Способ сравпепия двух синусоидальных

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Совет "нх

Соцкалкстнческ.а

Респубпин

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

М. Кл. б 01г 25/04

Заявлено 17.1,1972 (№ 1738031i18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

Приоритет

О убл:- .ксв":Ho 21.Х1.19!3. 5 сллетен:.; X". 40

УДК 621.3! 7.772(088.8) Дат» снублн :::овання описания 05.11.1974

Авторы изобретения

А. А. Жадаев, В. И. Колесников, А. Ф. Прокунцев, Т. В. Сергеева и В. М. Шляндин

Пензенский политехнический институт

Заявитель

СПОСОБ СРАВНЕНИЯ ДВУХ СИНУСОИДАЛЬНЫХ

СИГНАЛОВ ОДИНАКОВОЙ ЧАСТОТЫ ПО ФАЗЕ

ИЛИ АМПЛИТУДЕ

Изобретение относится к области элсктроизмерительной техники и может быть использовано в мостах и компенсаторах переменного тока в приборах допускового контроля электронного оборудования.

Известные способы сравнения двух синусоидальных сигналов одинаковой частоты гю фазе или амплитуде могут быть применены только для установившихся величин и не могут быть применены в условиях, когда один или оба сравниваемых сигнала находятся в режиме переходного процесса. Это ограничивает быстродействие устройств, предназначенных для указанной цели, так как инфсрмация о результате сравнения формируется не сразу от момента коммутации в электрической цепи, а по истечении определенного времени, необходимого для затухания переходного процесса до определенного значения.

Предлагаемый способ в случае применения для сравнения сигналов, снимаемых с RL- u

RC-цепей, питаемых синусоидальным напряжением, отличается от известных тем, что по нему сравнение сигналов может быть произведено практически сразу после коммутации в цепи.

Для сокращения времени, необходимого для получения информации о результате сравнения до окончания переходного процесса в сигнальных цепях, по предлагаемому способу формируют в каждой из двух компенсирующих электрических RC- или RL-цепях по одному дополнительному синусоидальному сигналу той же частоты, что и сравни5 ваемые сигналы., причем в дополнительных сигналах при одновременной коммутац);è в компенсирующих и сигнальных цепях свободные составляющие противоположны свободным составляющим сравниваемых сигна10 лов, складывают каждый из сравниваемых сигналов с соответствующим сигналом с компснсирующей цепи, два суммарных синусоидальных сигнала сравнивают по фазе или амплитуде в соответствующей схеме сравне15 — ния.

На фиг. 1, а показана RC-цепь, с которой снимают синусоидальный сигнал для сравнения с другим по фазе и амплитуде, где:

20 Ric, R c, .. - R c — резисторы RC-цепи;

R с — общее омическое сопротивление RC-цепи;

С вЂ” емкость;

E — источник синусоидаль25 ного напряжения.

На фиг. 1, б показана RL-цепь, с которой может быть снято напряжение, имеющее в переходном процессе свободную составляющую, противоположную составляющей, сни30 маемой с RC-цепи.

R r. — общее омическое сопротивление

И.-цепи;

L — индуктивность.

Пусть в цепи (фиг. 1, а) произведена следующая коммутация: закорочена какая-либо часть омического сопротивления RC-цепи: и — 1 . 1с

Падение напряжения переходного процесса на емкости при коммутации части омичсского сопротивления в,RC-цепи равно С с. и — 1 осто =- R C —, « „RlC = выхС + RrC

l=1 — омическое сопротивление коммутации;

R»»c — омическое сопротивление, с которого снимается часть выходного напряжения; и

R c — Rlc — омическое сопротивление RCl -=1 цепи до коммутации; — 1 р, = arctg

R,cÑ вЂ” угол между напряжением и током в цепи до коммутации; — 1 р,, =arctg

Rocr о С вЂ” угол между напряжением и током в цепи после коммутации; .с c= RccTc С вЂ” постоянная времени RC-цепи после коммутации; с1> — фаза синусоидального напряжения в момент коммутации; о> — круговая частота.

407247

3. Равенство амплитуд синусоида 1ь1111х напряжений, питающих цепи, и равенство их фаз: — Д вЂ” Д ис — EmL — E 1 «С — Е.— — Р ° — . — > и

Для удобства расчета компенсирующей

RL-цепи обозначим параметры этой цепи через параметры RC-цепи:

R.L = Каис

R,r. — R,R,c

Рост r. — вйост С

+ т L) + Я ы1 81П(1 y, ) (АrL

Еи, Еи — " sin(— р„) l + Ео " сов(аС+

ZgL Z2с

35 1 Е„, + т @2L ) Roct L Sin (О1 )

1С где К1 и К2 — коэффициенты связи, которые

15 могут принимать любые действительные поло>кительные значения.

При подключении RL-цепи (фиг. 1, б) к источнику синусоидального напряжения

E = Е sin (c>t + )

20 по аналогии с RC-цепью выражение для напряжений, снимаемых с элементов Rn<, и 1. при коммутации какой-либо части омического сопротивления, а также общее выходное напряжение с RL-цепи будут следующими:

Еи вых L — +L + r-rR вых L — Авых r sin (rcpt +

Z2/.

Падение напряжения на сопротивлении

R„„c Равно Url»,xc. В слУчае съема напРЯжения одновременно с Двыхс и С1 (как это имеет, н например, место в цифровых мостах с раздельным уравновешиванием) данное напряжение имеет вид: выхС = > выхС + UC

Расчет компенсирующей в данном примере

RL-цепи необходимо производить при следующих начальных условиях:

1. Равенство постоянных времени после коммутации RL- u RC-цепей с целью обеспечения одинаковой крутизны экспоненциальных кривых свободных сигналов в обеих цепях: ЛС вЂ” RL — " где т 1 — постоянная времени RL-цепи после коммутации, или

Рост C ост L где RoczL — омическое сопротивление RL-цепи после коммутации.

2. Одновременность коммутации в обеих цепях.

Еи — — sin(5 — с ) ) l

i >L

SL

40 где „= QR. +() 45 — сопротивление И.-цепи до коммутации;

Z,L — QR.c..r. + (l) — сопротивление RL-цепи после коммутации; г

50 р„= arctg

Rý.L — угол между током и напряжением RL-цепи до коммутации;

ыL

= arctg

55 биост r— угол между током и напряжением после коммутации RL-цепи.

60 Требование полной компенсации свободной составляющей переходного процесса в RCцепи, аналогичной составляющей в RL-цепи, будет обеспечено, если при суммировании выражений И„»с и И»» экспоненциальные

65 составляющие взаимно уничтожаются, т. е.

407247

1/ 2 2 ттЕ = p ттвыхЖ + 1выхРСщ + 2UвыхдЕт UBB1xRCm COS (f x (2) U.. ж = U. RL SiiI (+ (,) 2 2

UBBrx RL — Г живых с + ш

Z2L

R,„„xI 21п(1,— 22 )+ Lsin -,— VBL + .(,RL = 8fCtg

R Leos (6 — 2т )+ L cos 1,— q2L +—

С вых РС UÂûх RCm SIu (+ (2)1

Ет

2С

+ Râû,õ С ы Sin 4 с..вС ) 81 11

72RC = 3rCtg

cos (v V2C

+ 1 вых C <оС.сов (Ь вЂ” àC) Для рассмотренного выше случая измене- фазе или амплитуде, необходи»о произвссти ние фазы равно: сложение этих сигналов с сигналами, снимаемыми с компенсирующей RC- или RL-цепи..

Al= Ill 7

Предмет изобрстения

Ur»x RL sin1, + U, с .sin ii — гв 21

Е вых Я(2 вых RC 11

m m

40 Способ сравнения двух синусоидальных сигналов одинаковой частоты по фазе или амплитуде, снимаемых с RC- или RL-цепей, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени, необходимого для получения инфор45 мации о результате сравнения до окончания переходного процесса B сигнальных цепях, формируют в каждой из двух компенсирующих электрических RC- или RL-цепях по одному дополнительному синусоидальному сиг50 налу той же частоты, что и сравниваемые сигналы, причем в дополнительных сигналах при одновременной коммутации в компенсиКак видно из изложенного, изменения фазы и амплитуды суммарного синусоидального сигнала по сравнению с выходным сигналом, "нимаемым с RC- u RL-цепи, заранее известны и постоянны между отдельными коммутациями RC- или RL-цепи, с которых снимается сигнал для сравнения.

Таким образом, прежде, чем производить сравнение электрических сигналов одинаковой частоты, снимаемых с RL- u RC-цепей по сумма экспопенциальных составляющих должна быть равна нулю. При этом суммарнос синусоидальпос напряжение Ив равно сумме установившихся напряжений с RC- u RLцепей. 5

Для обеспечения компенсации свободной составляющей сигнальной цепи с помощью аналогичной составляющей компенсирующей цепи параметры сигнальной цепи должны быть при любой коммутации заранее точно 10 известны или должен быть задан диапазон их отклонений. В последнем случае свободные составляющие в сигнале и в напряжении с компенсирующей цепи нс будут точно взаимно противоположны, а с некоторым допуском, 15 так как при каждой коммутации на одно значение параметра компенсирующей цепи в этом случае приходится некоторый диапазон возможных значений соответствующего параметра в сигнальной цепи. 20

Возникающая при этом погрешность путем выбора диапазона может быть сведена к нужному значению. Законы коммутаций в

U=Uz— обеих сигнальных цепях могут быть различ,!|,I н случайны.

1ia фиг. 2 графически показан случай компенсации свободной составляющей переходного процесса ЯС-цепи с помощью свободной составляющей переходного процесса RL-цепи, где И, „. с и И,-„.>L — установившиеся составляющие выходных напряжений с RC- u

RL-цепей;

HcB Rc и @cB RL — свободные составляющие выходных напряжений с RC- u RL-цепей;

И вЂ” суммарное напряжение.

Суммарное напряжение (фиг. 2) имеет иную фазу и амплитуду, чем выходное напряжение с RC-цепи — И,„,х с. Изменение фазы и амплитуды появилось в результате сложения выходного напряжения RÑ-цепи с выходным напряжением RL-цепи.

Изменения фазы и амплитуды могут быть легко определены с помощью известных тригонометрических формул.

Для рассмотренного выше случая изменение амплитуды равно: вых RC

407247

Фиг. 1

Корректор T. Добровольская

Заказ 218/17 Изд. № 2097 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, jK-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 рующих и сигнальных цепях свободные составляющие противоположны свободным составляющим сравниваемых сигналов, складывают каждый из сравниваемых сигналов с соответст: ющим сигналом с компенсирующей цепи, два суммарных синусоидальных сигнала сравнивают по фазе или амплитуде в соответствующей схеме сравнения.