Устройство для определения фазы сигналов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазы сигналов с нестационарным средним значением. Целью изобретения является повышение точности определения фазы гармонического сигнала при наличии на входе нелинейно изменяющегося напряжения, т.е. при нестационарности среднего значения сигнала (помехи). Устройство содержит генератор 1 копии сигнала, фазовращатель 2 на 90°, перемножитель 3, интегратор 4, вычислитель 5 отношения, блок 6 выборки-хранения, перемножитель 7, интегратор 8, блок 9 привязки уровня, аттенюатор 10, формирователь 11 импульсов, счетный триггер 12 и элемент И 13. Достижение цели обеспечивается регулированием амплитуды измеряемого сигнала по определенному закону и формированием определенных временных границ регулирования амплитуды и интегрирования перемноженных сигналов, что позволяет свести к нулю в результирующем сигнале составляющие нелинейно изменяющегося напряжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5 l )5 С 01 Б 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (2!) 4447781/24-21 (22) 23.06.88 (46) 07.02 ° 90, Бюл. М 5 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С,И, Богомолов, Н,Г. Переход и В.И. Икконен (53) 621 ° 317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 410331, кл. G 01 R 25/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 1345134, кл. r, 01 В 25/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазы сигналов с нестационарным средним значением. Целью изобретения является повышение точности определения фазы

ÄÄSUÄÄ 1541529 А1

2 гармонического сигнала при наличии на входе нелинейно изменяющегося напряжения, т.е. при нестационарности среднего значения сигнала (помехи).

Устройство содержит генератор 1 копии сигнала, фазовращатель 2 на 90 перемножитель 3, интегратор 4, вычислитель 5 отношения, блок 6 выборки и хранения перемножитель 7, интегратор 8, блок 9 привязки уровня, аттенюатор 10, формирователь ll импульсов, счетный триггер 12 и элемент И 13. Достижение цели обеспечивается регулированием амплитуды измеряемого сигнала по определенному закону и формированием определенных временных границ регулирования амплитуды и интегрирования перемноженных сигналов, что позволяет свести к нулю в результирующем сигнале составляющие нелинейно изменяющегося напряжения. 2 ил.

1541529. (4) 24t 4 ЗТ/2, Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнике при измерении фазы сигналов с нестационарным средним значением.

Целью изобретения является повышение точности оценки фазы гармонического сигнала при наличии на входе нелинеМного изменяющегося напряжения, т.е при нестационарности среднего значения сигнала (помехи).

На фиг.I показана структурная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства. I5

Устройство для определения фазы сигналов содержит последовательно соединенные генератор 1 копии сигнала, фазовращатель 2 на 90, перемножитель 3, интегратор 4, вычислитель 5 отношения, блок 6 выборки и хранения, а также подключенные к выходу генера-. тора 1 копии сигнала последовательно соединенные перемножитель 7, интегратор 8, выходом подключенный к второ- 25 му входу вычислителя 5 отношения,g при этом вторые входы первого 3 и второго 7 перемножителей объединены, пос" ледовательно соединенные блок 9 привязки уровня, аттенюатор 10, выходом подключенный к объединенным входам перемножителей 3 и 7, а также подключенные к выходу генератора I.копии сигнала последовательно соединенные формирователь 11 импульсов, счетный триггер 12, элемент И 13, выходом подключенный к управляющему входу блока 9 привязки уровня, установочным входам интеграторов 4 и 8 и управляющему входу блока 6 выборки и хра- 40 нения, а управляющий вход аттенюатора

10 подключен к выходу счетного триггера 12, другой вход элемента И 13 подключен к второму выходу формирователя 11 импульсов, выход блока 6 выбор- 45 ки и хранения является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом, I

Генератор 1 копии сигнала формиру- 50 ет гармоническое напряжение (фиг,2, U,) с частотой и), которое поступает на вход перемножителя 7 непосредственно, а на вход перемножителя 3 — через фазовращатель 2 на 90 . В резуль- 55

Uz„(t) при 0U„(t) =

3U „(t) при Т/ тате на перемножители 3 и 7 поступают соответственно сигналы

U = совсА; (1) U = я пи (2)

Одновременно сигнал с выхода генератора 1 копии сигнала поступает на двухполупериодный формирователь 11 импульсов, в результате на одном из выходов формирователя 11 вырабатываются короткие импульсы в моменты нульпереходов с положительной производной " сигнала генератора 1 (фиг ° 2 !11,,6 на другом выходе формирователя — последовательность импульсов в моменты нуль-переходов с отрицательной производной сигнала генератора 1 (фиг.2, У,„„), Короткие импульсы с выхода формирователя 11 поступают на вход счетного триггера 12, с выхода триггера 12 сигнал типа меандр (фиг,2, !! ) поступает на вход элемента И 13, на другой вход которого поступают короткие импульсы с формирователя 11, Короткие импульсы (фиг.2, !! „ ) с выхода элемента И 13 с частотой, в два раза меньшей частоты сигнала, поступают на управляющий вход блока 9 привязки уровня, в результате чего сигнал на выходе блока 9 привязки уровня привязывается к нулю. Сигнал на выходе блока 9 привязки уровня имеет вид

U»(t) = U з п(С +Ч ) + k,t +

+I,t+ К. +x(t) (3) где k — определяется из условия рао венгтва сигнала (3) нулю в момент привязки уровней

t и = 4йп/со (где m = 1,2, о ° o)I х(1) — составляющая, учитывающая воздействие случайного шума, Далее x(t) = О.

Одновременно импульс с выхода элемента И 13 поступает на установочные входы интеграторов 4 и 8, устанавливая тем самым последние в нулевое состояние, подготавливая их к очередному циклу работы (фиг.2)

Сигнал (3) поступает на вход аттенюатора 10, на управляющий вход которого поступает сигнал типа меандр с выхода триггера 12, в результате чего сигнал с выхода аттенюатора имеет вил

< t (Т/2, 3 Т/2

После преобразований имеют так же как и в известном устройстве не учитывается влияние случайной составляющей погрешности определения фазы, т, е. полагают x(t) и O) 5U cosp (1O) 40

2ыТ т,к, суммарное эначен)1р результатов интегрирования членов, содержащих составляющие члены k t 2, k t и К равно нулю, Напряжения (9) и (1O) поступают 45 с интеграторов 4 и 8 на вход вычислителя 5 отношения, на выходе которого формируется сигнал

U ) (2Т)

05(2Т) = Ц-(2Т7 — 8 Ч, (11) 50 ц (2Т который поступает на вход блока 6 выборки и хранения, на выходе которого запоминается сигнал (12) 11 (2Т) = te> ч с момента прихода короткого импульса с выхода элемента И 13 на управляющий вход блока 6 выборки и хранения.

Сигнал (4) поступает на перемножители 3 и 7, на вторые входы которых поступают соответственно сигналы (17 и (2),.После перемножения сигналов (1), (2) и (4) выходные напряжения

5 перемножителей 3 и 7 поступают на интеграторы 4 и 8 соответственно, В результате интегрирования к концу интервала интегрйрования напряжения на выходах интеграторов 4 и 8 имеют вид соответственно

2т

U<(27) = - 1 U„(t)cosset dt > (5)

ЯТ 15

U> (2T) = - ) U«(t) sinurtdt (6) б

Подставляя в выражения (5) и (6)

U„ (t) из (4) получаем выражения тИ

1 г 20

U (2T)= — J U» (t) coeutdt +

3/2т Т О

2т

+ — 1 е„(с) con(t dt + - 1 U (с)

TI2 зИт costotdt; (7)

TI2 25

1-1, (2Т)=;,, UzÄ (t) sin(d)tdt +

1 апТ 2т

+ 1 U,)t) siMtdt + — ) U jt)

3 1

T/2 ЗИт

Ф81поааС . (8) 30

529

Таким образом, на ныходе устройства получается несмещенная оценка танI I генса фазы исходного колебания, Следовательно, введение в известное устройство дополнительных узлов позволя ет исключить составляющую погрешности определения фазы, обуслонленную наличием на входе устройства изменяющегося среднего значения помех.

Сравнение предлагаемого устройства с известным показывает, что простое увеличение времени измерения в и раз уменьшает погрешность определения фазы в и раз, тогда как в предлагаемом устройстве погрешность измерения фазы с нелинейным изменением среднего значения исключена. формул а и з о б р е т е н и я

Устройство для определения фазы сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор копии сигнала, фаэовращатель на 90С, первый перемножитель, первый интегратор и вычислитель отношения, подключенные к выходу генератора копии сигнала последовательно соединенные второй перемножитель и второй интегратор, при этом вторые входы перемножителей объединены, вторые входы интеграторов объединены и подключены к управляющему входу блока привязки уровня, формирователь импульсов, подключенный к выходу генератора копии сигнала, и блок выборки и хранения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности оценки фазы сигнала при изменении среднего значения помех, в него введены управляемый аттенюатор, элемент И и счетный триггер, при этом вход аттенюатора соединен с выходом блока привязки уровня и выход аттенюатора соединен с вторыми входами перемножителей, управляющий вход аттенюатора соединен с выходом счетного триггера и с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого подключен к входу счетного триггера, а выход элемента И соединен с управляющим входом блока привязки уровня и с управляющим входом блока выборки и хранения, сигнальный вход которого соединен с выходом вычислителя отношения, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, а выход блока выборки и хранения является выходом устройства.

1541529

Ъ

4Ъ ! 0 %) ъ

4( щ Q р@

: 1

4 сь 4( 1с . -з л

° ъ

Составитель M. Катанова

Редактор И. Шулла Техред М.Дидык. .Корректор М, Самборская

Заказ 277 Тираж 546 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101