SU983572A1 - Способ измерени фазового сдвига электрических сигналов - Google Patents

Description

где X KiK ICKjU,-sinf, у ,и.., К,.. ., К - коэффициенты пропорционгшьности . Однако известный способ также имеет точность измерени  и ограниченнЕЛй частотный диапазон. Ни ка  точность измерени  обусловлена погрешностью визуального отсчета угла наклона линии развертки и низкой точностью фррмировани  квадратурного напр жени  в широком частот ном и динамическом диапазоне. Целью изобретени   вл етс  расширение частотного диапазона и повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  фазового сдвига электрических сигналов , заключающемус  в том, что измер ют мгновенное значение амплитуды опорного сигнала в момент пере хода через нуль сдвиГнутого по фазе сигнала, вычисл ют обратную тригоно метрическую функцию результатов измерени , fioBTopHO измер ют мгновенное значение амплитуды опорного сиг нала в момент времени, в два раза превышающий временной сдвиг между опорным и сдвинутым по фазе, сигналами , результат . измерени  уменьшают в два раза и дел т на результат предыдущего измерени . СущнсзЬть способа заключаетс  в следующем. Допустим, что необходимо измерит фазовый сдвиг j между опорным и сдвинутым по фазе сигналами Uo(t) и sinat(1) U4.(t) (gLt-4V) (2) с неравными амплитудами, ( В соответствии с данным способо измер ют мгновенное значение ампли туды опорного сигнала (1) в момент перехода через нуль сдвинутого по фазе сигнала (2), т.е. в момент времени , когда %(t)0. Приравнива  выражение (2) нулю и реша  относительно CLt, найдему что ft.. Подставив в выражение (1), получим выражение дл  мгновенного значени  амплитуды опорного сигнала; Uo(t) UhiiSin«fK UcH. (3 Далее измер ют мгновенное значе ние амплитуды того же сигнала (1) момент .времени Ъ, в два раза превышающий временной сдвиг между опо ным и сдвинутым по фазе сигналами, т.е. в момент времени tj 2At Подставим значение t в выражение В результате получим выражение дл  мгновенного значени  амплитуды опорного сигнала в момент времени Uo(ta.Uw,stn2«Px Uoa. (4 Результат измерени  (4) уменьшают в два раза: . 1 Uo.i 0,,5U(,i 0,5U ;sin2y x. (5) Напр жение (5) дел т на результат предыдущего измерени  (3). В результате получают напр жение V-C -. O VjMiiillVx.gcocu (б) . V.siv.v VosVx, где Sj -крутизна преобразовани  отношени  в напр жение. Затем вычисл ют обратную тригонометрическую функцию арккосинус частного от делени  (б). В результате ; получают напр жение V tSaarccosVi s av-ccosCs cos fx), 7) где S -крутизна преобразовани . При 1 получим напр жение S,2 arccos(cos9x)S,2.Vx/ (8) пропорциональное измер емому фазовому сдвигу. На чертеже приведена функциональна  схема устройства, реализующего предложенный способ измерени  фазового сдвига. На схеме обозначены ключи 1 и 2, первый делитель 3.направлени , блок 4 формировани  временных интервалов , первый делительный блок 5с пам тью, арккосинусный преобразователь 6, второй делитель 7 напр жени , второй делительный блок 8, отсчетно-регистрирутощий блок 9. При этом входы ключей 1 и 2 соединены между собой и подключены, как и первый вход блока 4 выделени  вре-, менных интервалов, к входной клемме опорного сиг нала. Второй вход блока 4 Ьыделени  временных интервалов соединен с входной клеммой сдвинутого по фазе сигнала. Выход ключа 1 подключен к входу делител  первого делительного блока 5 с пам тью. Выход ключа 2,. Через первый делитель 3 напр жени , подключен к входу делимого первого делительного блока 5 с пам тью. Цепи управлени  ключей 1 и 2 соединены, соответственно, с. импульсными выходами блока 4 формировани  временных интервалов. Выход первого делительного блока 5 с пам тью подключен к входу арккосинусного преобразовател  6, выход которого, через второй делитель 7 напр жени , соединен с входом делимого в-торого делительного блока 8. Вход делител  второго делительного блока 8 подключен к аналоговому .выходу блока 4 формировани  временных интервгшов, а выход соединен с отсчетно-регистрирующим блоком 9. Устройство работает следующим образом.

ОпЬрный и сдвинутый по фазе сигналы (1) и (2)поступают на входы блока выделени  временных интервалов . Одновременно сигнал (1) поступает на вход ключей 1 и 2, управ-, л емых с помощью блока 4 выделени  временных интервалов. С помощью блока 4 вьаделени  временных интервалов осуществл етс  измерение временHo .ro интервала At между сигналами. Формирование импульсов управлени  ключами 1 и 2 в момеи-та времени tf и tj., равные, соответственно, моменту перехода через нуль сдвинутого по фазе сигнала (2) и моменту ни, в два раза большему временного , интервала мбжду сигналами (1) и (2).

Длительность импульсов управлени  выбирдетс  достаточной дл  запоминани  выборок мгновенных значений сигнсша (1) с помощью первого делительного блока 5с па:м тью.

В момент времени t на вход де- . лйтеп  первого делительного блока 5 1C пам тьюпоступает с ввиеода ключа I напр жение (3),

В момент вр емени t( )а вход делимого первого делительного блока 5 с пам тью поступает iepes первой делитель 3 напр жени  с коэффициёнтом делени , равным 2, напр жение (.4) с выхода ключа 2.

С помощью первого делительного блока 5с пам тью напр жение (5) делител  на напр жение ,(3). В результате на вход арккосинусного преобразовател  6 поступает напр жение (6). С помощью арккосинусного преобразовател  6 вычисл ют значение арккосинуса выргыкенИ  (6), пропорциональное измер емому фазовому сдвигу. Результат преобразовани  поступает на отсчетно-регистрирующий блок 9 (эта св зь не показана).

Данный способ может быть применен дл  измерени  частоты сдвинутых по фазе сигналов. Дл  этого с помсйчью. преобразовател  б вычисл етс  значение арккосинуса выражени . (6),.

Полученное напр жение (7) делитс  в 2 раз с помощью второго делител  7 напр жени  и подают на вход делимого второго делительного блока 8. На вход делител  второго делительного блока 8 подают напр жение tJ,) пропорциональное временному интёрвалу Лt, с-аналогового выхода блока 4 выделени  временных интервалов. С выхода делительного блока 8 напр жение , равное отношению двух входных напр жений и пропорциональ5 Ное измер емой частоте сдвинутых по фазе сигналов, поступает на отсчетнр-регистрирующий .блок 9. По показани м последнего суд т о значении частоты сдвинутых по фазе сигналов. V Расширение частотного диапазона и повышение точности в данном техническом решении достигаетс  за счет ис-ключени  операции Формировани  квадратурного напр жени . Частотный 5 диапазон в данном техническом решении ограничиваетс  только быстродействием блоков, реализующих последовательность операции, и  вл етс 

достаточно широким - от долей герца 0 до дес тков и сотен килогерц.

Двухкратное измерение мгновенных значений амплитуды опорного сигнала В моменты времени t и t с после .дующим делением .результатов измерений 5 друг на друга позволило исключить мультипликативную погрешность измерени  фазового сдвига.

Формула изобретени 

30

Способ измерени  фазового сдвига злектрическшс сигналов, заключающийс  в том, что измер ют мгновенное значение амплитуды опорного сигнала в момент перехода через нуль сдви-г нутого по фазе сигнала, вычисл ют обратную тригонометрическую функцию результатов измерени , от л и ч. а юQ щ и и с   тем, что, с целью рас- . ширёии  ча.сфотного диапазона и повышени  точности измерени , повторно измер ют мгновенное значение амплитуды , опорного сигнала в момент вре-.

5 мени, в два раза превьиааквдий временной сдвиг;между опорным и сдвинутым по фазе сигиайакш, результат измерени  уменьшают в два раза и дел т на результат предыдущего измерени .

Источники информации,

0 прин тые во внимание при .экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР №290234, кл. G ОТ R 25/04, 29.10.€9.

2. Авторское свидетельство СССР №375579, кл. G 01 R 25/00, 19.03.71.

Claims (1)

1. Способ измерения фазового сдвига электрических сигналов, заключающийся в том, что измеряют мгновенное зна35 чение амплитуды опорного сигнала в момент перехода через нуль сдвиг нутого по фазе сигнала, вычисляют обратную тригонометрическую функцию результатов измерения, от л и чаюдп щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерения, повторно измеряют мгновенное значение амплитуды, опорного сигнала в момент вре-.

   .·- мени, в два раза превьииающий времен^4:> ной сдвиг;между, опорным и сдвинутым по фазе сигналами, результат измерения уменьшают в два раза и Делят на результат предыдущего измерения. Источники информации, ·