнал фазового рассогласовани  (фиг. 2,е) формируетс  на выходе элемента 11 совпадени . Этот сигнал через удвоитель Ц длительности поступает на входы j и К j блокировани  триггера 3 первого каскада делител , и, кроме того, на элемент удвоени  частоты следовани  сигналов переноса на входе второго каскада 7 делител  2. Это обеспечивает изменение временного положени  сиг- налов с частотой fo в сторону опережени , причем величина сдвига равна длительности сигнала управлени .When the signal is shifted in time with the frequency fx in the direction of advance (Fig. 2, a, d), the trigger 9 first overturns and the phase error signal (Fig. 2, e) is formed at the output of the coincidence element 11. This signal goes through the doubler C of duration to the inputs j and K j of blocking the trigger 3 of the first cascade divider, and, in addition, the doubling element of the transfer signals at the input of the second cascade 7 divider 2. This provides a change in the time position of the signals with the frequency fo in the direction of advance, with the shift value equal to the duration of the control signal.

Поскольку формирование сигнала рассогласовани  на выходе элемента П и сдвиг сигнала с частотой f происходит одновременно, а окончание сигнала на выходе элемента П определ етс  моментом формировани  сигнала с частотой fp (фиг. 2,i-), то длительность сигнала на выходе элемента 11 окажетс  вдвое меньше фактического рассогласовани . Дл  компенсации этого уменьшени  служит удвоитель длительности, формирующий сигнал ( фиг. 2,), длительность которого равна фактическому рассогласованию на момент поступлени  входного сигнала с частотой f.Since the formation of the error signal at the output of the element P and the shift of the signal with the frequency f occurs simultaneously, and the termination of the signal at the output of the element P is determined by the moment of formation of the signal with the frequency fp (Fig. 2, i-), the duration of the signal at the output of the element 11 will be doubled less actual mismatch. To compensate for this reduction, a doubler is used, which forms a signal (Fig. 2,), the duration of which is equal to the actual error at the time of arrival of the input signal with a frequency f.

Число периодов опорной частоты f определ емое длительностью сигнале управлени  (элемент 5), подсчитываетс  счетчиком 15 по другому входу.The number of periods of the reference frequency, f, determined by the duration of the control signal (element 5), is counted by counter 15 at another input.

Как и в предыдущем случае, общий фазовый сдвиг может превышать 2 5Г и определ етс  объемом счетчика.As in the previous case, the total phase shift can exceed 2-5 G and is determined by the volume of the counter.

В исходный момент времени или во врем  переходных процессов при включении питани  разр ды реверсивного счетчика должны быть установлены в состо ние, соответствующее начальном отсчету, а фазовое рассогласование сигналов с частотами fo и f будет отработано автоматически.At the initial moment of time or during transients when the power is turned on, the discharge of the reversible counter must be set to the state corresponding to the initial count, and the phase mismatch of the signals with the frequencies fo and f will be automatically processed.

Как видно, устройство, реализованное по предлагаемому способу, отличаетс  существенной простотой, не св зано с выполнением каких-либо математических операций и выделени  моментов времени изменени  фазы со значени  2J на О и наоборот, работает в реальном масштабе времени. При этом одновременно определ етс  как величина изменени  фазы периодических сигналов, так и скорость ее изменени .As can be seen, the device implemented by the proposed method is characterized by substantial simplicity, is not associated with performing any mathematical operations and extracting the time points of the phase change from 2J to O and vice versa, it works in real time. At the same time, both the magnitude of the change in the phase of the periodic signals and the rate of its change are determined at the same time.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Способ измерени  изменений фазового сдвига периодических сигналов, основанный на сравнении временного положени  измерительных и опорных сигналов, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазо на регистрации изменений фазы до +360° К, где.К - коэффициент кратности , выбирают частоту следовани  опорных сигналов многократно большую частоты следовани  измерительных сиг налов, причем коэффициент кратности обратно пропорционален дискретности измерени  изменений фазы, затем из опорной последовательности формируют вспомогательную последовательность с частотой, равной средней частоте измерительных сигналов, сравниваот временное положение измерительных и вспомогательных, сигналов и формируют в зависимости от знака изменений фазы первый или второй импульсы, длительность которых равна временному интервалу между измерительным и вспомогательным сигнала ми, после чего измен ют временное положение вспомогательных сигналов на величину, равную длительности ук занных импульсов, при этом первый импульс измен ет временное поло)йение в сторону опережени , а второй 8 в сторону запаздывани , одновременно оценивают скорость изменени  фазы по длительности указанных импульсов, а значение изменений фазы определ ют посредством интегрировани  длитель ностей первого импульса со знаком плюс, второго - со знаком минус. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.СМИР.НОВ П.Г. Цифровые фазометры . Л., Энерги , 197, с. 7-8. A method of measuring changes in the phase shift of periodic signals based on comparing the temporal position of the measurement and reference signals, characterized in that, in order to extend the range of recording changes in phase to + 360 ° K, where K is the multiplicity factor, the reference frequency is chosen repeatedly greater frequency of the measurement signals, the multiplicity factor is inversely proportional to the discreteness of measuring phase changes, then an auxiliary sequence is formed from the reference sequence after Depending on the sign of the phase changes, the first or second pulses, the duration of which is equal to the time interval between the measuring and auxiliary signals, then change the temporal position of the auxiliary signals. signals by an amount equal to the duration of the specified pulses, with the first pulse changing the time position towards the front, and the second 8 in the direction Well lag simultaneously estimate the rate of change of phase, the duration of said pulses and the phase changes are determined by integrating a duration of a first pulse with a positive sign, the second - with a negative sign. Sources of information taken into account in the examination 1.SMIR.NOV PG Digital phase meters. L., Energie, 197, p. 7-8. 2.Авторское свидетельство СССР ff 387301, кл. G 01 R 25/00, 1970,2. USSR author's certificate ff 387301, cl. G 01 R 25/00, 1970,
SU802945414A 1980-06-25 1980-06-25 Method of measuring periodic signal phase shift changes SU930154A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802945414A SU930154A1 (en) 1980-06-25 1980-06-25 Method of measuring periodic signal phase shift changes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802945414A SU930154A1 (en) 1980-06-25 1980-06-25 Method of measuring periodic signal phase shift changes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU930154A1 true SU930154A1 (en) 1982-05-23

Family

ID=20904015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802945414A SU930154A1 (en) 1980-06-25 1980-06-25 Method of measuring periodic signal phase shift changes

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU930154A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4224568A (en) Frequency to digital converter
US4739279A (en) Method and a device for rapid adjustment of the phase of a clock signal in rapid phase
SU930154A1 (en) Method of measuring periodic signal phase shift changes
SU809059A1 (en) Digital servo system
EP0083823B1 (en) Frequency synthesizing circuit
SU708255A1 (en) Arrangement for measuring frequency deviations from ratings
SU1205050A1 (en) Apparatus for measuring absolute frequency deviation
SU1239622A1 (en) Digital device for processing information from frequency transducers
SU834697A1 (en) Frequency multiplier
SU661385A1 (en) Meter of intervals between centers of pulses
SU849096A1 (en) Phase-meter
SU1345305A1 (en) Pulse repetition rate multiplier
SU586400A1 (en) Arrangement for discrete control of generator phase
SU1322221A1 (en) Device for measuring average period
SU404081A1 (en)
SU938196A1 (en) Phase-shifting device
SU918884A1 (en) Digital phase/frequency meter
SU790303A1 (en) Two-channel harmonic signal switching device
SU783576A1 (en) Method of measuring kinematic error of toothed gears
SU1027116A1 (en) Apparatus for measuring conveyer belt slip value
SU411388A1 (en)
SU864578A1 (en) T flip-flop
SU1166007A1 (en) Quasiperiodic signal analyser
SU924665A1 (en) Device for controlling multi-channel vibration stand
SU577527A1 (en) Arrangement for multiplying frequencies