Способ измерения фазового сдвига гармонических сигналов

О 11 И Н И Е (и)922658

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Респубаик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.03.80 (21) 2889705/18 — 21 с присоединением заявки № (28) Приоритет (5l)M. Кл.

G01 Я2500

3Ънударстненный камитет

СССР по делам иэабретений н открытий (5З) Д К621.317. .77 (088.8) Опубликовано 23.0482. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 23 04 82 (72) Автор изобретения

Л. М, Зайденварг

1 (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА

ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

f (t)= С„i4„911(а <4„),, (1) = С 14 Сю(М1 1 ), Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предназначено для использования при исследовании механических и гидравлических систем.

Известен способ измерения фазовых сдвигов, использующий принцип накопления информации (1).

Этот способ сложен и не обеспечивает требуемой точности.

Наиболее близким по технической сущности является способ, основанный на двукратном интегрировании исследуемых сигналов в аналоговой форме с последующим вьщелением временных интервалов, пропорциональных фазовому сдвигу (2).

Однако этот способ имеет недостаточную точность измерения, обусловленную неравенством нулю постоянной составляющей исследуемых сигналов, особенно сильно влияющуто в области инфранизких частот.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности измерения фазового сдвига гармонических сигналов с постоянными составляющими в области инфранизких частот и повышение точности вследствие снижения влияния дрейфов параметров входных устройств.

Для достижения этой цели согласно спосо бу измерения фазового сдвига гармонических сигналов путем преобразования фазового сдвига фаз во временной интервал, определяют временные интервалы между моментами достижения первым гармоническим сигналом первого

10 заданного значения напряжения и вторым гармоническим сигналом второго заданного значения напряжения, определяют суммарное значение временных интервалов и по полученному результату судят о фазовом сдвиге гармонических сигналов.

На фиг. 1 показан график, поясняющий предлагаемый способ; на фиг. 2 — блок-схема устройства для его осуществления, Исследуемые сигналы можно представить

20 следующим образом тогда

С + А„sin (wt+ Ч,) = О, С,1+ А sin (wt + Ч ) = U

U -С

arcsin

А

UK-Cg

Обо и агсв1п Ь.. я . д =

wt„, + g<

wt З,4 чив агса! и " " д.

А получаем

wt1+ М1 =с 1

wt + 9 = с1g т + ч, = ti — d

wt 4+ Ч = Т -CLg;

"" ("a.— З вЂ” 4)= «a- ) откуда fg — ÷ „= —, ), где где С, А„, С, А = const, 4 — фаза сигнала f „(t);. — фаза сигнала f g(t).

Определяем моменты прохождения сигнала

f (t) через уровень Ц, и сигнала f g (t)— через уровень Ug, Единственными требованиями к уровням

U è 0 будут

ф— А1(Ы < С +А

С вЂ” А (Ug(С + А

922658!

В моменты, когда f„(t)=U„g f (t ) = 1 комнараторы вырабатывают импульсы, поступающие в блок 4 формирования интервалов иТ

Блок 4 состоит из ключей 5 — 7 и триггеров

8 — 10 и устроен таким образом, что после прихода импульса "Запуск", стирающего предыдущую информацию счетчика 11, сигнал хромирующей частоты поступает на счетчик 11 только в интервалах времени t< — t и т -т4(фиг. 2), а после прихода с компаратора 3 импульса, ..сдответствующего моменту времени t<, схема самоблокируется до следующего импульса

"Запуск" ..

Накопленное за время цикла на счетчике

11 количество импульсов п можно определить следующим образом = ц„((t„- t ) + (т — t )1 или, учитывая (1) и = 1счвт--(/ — ), 1 откуда

Ч вЂ” Ч„= счвт

Предлагаемый способ отличается от известного, так как за счет снижения влияния дрейфов нулей комнараторов повышается точность измерения, упрощается измерение фазового сдвига сигнала, содержащего постоянную составляющую, поскольку отпадает необходимость применения аналоговых интеграторов.

30 = t1 — tQ и = t — т4 — временные интервалы;

t — t4 — моменты времени, определяющие временные интервалы.

Таким образом, значение фазового сдвига

Таким образом, значение фазового сдвига (— g ) не зависит от выбранных уставок 0 и постоянных составляющих С гармонических сигналов, достаточно лишь соблюдения условия, чтобы

f.1(т1) = fq(t ) (т ) = (4).

Следовательно, долговременные дрейфы нулей компараторов и не равные нулю постоянные составляющие исследуемых сигналов

45 не влияют на точность измерений.

В то же время, дрейфы нулей эа время, сопоставимое с временем одного полупериода даже весьма низкочастотных процессов, является величиной достаточно малой, что и определяет преимущества предлагаемого способа в сравнении с известным.

Устройство для осуществления предлагаемого способа состоит из блока 1, который содержит компараторы 2 и 3, сравнивающие значения сигналов f, ведущие счет уставками U.

Формула изобретения

Способ измерения фазового сдвига гармонических сигналов путем преобразования сдвига фаз во временной интервал, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения фазового сдвига гармонических сигналов с постоянными составляющими в области инфранизких частот и повышения точности вследствие снижения влияния дрейфов параметров входных устройств, определяют временные интервалы между моментами достижения первым гармоническим сигналом первого заданного значения напряжения и вторым гармоническим сигналом второго заданного значения напряжения, определяют суммарное значение временных интервалов и по полученному результату судят о фазовом сдвиге гармонических сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 446848, кл. G 01 R 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР У 474763, кл. G 01 R 25/00, 1975.

922658

ñäèã.2

Составитель М. Катанова

Техред С. Мигунова

Редактор А. Козориз

Корректор А. Дэятко

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2575/60 Тираж 719

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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