Способ измерения фазового сдвига

СОЮЗ СОВЕТСКИХООЛРСИРЕСПУБЛИН эа) с 25 ДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙи Ф ИЗОБРЕТЕНИ. препро имп ВТОРСКОМУ СВИД(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФА СДВИГА, основанный на интегр одного из сигналов и вычисле вого сдвига, о т л.и ч а ю ц во00,СССР81.ОВОГОрованииии фазои й -. мбитА я тем, что, с целью исключения влияния частоты входного сигнала на результат измерения и уменьшения времени измерения, осуществляют дНФ- ференцирование одного иэ сигналов,образуют полученный сигнал впорциональную частоту следованияульсов, формируют временные интервалы между переходами сигналов через одноименные нулевые значения и между нулевым и максимальным значениями измеряемого сигнала, в течение этих интервалов интегрируют импульсы преобразователя напряжение- частота, по полученным кодам вычисляют фазовый сдвиг.1)р) 60 Избретение относится к цифровойэлектроиэмерительной технике и можетбыть использовано при создании цифровых фаэометров.Известен способ измерения сдвигафаэ, основанный на интегрированиивходного сигнал а, выделении моментоввремени, соответствующих прохождению результата интегрирования черезнулевой уровень, формировании и измерении временного интервала между 10моментами прохождения через нулевойуровень )1,Недостаток данного способа заключается в низкой помехоустойчивостипо отношению к широкополосным шумам. 15Наиболее близкий способ измеренияфазового сдвига основан на интегрировании входного сигнала и осуществлении дополнительного интегрированиявходного сигнала, причем начало дополнительного интегрирования фиксированно во времени, а конец дополнительного интегрирования являетсятекущей координатой времени 2).Недостатком известного способаявляется зависимость результата измерения от частоты входных. сигналов,большое время измерения, обусловленное применением дополнительногоаналогового интегрирования, котороедля обеспечения достаточно нысокой30точности занимает примерно 10-15 периодон.. Цель изобретения - уменьшениевремени измерения и повышение точности эа счет исключения влияния . 35частоты сигнала на результат измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измеренияфазового сдвига, основанному на 40интегрировании одного иэ сигналови вычислении фазового сдвига, осущестнляют дифференцирование одногоиз входных сигналов, преобразуютполученный сигнал н пропорциональную 45частоту следования импульсов, формируют временные интервалы междупереходами входных сигналов черезодноименные нулевые значения и меж, ду нулевым и максимальным значениями измеряемого сигнала, и в течениеэтих интервалов интегрируют импульсыпреобразователя напряжение-частота,по полученным кодам вычисляют фазовыйосдвиг.Пусть необходимо измерить фазовый 55сдвиг между двумя синусоидальныминапряжениями, которые описываютсявыражениями:О,Ц = Ойау 1),О ,А) = О 1,), ею иЧ) вгде- измеряемый фазовый сдвиг.Один иэ сигналов, например О 1,подвергается дифференцированию, Получим 65 дО,ИОЖ==К, О, где К - коэффициент передачи блокадифференцирования.Сигнал 0 преобразуется в пропорциональнуюему частоту следованияимпульсов1 Ц,-КО 1 Ц = 1)дОрд совоп йо(4)где К - коэфФициент преобразованиянапряжение-частота.Импульсы с частотой следования1 подсчитываются (интегрируются)дважды: один раэ эа временной интервал между переходами напряженийО 1) и О 1)через нуль, а другой раэ.в течение нременного интерваламежду переходами напряжения М (С) че.реэ нуль и максимум. В результатеполучают два пакета импульсов:Ч ЮИЦО ЗЫЦо Кдо 1 тОд 5 ооо М ЧЦ МЧ=о о-вью.дК(О ыОтсюда измеряемый фазовый сдвигф может быть найден, как и в известном способе, по формуленц -спсйп1Одной из возможных реализацийпредлагаемого способа являетсяустройство, структурная схема. которого показана на чертеже.Устройство состоит иэ блока 1управления, блока 2 дифференцирования, преобразователя 3 напряжениечастота, двух временных селекторов4, 5 и вычислителя 6,Входы блока .1 управления являются входами прибора, ла которые подаются напряжения Оо С и О (1), Один.из входов блока 1 управления черезпоследовательно соединенные блок 2дифференцирования и преобразователь3 напряжение-частота подключен кинформационным входам временныхселекторов 4 и 5. Управляющие входывременных селекторов 4 и 5 подключены соответственно к первому и второму выходам блока 1 управления, авыходы временных селекторов 4 и 5соединены с входами вычислителя 6,Принцип действия устройства состоит в следующем.На входы блока 1 управленияпоступает опорный сигналО Ц и иэме1041951 Составитель В.АфанасьевРедактор А. Маковская Техред И, Гайду Корректор Ю, Макаренко Заказ 7121/46 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д, 4/5. ряемый сигнал 0(Ц, который также поступает на вход блока 2 дифференцирования. С выхода блока 2 дифференцирования сигнал 0(С),описываемый"выражением (3), поступает на преоб разователь 3 напряжение-частота, . 5которым осуществляется преобразование напряжения 0 в пропорциональнуючастоту следования импульсов 1(В)согласно выражению ( 4) . Импульсы частоты Г(с ) поступают на информационные 10 входы временных селекторов 4 и 5,Блок 1 управления формирует два управляющих сигнала, длительность одного из которых равна временному интервалу между переходами сигналовЦ и 0через одноименные нулевые значения, а другого - временному интервалу между нулевым и максимальным значениями измеряемого сигнала. Первым управляющим сигналом блока 1 управления открывается временныйселектор 4 и на один вход вычислителя 6 поступает число импульсов11, определяемое выражением (5),После этого вторым управляющим сиг-, налом блока 1 управления открывается временной селектор 5 и на другой вход вычислителя 6 поступает число импульсов Ч, определяемое соотношением (6), В вычислителе 6 реализуется соотношение (7) .Технико-экономический эффект изобретения заключается в следующем. Во-первых, исключается зависимость результата измерения от частоты входного сигнала, что в конечном итоге приводит к расширению частотного диапазона и повышению точности за счет устранения влияния нестабильности частоты.Во-вторых, уменьшается время измерения, так как в предлагаемом изобретении процесс измерения занимает один-два периода, а в прототипе оно составляет за счет пере ходных процессов в интеграторах 10-15 периодов входных сигналов,что особенно существенно в области инфраниэких частот