Устройство для измерения фазового сдвига двух синусоидальных сигналов

19) й Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 3 ОБРЕТЕНИЯ" АНИ ИЯ ФАЗОДАЛЬНЫХ я техника, изме- альных электри(21) 5051967/21(76) Келехсаев Борис Георгиевич(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРВОГО СДВИГА ДВУХ СИНУСОИСИГНАЛОВ(57) Использование: измерительнарение фазовых сдвигов синусоид ческнх сигналов.,Сецность изобретения: устройство содеркит: устройство выборки-хранения 1, пиковый детектор 2, формирователь управляющих импульсов 3, устройство определения знака разности фаз 4, устройство определения синфазности 5, 2 ключа (б, 9), блок деления 7, тригонометрический преобразователь 8, 1 управляемый усилитель 10, управляемый сум аватар 11, пороговое устройство 12. Зз. и, ф - лы,5 ил.2 ОО 3119 х Ир) Ух Рг) Составитель С,Чернякова Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор чен Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 аз 3232 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения фазовых сдвигов синусоидальных электрических сигналов, и может быть использовано при определении Фазовых характеристик преимущественно в инфранизкочастотном диапазоне при калибровке измерительных каналов и ооработке регистрируемых сигналов.К устройству предьявляются требова-. ния обеспечения высокой точности при измерениях мальзх Фазовых сдвигов, а такжЕ фазовых сдвигов, кратных л/2, допускающие изменения амплитуд сигналов в широком динамическом диапазоне.Известно простое устройство определения сдвига фаз, содержащее перемножитель этих исследуемых сигналов и устройство, выделяющее постоянную составляющую полученного от перемножения сигналов. Величина напряжения этой постоянной составляющей пропорциональна абсолютному значению Фазового сдвига.Устройство характеризуется незначительной точностью измерения особенно в инфранизкочастотной области при малых значениях амплитуд из-за необходимости выделять постоянную составляющую с высокой точностью, полученную от перемножения сигналов.Более сложные устройства позволяют повысить точность.Рассмотрено устройство для измерения фазового сдвига между двумя напряжениями, содержащее два ключевых детектора и Общий вспомогательный гетеродин-генератор синуса с частотой, близкой к частоте в кратное число раз большей частоты измеряемых.колебаний, а также преобразователи синуса в остроконечные импульсы, и фильтры нижних частот, выделяющие огибающую. а измеряют фазометром разность фаэ между огибающими, которая равна искомой разности фаз, умноженной на коэффициент кратности между частотой генератора и частотой исследуемого сигнала.Такое устройство измеряет вместо искомого значения разности фаз другие значения разности фаз, при этом измеряют также и отношение частот, поэтому точность такого устройства весьма невысока,Предложено устройство для измерения фазового сдвига двухсинусоидальных сигналов, содержащее модулятор, генератор несущей частоты, фильтр низкой частоты, регистратор, демодулятор, множительное устройство, которое имеет преимущество перед Я однако оно является невысоким по точности, так как используется много промежуточных действий - модуляция, демодуляция, перемножение. Точность измерений сущеСтвенно снижается при уменьшении амплитуды исследуемых сигналов.Наиболее близким техническим решеб нием к заявляемому по большему количеству сходных технических признаков является устройство, содержащее фильтрующие устройства, отделяющие синусоидальные сигналы от постоянной составляющей, 10 Фазосдвигающие блоки, которые сдвигаютоба сигнала на угол и 12 в сторону опережения, и аналоговый запоминающий блок с устройствами выборки и хранения, который измеряет и запоминает четыре мгновенных 15 сигнала в одно и тоже время два послефильтра и два после Фазосдвигающих блоков), а разность фаз определяют с помощью решающего блока, который реализует математическую зависимость;20Го = яупОи ассоз Оа/ чЯ +иТТг-3 ЯпБ 21 агссозО 22 Щ 1 + 05 1Как видно из того выражения, решающий блок еодержит блоки деления, формирователь импульсов, функциональныепреобразователи- устройства извлечениякорня квадратного из суммы квадратов двухЗ 0 величин, тригонометрические преобразователи, сумматоры с блоками управления знаком управляемыми усилителями),В результате; погрешность измеренияфазового сдвига по-прежнему велика особенно в области инфранизких частотиз-заналичия четырех составляющих погрешностей от измерений четырех мгновенных значений и необходимости измерений.значений корня квадратного из суммы квад 0 ратов двух величин, .Целью изобретения является повышение точности определения сдвига Фаз приих абсолютных значениях, близких к нулюили кратных к/2.Цель в устройстве для измеренияФазового сдвига двух синусоидальны сигналов,содержащем устройство выборки и хранения, первый вход которого соединен с одним из входов устройства, блок деления,50 тригонометрический преобразователь, управляемый усилитель, формирователь управляющих импульсов, управляемыйсумматор, достигается тем, что оно дополнительно содержит пиковый детектор, уст 55 ройства определения знака разности фаз. двух синусоидальных сигналов, устройствоопределения синфазности, два ключа, пороговое устройство, причем тригонометрический преобразователь имеет два выхода, 2003119клачен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И - НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, причем вход четвертого компаратора подключен к выходу управляемого усилителя, второй управляющий) вход которого подключен к третьему входу формирователя управляющих импульсов; выходц элемента ИЛИ, элемента И - НЕ, четвертого компаратора подключены, соответственно, к первому, второму, третьему выходам формирователя управляющих импульсов; устройство определения синфазности содержит последовательно соединенные устройство выборки и хранения, умножитель и компаратор, причем первый вход устройства выборки и хранения соединен с первым входом устройства определения синфазности, второй вход которого подключен к вторым (управляющим) входам устройства выборки и хранения и компаратора, втооой вход умножителя соединен с третьим входом устройства определения синфазности, выход которого подключен,к выходу компаратора; управляемый сумматор содержит сумматор, аналоговцй ключ и управляемый усилитель, вход которого соединен с выходом сумматора, причем первый вход управляемого сумматора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу аналогового ключа, первый вход которого соединен со вторым входом управляемого сумматора, третий вход которого подключен к вторым управляющим) входам аналогового ключа и управляемого усилителя, третий вход которого подключен к четвертому входу управляемого сумматора выход которого соединен с выходом управляемого усилителя,Изобретение поясняется фиг. 1-5, Функциональная схема устройства представлена нв фиг, 1.Устройство определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов содержит: устройство 1 вцборки и хранения; пиковый детектор 2; формирователь 3 управляющих импульсов; устройство 4 определения знака разности фаз; устройства 5 определения синфазности; первый ключ б; блок деления 7; тригонометрический преобразователь 8; второй ключ 9; управляемый усилитель 1 О; управляемый сумматор 11; пороговое устройство 12.Блоки соединены между собой следующим образом. Первый вход устройства соединен с первыми входами устройства 1 выборки и хранения, пикового детектора 2, формирователя Зупрэвляющих импульсов и устройства 4 определения разности фаз,первый вход устройства соединен также с первыми входами пикового детектора, формировагеля управляющих импульсов и устройства определения знака разности фаз, вторые входы двух последних соединены с другим входом устройства и с первым входом устройства определения синфазности, первый выход формирователя управляющих импульсов, подключен к вторым (управляющим) входам устройства определения 10 синфазности и пикового детектора, а также к первому входу первого ключа, выход которого подключен к второму управляющему) входу устройства выборки и хранения, выход последнего и выход пикового детектора 15 подключены, соответственно, к первому и второму входам блока деления, второй вход которого подключен также и к третьему входу устройства определения синфазности, а выход блока деления подключен к входу 20 . тригонометрического преобразователя, двавыхода которого подключены, соответст-.венно, к двум входам второго ключа, последовательно с которым соединены управляемый усилитель и управляемый сум матор, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, причем первый вход управляемого усилителя соединен со входом порогового устройства, а его второй (управляющий) вход подключен к 30 выходу устройства определения знака разности фаз, причем выход порогового устройства соединен с третьими (управляющими) входами второго и первого ключей, второй вход последнего соединен с третьим выхо дом формирователя управляющих импульсов, выход устройства определения синфазности соединен с третьими (управляющими) входами формирователя управляющих импульсов и управляемого сумматора, 40 четвертый (управляющий) вход которого соединен со вторым выходом формирователя управляющих импульсов и третьим управляющим) входом. блока деления, а выход управляемого сумматора соединен с выходом 45 устройства; формирователь управляющих .импульсов содержит два фазовращателя, управляемый усилитель, четыре компаратора, элемент ИЛИ и элемент И - НЕ, причем входы первых фазовращателя и компарато ра подключены к первому входуформирователя управляющих импульсов, последовательно с первым фазовращателем включен второй компаратор, выход которого подключен к первому входу элемента 55 ИЛИ, а в;арой вход формирователя управляющих импульсов подключен к входу управляемого усилителя, последовательно с которым соединены второй фазовращатель и третий компаратор, выход которого под 2003119Вторые входы двух последних блоков соеди-.нены с другим входом устройства и с. первым входом устройства 5 определениясинфазности. Первый выход Формирователя 4 управляющих импульсов подключен к 5вторым (управляющим) входам устройства 5определения синфазности, пикового детектора 2, а также к первому входу первогоключа 6, выход которого соединен со вторым (управляющим) входом устройства 1 10выборки и хранения. Выходы УВХ 1 и пикового детектора 2 подключены, соответственно, к первому и второму входам блокаделения 7, Второй вход этого блока 7 подквачен также и к третьему входу устройства 155 определения синфазности. Выход блокаделения 7 подключен к входу тригонометрического преобразователя 8, два выхода которога подключены, соответственно, к. первому и второму входам второго ключа 9. 20Последавательно с ним соединены управляемый усилитель 10 и управляемый сумматор11, ко второму входу которого подключенисточник опорного напряжения.,К первомувходу управляемого усилителя 10 подключен вход порогового устройства 12, выходкоторого соединен с третьими управляющими) входами второго ключа 9 и первогоключа 6, второй вход последнега соединенс третьим выходом Формирователя управляющих импульсов 3, Второй (управляющий)вход управляемого усилителя 10 подключенк выходу устройства 4 определения знакаразности Фаз. Выход устройства 5 опреде ления синфазности соединен с третьими 35(управляющими) входами Формирователя 4управляющих импульсов и управляемогосумматора 11, четвертый (управляющий)вход которого соединен со вторым выходомформирователя 4 управляющих импульсов и 40третьим (управляющим) входом блока деления 7, Выход управляемого сумматора 11соединен с выходом устройства,Блок-схема Формирователя 3 управляющих импульсов представлена на фиг, 2. 45Формирователь 3 управляющих импульсовсодержит первый и второй фазовращатели13 и 18 соо.гветственно; первый, второй,третий и четвертый компараторц 14, 15, 19и 21 соответственно; управляемый усилитель 17; цифровые логические элементыИЛИ 16 и И-НЕ 20. При этом у первых фазовращателя 13 и компаратора 14 входыподключены к первому входу формирователя 3 управляющих импульсов. Последовательно с первым фазовращателем 13включен второй компаратор 15, выход которого подключен к первому входу элементаИЛИ 16, Второй вход Формирователя 3 управляющих импульсов подключен к входу управляемого усилителя 17, последовательно с которым вкаоченц второй Фазовращатель 18 и третий компаратор 19, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 16. Выход этого элемента ИЛИ 16 подключен к первому входу элемента ИНЕ 20, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора 14. Вход четвертога компаратора 21 подключен к выходу управляемого усилителя 17. Второй управляощий) вход управляемого усилителя 17 подключен к третьему входу формирователя 3 управляющих импульсов. Первый и второй выходы формирователя 3 управляющих импульсов соедийенц с выходами элементов ИЛИ 16 и И-НЕ 20, соответственно, а его третий выход соединен с выходом четвертого компаратора 21.Блок-схема устройства 5 определения синфазности представлена на фиг, 3. Устройство 5 определения синфазности содержит последовательно соединенные устройство 22 выборки и хранения, умножитель 23 и компаратор 24, Первый вход устройства 22 выборки и хранения соединен с первым входом устройства 5 определения синфазности, второй вход которого подключен к вторым (управляющим) входам устройства 22 выборки и хранения и компаратора 24, Второй вход умножителя 23 соединен с третьим входом устройства 5 определения сиифазности, выход которого подключен к выходу ком паратора 24.Блок-схема управляемого сумматора 11 представлена на Фиг. 4. Управляемый сумматор 11 содержит сумматор 25, аналоговый ключ 26 и управляемый усилитель 27, вход которого соединен с выходом сумматора 25. Первый входуправляемого сумматора 11 соединен с первым входом сумматора 25, второй вход которого подключен к выходу аналогового ключа 26, Первый вход ключа 26 соединен со вторым входом управляемого сумматора 11, третий вход которого подключен к вторым (управляющим) входам аналогового ключа 26 и управляемогоусилителя 2T. Третий вход этого управляемого усилителя 27 подключен к четвертому входу управляемого сумматора 11, выход которого соединен с выходом управляемого усилителя 27.Временные диаграммы работы устройства представлены на фиг, 5,Устройства работает следующим образом, Исследуемый сигнал синусоидальной формы, например Щт) является измерительнцм, а сигнал 0(т) является опорным, Тогда входной сигнал Оф) поступает одновременно на первце входы устройства 1 выборки и хранения, пикового детектора 2, 2003119формирователя импульсов 3 и устройства определения знака разности фзз 4, з Вход" ной сигпзл Оф поступает одновременна нз вторые в:ады форме равзтеля 3 упрзвляюЕЦих импульсов, устрайствэ 4 определения знэкэ рззнасти фзз и перВыЙ Вход устройства 5 определения синфэзности,Формирователь 3 управляющих импульсов формирует три логических выходных сиГнэлэ., Один из которых О 15 является сигнзлам выборки-хрзнения для УВХ 1 и паступэет одновременно нз вторые (упрэвляю(цие) Входы пикаьОГО детектсрз 2 и устройства 5 определения синфззнасти, з также нэ первый вход первого клОчз б, второй выходной сигнзл Ога являетсч блакиру- ЮЩИМ ПРИ ЗНЗЧЕНИИ ЛОГИЧЕСКОЙ ЕДИЕИЦЫ И измерительным при значении логическага нуля для Выходных кзскэдав Ьлакз деления 7 и управляемого суммзторз 11; третий Выходной сигнал Ог 1 являеся также, кзк и первый сигналом выборки и хрзнен я для УВХ 1 и поступзет нз второй Вход первого ключа б, Фармировз(ие этих выходных импульсов поясняется диаграммой фиг. 5, и структурной схемой фиг. 2, .Входной измеряемый сигнзл Щ 1) поступает одновременно нэ первый компзратор 14 и первый фззоврзщзтель 13, нз выходе которого получэОт сигнал ОЯТ), сдвинутый нз 90 относительно ОИ), кэк показана нз фиГ. 5-1. СНГнзл Ох(Г) пасту(1 зет нз вход Второго кампзрзтарз 15, нз выходе которого формируется последовательность импульсов - нзпряжение О 15, фиг, 5-2,Входное ,опорное) напряжение Оуе) поступает нэ первый вход управляемого усилителя 17, козффицлент передзчл которого может принимзть значение+11 или -1 в ззвисимастл ат значения логическога упрзвляа- щего сигнала с выхода устрайствз 3 определения синфззности; коэффициент передачи рэвен +1, когда сдвиг фзз Ро межДУ сигнзлзми Ох) и Оу 1) Ут,не бальце Го 90", и рэвен -1, когда сдвиг фзз Ео 8 пределах; 90 Р, "180 Р,Таким образом. нз выходе управляемого усилителя 17 всегда имеют напряжение Оуф, сдвиГ фзз катараГО Относительно хЯ имеет значение =О90", кзк пакзззно нз фиг, 5 - 1, Это нзпряжение поступает нз втораи фззоврзщзтель 18, нз выходе которого формируется сигнал Оу, сдвинутый нз 90 отнасител ьно Зу 1), кзк показано нз фиг, 5-1. -Эпряжение О;(1) поступает нз Вход третьего компарэтсрз 19, нз Выходе которого формируются логические сигнзлы О 19, фиг. 10 д Г. 0 25 30 35 40 1 "- Ьзппял "ния 115 и .19 пОСтуПЗЮТ НЗ де 1 ухвходовыЕ Злемен ИЛИ 16, нз выходе которога формируется сигнал О 6, фиг. 5-4; логическая еди Гицз нзп ряжения 016 является сигнзлам "Хранение", з логический ноль - "Выборка" для УВХ 1.Одновременеи сигнал 015 поступает нз управляющий Вход пикового детектора 2, который в период времени, соответствующий режиму Хранение есигнэл О 15), осуществляет режим Ъ 1 змерение" амплитуды, э в интервзле времени Выборка сиге(зл О 1 с), осуществляется "Сброс" в пиковом детекторе 2С вьаадэ управляемогО усилителя 17 синусаи(1 зльчае нзпряжение поступает нз вход етвертого кал 1 пзрзторз 21, нз Выходе которого формируется сигнал Ог 1 (фиг. 5-7) логических "1" или "0", являОщихся, соответственна, СЕ;Гнзлам "Хрзнееия" и "Выборки" для У 3 Х 1, а также третьим выходом сигнзлом форл 1 иравзтеля 3 управляющих импульсов,Логические сигналы О 15 и Ог 1 поступа- ЕОТ саатВетственна нз псрВый и ВтароЙ Входы первого ключа б, нз выходе когарога будет сигнзл либо О ю, либо Ог 1, в зависимо- СТИ ОТУПРЗВЛЯОщеО ЛОГИЧЕСКОГО С 1 ГНЗЛЗ С выхода пааагаваго устройства Е 2,Таким ОбрэЗом нз саатветствуаецие вхадее блока Деления 7 в период времени Хрзнение поступзк)т нзпря:кения Ог с выхода пикового детектора 2, равное амг(питуде сигнзлз юг), и нзпре 1 жение О 1 с выхода УВХ 1, равное еапЗяжениЕО Л(т) в момент времени т 1, когда опорное напряжение Ос) достигает своега экстремума, фиг, 5 - 1, Ь - 7, либо напряжение Ох(т) в момейт Времени тз, когда опорное напряжение равна нулю.,.Блок деления управляется импульсами нзпряжения Ого, фиг, б-б, которые формируются нз вьходе элемента л - -Е 20, нз Вход Коараго ПОСтуГЭЮТ СИГНЭЛы НЭПОЯЖе" ний О 16 и О 11., фиг, 5-4 и 5-5, Логический ноль Юга 00(;тает;твое аеяим 1-лерение дгя блока деления 7 и упрзвляемага суммзтарз 11, з лагическзя единица Ога является блакирующ 1 м стробируОЕдил 1) сигнзлом для Выходных кзскздав блока деления 7 и упрзвляемага сул;мзторз 11, которое Зэкрь ззет" их,Тзким образом, нз выходе блокз деления в интервэлы времени "Измерение" Сигнал .Ого) формируется сигнал О 7,саотгетств"ющии модулю атноВения нзгеряженийАр,)/О",1 г) 1, фиг. 5 - 8 игл Ох:)Ихг) , фиг. 5-9,НзпряжвЕИе О; пас 1"упзет на тригонометрический преобрззовзтель 8, нз первомвыходе которого Формируется сигнал 0(в- ), Фиг. 5-10, соответствующий значению агссоз 07, а на втором выходе Формируется сиГнал О(з), ФиГ. 5-11, соответствующий значению агсз 1 п 07, Напряжение О(в) и Ов) поступают, соответственно, на первый и второй входы второго ключа 9, на выходе которого получают напряжение Ор, Зто напряжение соответствует либо значениюагссоз 07; либо значению а сз 1 п 07, в зависимости от управляющего логического сигнала 012 с выхода порошкового устройства 12.Пороговое устройство 12 подключает кВыходу второГо ключа 9 напряжения Цв) или Ов) в зависимости от устанавливаемого порога-напряжения, соответствующего значению аргумента - напряжения От (одновременно пороговое устройство 12 подключает соответствующий выход., Формирователя 3 управляющих импульсов куправляющему Входу устройства 1 ввборки и хранения),Таким образом напряжение 00 поступа. ет на блок 10 управления знака (управляемый усилитель), который имееткоэффициент передачи+1 или, и управляетСя сигналом 04 с выхода устройетва 4 определения знака разности фаз, При положительной разности Фаз между О и 10 Щт) - коэффициент,передачи+1, а при отрицательной разности фаз - коэффициент передачи равен минус 1. Следовательно, на выходе управляемого усилителя 10 имеют напряжение, определяемое выражениямиОя агссоз 10 х(тт)/Ох(тг) или О о,.= агсзи 3510 хМ/Ох(т 2) 1 ПрИ ПОЛОжИтЕЛЬНОй раЗНОСтИФаэ И О 10- аГССОВ 1 Ох(И)/Ох(т 2)1 ИЛИ О 1 О ==-агсз 1 п 10 х(тз)/Ох(и 2)1 при отрицательнойразности Фаз. Это напряжение Ою поступает на первый вход сумматора 25 управляемого сумматора 11, на второй вход которогопоступает постоянное опорное напряжениеОолНапряжение Оов в зависимости от конструкции блока 8 выбирается такой величины, которое соответствует максимальномуудвоенному напряжению 07, следовательно можно записать равен 1 ва Оов ==207 -2 агссоз ",Ох(т 1)/Ох(т 2)1 =- 20 агсз 1 п10 х(тз)/Ох(В)1 при значении отношенияОх(ц)/Ох, стремящегося к нулю, а отношения Ох(тз)/Ох(т 2), стремящегося к единице,Следовательно Ооп равно напряжению, со;ответствующему значению разности фаз1 Щ,Это напряжение Оо поступает на первый вход аналогового ключа 26, с выходакоторого напряжение 026 поступает на второй вход сумматора 25, с выхода которого напряжение 025 поступает на вход управляемого усилителя 27. Напряжение Ого управляется сигналом 05 с выхода устройства 5 определения синфазности, Напряжение ОБ формируется при сравнении знаков экстремальных значений сигналов Ох(т) и Оф) в моменты времени т 2 и т 1 соответственно. Для этого напряжения Оу поступает на УВХ 22, (фиг, 3), на Выходе которого получают напряжение Оу(т 1) в течение времени, когда на управляющий вход 2 УВХ 22 поступает управляющий сигнал Хранение 016 с пер- ВОГО Выхода ФормироВателя 3 упраВляющих импульсов. Напряжение Оу(1) поступает на один вход умножителя 23, на другой вход КОТОРОГО ПОСтУПаат НаПРЯжЕНИЕ Ох(т 2) С ВЫ- хода пикового детектора 2.Таким образом, на выходе умножителя 23 получают напряжение Огз, знак которого ОПрЕдЕЛяЕтСя СООТНОШЕНИЕМ ЗНаКОВ Ох(т 2) И Оу(г 1). Напряжение 02 з поступает на компаратор 24 со стробированием по сигналу 016, поступающим с выхода формирователя 3 управляющих импульсов. Следовательно, в интервалах времени "Хранение" (сигнал Оы) на выходе блока 5 определения синфазности получают напряжение 05, логическая единица которого соответствует, к примеру, случаю. когда разность фаз Ро имеет значениеГо90, а логический ноль соответствует значению 90Ро180, Напряжение ОБ одновременно управляет ключом 26 и управляемым усилителем 27 так, что при логической единице (05) ключ 26 закрыт и 026 = Оа коэффициент передачи управляемого усилителя 27 устанавливается равным +1; при логическом нуле (Оь) - ключ 26 от- КРЫВавтСЯ И 026 = Оов, а КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕ- дачи, равный (-1) минус единице устанавливается в управляемом усилителе 27, на выходной каскад которого поступает управляющий сигнал 02 о, который либо блокирует управляемый усилитель 27 при 02 о - логическая единица, либо "Открывает":аго при значении 020 - логический ноль, и на выходе устройства в интервалах времени, соответствующих режиму "Измерение", получают напряжение, пропорциональное значению сдвига фаз между исследуемымисигналами Ох(т) и Оу(т)Таким образом, предлагаемое устройство реализует способ определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов, в соответствии с которым измеряют три мгновенных, значения одного из сигналов в моменты времени: т 1, когда опорный сигнал достигает своего экстремума, в момент времени т 2, когда измеряемый сигнал достигает своего экстремума, и в момент времени2003119 13 13, когда опорный сигнал равен нулю, а значение сдвига фаз Е определяют последующей формуле: низкочастотных измерениях в условиях изменения динамического диапазона в широких пределах при изменениях абсолютных значений фазовых сдвигов, близких к значению 0; 90 и 180 градусов.Анализ погрешности и,. ольэуемых в устройстве звеньев и блоков показывает, что суммарная погрешность составляет менее 0,10, что является более высоким показателем по сравнению с погрешностями современных цифровых приборов для измерения фазовых сдвигов. Достоинством предлагаемого устройства является также возможность с его помощью изготавливать малогабаритную, экономичную, но прецизи-, онную измерительную аппаратуру. р = М(и) 9+ пл),где 9 = агссоз ,1 Х(11)/Ф 2)1ц = агсэи , Х(тз)/Х(т 2) ) приХ(1) Х(12) для случая, когда измеряемый сигнал Х(т)опережает по фазе опорный сигнал; 9 = -агссоз (1 У(О)/У(т 2)Ч 9 = -агсэиУ(т 1)/У(у 2) 3, приУ(И)У(т 2)для случая, когда измеряемый сигнал У(т) отстает по фазе от другого сигнала, причем и = О, и(0) - 1 для синфазных сигналов,(56) Р.Кофлин. Ф,Дрискол. Операционныеусилители и линейные интегральные схемы.Мир,: М. 1979, с, 208-209,Авторское свидетельство СССРЬ 135968, кл, О 01 В 25/00, 1961,Авторское свидетельство СССРЬ 458777, кл, 6 01 Я 25/ОО, 1975,Авторское свидетельство СССРМ 1503025, хл. 6 01 й 25/00, 1989. Е 0 п /2и = 1, ги(1) = -1 для противофазных сигналов, и/2Р 0иДостоинством предлагаемого устройства является то, что использование вышеупомянутого способа измерения фазовых сдвигов позволяет создать устройство определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов, имеющего высокую точность измерений, не снижающуюся даже при инфраФормула изобретения квтоРОМУУпРавлЯющемУвходУУстРойстВавыборки и хранения, выход последнего и1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ выход пикового детектора йодключены со- ФАЗОВОГО СДВИГА ДВУХСИНУСОИ- ответственно к первому и второму входам ДАЛЬЙЫХ СИГНАЛОВ, содержаЩее уст- блока деления, второй вход которого подройство выборки ихранения, первый вход тцючен также и к третьему входу устройсткоторого соединен с одним их входов уст- ва определения синфазности, а выход ройства, блок деления, тригонометричв- блока деления подключен к входу тригоноский преобразователь, управляемый метрического преобразователя, два выхоусилитель, формирователь управляющих да которого подключены соответственно к импульсов, управляемый сумматор,Ьтлича двум входам второго ключа, последовающееся тем, что оно дополнительно содер- тельно с которым соединены управляемый жит пиковый детектор, устройство усилитель и.управляемый сумматор, к втоопределения знака разности фаз двух си- рому входу которого подключен источник нусоидальных сигналов, устройство апре- опорного напряжения, причем первый деления синфазности, два ключа, 15 вход управляемого усилителя соединен с пороговое устройство, причем тригономет-. входом порогового устройства, а его вторический преобразователь имеет два выхо- рой управляющий вход подключен к выхода, первый вход устройства соединен ду устройства определения знака разности также с первыми входами пикового детек- фаэ, причем выход порогового устройства тора, формирователя управляющих им соединен с третьими управляющими вхопульсов и устройства определения знака дами второго и первого ключей, второй разности фаэ, вторые входы двух послед- вход последнего соединен с третьим выхоних соединены с другим входом устройст- дом формирователя управляющих импульва и с первым входом устройства сов, выход, устройства определения определения синфазности, первый выход 25 синфазности соединен с третьими управ- формирователя управляющих импульсов ляющими входами формирователя упрагподключен к вторым управляющим входам ляащих импульсов и управляемого(устройства определения синфаэности и пв- сумматора, четвертый управляющий вход кового детектора, а также к первому входу кОторого соединен с вторым выходом форпервого ключа, выход которого подключен 30 мирователя .управляющих импульсов и15 20031третьим управляющим входом блока деления, а выход управляемого сумматора соединен с выходом устройства,2. Устройство по п.1, отличающеесятем, что формирователь управляющих импульсов содержит два фазовращателя, управляемый усилитель, четырекомпаратора, элемент ИЛИ и элемент ИНЕ, причем входы первых фазовращателяи компаратора подключены к первому входу формирователя управляющих импульсов, последовательно с первымфазовращателем включен второй компаратор, выход которого подключен к первомувходу элемента ИЛИ, а второй вход формирователя управляющих импульсов подключен к входу управляемого усилителя,последовательно с которым соединенывторой фазовращатель и гретий компаратор, выход которого подключен к второму 20входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И - НЕ,второй вход которого соединен с выходомпервого компаратора, причем вяод четвертого компаратора подключен к выходу управляемого усилителя, второйуправляющий вход которого подключен ктретьему входу формирователя управляю. щих импульсов, выходы элемента ИЛИ,;элемента И - НЕ, четвертого компаратора 30подключены соответственно к первому,19 16второму, третьему выходам формирователя управляющих импульсов.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство определения синфазности содержит последовательно соединенные устройство выборки и хранения, умножитель и компаратор, причем первый вход устройства выборки и хранения соединен с первым входом устройства определения синфазности, второй вход которого подключен к вторым управляющим входам устройства выборки и хранения и компаратора, второй вход умножителя соединен с третьим входом устройства определения синфазности. выход которого подключен к выходу компаратора.4, Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый сумматор содержит сумматор, аналоговый ключ и управляемый усилитель, вход которого соединен с выходом сумматора, причем первый вход уп-. равляемого сумматора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу аналогового ключа, первый вход которого подключен к вторым управляющим входам аналогового ключа и управляемого усилителя, третий вход которого подключен к четвертому входу управляемого сумматора, выход которого соединен с выходом управляемого усилителя,