Способ измерения сдвига фаз

 

Изобретение касается электроизмерений . Цель - повышение точности измерения и быстродействия сдвига фаз. Способ реализован в устройстве. Цель достигается тем, что на переSft ) 8) Разовые радио- М.: Сов. радио, множители 2 и 3 поступают измеряемый сигнал (С) ,а также синусная и косинусная составляющие опорного С с генератора 1 опорного напряжения, которые возводятся в квадрат при помощи квадраторов 4 и 5 . На перемножители 10 и 11с интеграторов 8 и 9 поступают и формируются С, а в блоке 12 измерения отношения производится измерение отношений величин этих С и формируется С, который поступает на вычислитель 13 арктангенса этой величины . На индикаторе 14 формируется результат измерения фазового сдвига измеряемого С относительно опорного С, что соответствует результату с минимальной погрешностью. 3 ил. (Л 4 to . /

ÄÄSUÄÄ 1310742 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ЮД::, -. *

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !,"3 . К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Н:: -.. (21) 3994894/24-21 (22) 18.12.85 (46) 15. 05. 87. Бюл. У 18 (71) Красноярский политехнический институт (72) M. К. Чмых (53) 621. 317. 77 (088. 8) (56) Пестряков В.Б. Разовые радиотехнические системы. М.: Сов. радио, 1968, с. 391-392.

Там же, с. 380. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ (57) Изобретение касается электроизмерений. Цель — повышение точности измерения и быстродействия сдвига фаз. Способ реализован в устройстве.

Цель достигается тем, что на пере) множители 2 и 3 поступают измеряемый сигнал (С),а также синусная и косинусная составляющие опорного С с генератора 1 опорного напряжения, которые возводятся в квадрат при помощи квадраторов 4 и 5. На перемножители

10 и 11 с интеграторов 8 и 9 поступа-. ют и формируются С, а в блоке 12 измерения отношения производится измерение отношений величин этих С и формируется С, который поступает на вычислитель 13 арктангенса этой величины. На индикаторе 14 формируется результат измерения фазового сдвига измеряемого С относительно опорного

С, что соответствует результату с минимальной погрешностью. 3 ил.

1 131

Изобретение относится к технике электрорадиоизмерений и может быть использовано для измерения сдвига фаз с повышенной точностью и помехоустойчивостью.

Цель изобретения — повышение точности измерения и быстродействия.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — структурная съема блока управления; на фиг. 3 — эпюры напряжения в блоке управления.

Устройство состоит из генератора

1 опорного напряжения, вход которого подключен к входу опорного сигнала, первого 2 и второго 3 перемножителей, входы которых подключены к входу из= меряемого сигнала и выходам генератора опорного напряжения, первого 4 и второго 5 квадраторов, входы которых подключены к выходу генератора 1 опорного напряжения, интеграторов 69, входы которых подключены соответственно к выходам первого 2 и второго 3 перемножителей и первого 4 и второго 5 квадраторов, третьего 10 и четвертого 11 перемножителей, входы которых подключены соответственно к выходам первого 6 и третьего 8 интеграторов и второго 7 и четвертого

8 интеграторов, блока 12 измерения отношения, входы которого подключены к выходам третьего 10 и четвертого

11 перемножителей, блока 13 вычисления арктангенса, вход которого подключен к выходу блока 12 измерения отношения, индикатора 14 и блока 15 управления, выходы которого подключены к управляющим входам интеграторов 6-9 и индикатора 14.

Блок 15 управления состоит из генератора 16 пусковых импульсов, времязадающего узла 17, формирователя l8 импульсов и формирователя 19 импульсов синхронизации, последовательно связанных между собой.

Устройство для осуществЛения предлагаемого способа работает следующим образом.

На первый 2 и второй 3 перемножители поступают измеряемый сигнал с входа измеряемого сигнала, а также квадратурные (синусная и косинусная) составляющие опорного сигнала с выходов генератора 1 опорного напряжения.

Генератор 1 опорного напряжения может работать в автономном режиме либо синхронизироваться от внешнего

Г /2 (t)dt

-Т /2

Сигналы . и р поступают на третий 10 и четвертый 11 перемножители, на выходах которых формируются сигнарр лы, соответственно равные Ы/З и а/"р .

В блоке 12 измерения отношения производится измерение отношения этих величин и формируется сигнал с,8/с/Д», который поступает на вычислитель 13 5 арктангенса этой величины. На индикаторе 14 формируется результат измерения фазового сдвига измеряемого сигнала относительно опорного: (,/ »/ агс я (/p +

50 что соответствует результату с минимальной погрешностью.

Синхронизацию работы интеграторов и индикатора осуществляет блок 15 управления °

Блок управления (фиг.2) работает следующим образом. Генератор 16 пус0742 2 источника по входу опорного сигнала.

На выходе первого интегратора 6 формируется сигнал т„/г о/ = S(t) Sp (t)dt, -Т /2 где S (t) — синусная составляющая оз опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напряжения.

На выходе второго интегратора 7 формируется сигнал

Т /2

p $ s(t)â „(t)dt, Т„/2 где S (t) — косинусная составляющая опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напряжения.

Кроме того, синусная и косинусная составляющие опорного сигнала с выхода генератора 1 опорного напряжения возводятся в квадрат при помощи первого 4 и второго 5 квадраторов. На выходе третьего интегратора 8 формируется сигнал т„/г ь"= я (с)аг, ЗО -1ц /2 на выходе четвертого интегратора 9 сигнал

742 4 жет достигать 10 и более, т. е. измерение фактически становится невозможным. Для выполнения измерения с применяемой точностью время измерения необходимо увеличить до значения, кратного периоду (полупериоду) сигнала. Таким образом, можно существенно сократить время измерения. Например, на частоте 0,001 Гц минимальное время измерения по прототипу составляет 500 с. Используя предлагаемый способ, время измерения можно уменьшить на один-два порядка.

Способ измерения сдвига фаз, основанный на перемножении измеряемого сигнала на синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, интегрировании результатов перемножения и вычислении результата измерения по арктангенсу отношения, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышени ; точности и быстродействия, синусную и косинусную составляющие опорного сигнала возводят в квадрат и интегрируют, результат интегрирования перемноженных измеряемого сигнала и синусной составляющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрирования квадрата косинусной составляющей опорного сигнала, результат интегрирования перемноженных измеряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрирования квадрата синусной составляющей опорного сигнала и по результатам данных перемножения вычисляют результат измерения.

3 1З10 ковых импульсов формирует одинсчные импульсы, которые запускают времязадающий узел 17. Времязадающий узел

17 формирует импульс длительностью

Tä. Этот импульс поступает на выход

ct блока 15 управления и на вход формирователя 18 импульсов, на выходе которого создается прямоугольный импульс, который поступает на выход б блока 15 управления (на вход фор- 10 мирователя 19 импульсов синхронизации). Эти импульсы осуществляют синхронизацию генератора t6 пусковых импульсов.

Импульсы с выходов а и 5 блока 15 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

15 управления синхронизируют работу интеграторов 6-9 и индикатора 14. В течение действия на выходе cr импульса длительностью Т„ происходит интегрирование сигналов, поступающих р0 на входы интеграторов 6-9. В течение действия импульсов на выходе о происходит запоминание результата интегрирования и подключение элемента памяти индикатора 14 к выходу блока 13 вычисления арктангенса. Индикатор 14, содержащий в своем составе элемент памяти, запоминает результат измерения на время действия очередного импульса с выхода а блока управления. 30

Для пояснения работы блока 15 управления приведены эпюры напряжений в элементах блока управления (фиг.З) в точках а, 6, e,ъ.

Уменьшение погрешности измерения 35 особенно важно при измерении сдвига фаэ сигналов на инфраниэких частотах при времени измерения, меньшем периода сигнала. При малых временах, меньших периода сигнала, погрешность мо- 40

1310742

Составитель А. Старостина

Техред Н.Глущенко Корректор О. Тигор

Редактор А. Огар

Заказ 1886/41 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4