Способ измерения угла сдвига фазы

(50 4 С 01 К 25/ОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт электродинамики АН УССР (72) В.В. Брайко, В.Е. Ефремов, О.Л. Карасинский и С.Г. Таранов (53) 621,317.77(088.8)(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СДВИГАФАЗЫ(57) Изобретение может быть использовано при создании приборов для измерения углов сдвига фазы между гармоническими составляющими сложных ЯО 12 5641 А 1 сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство, реализующее способ, содер"жит в каждом канале 1 и 2 блок 6сравнения, измерительный прибор 7,узел 8 управления генератор 9 линейно изменяющегося напряжения, функциональный преобразователь 1 О, и управляемый масштабный преобразователь 11.Устройство позволяет одновременнокомпенсировать первую и анализируемую гармоники. Измерение мгновенногозначения линейно изменяющегося сигнала, соответствующего анализируемойгармонике, осуществляют в моментравенства нулю линейно изменяющегосясигнала, соответствующего первойгармонике, 2 ил.20 25 30 1 12Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании приборов для измерения углов сдвига фазы между гармоническими составляющими сложных сигналов, в частности для измерения начальных Фаз высших гармоник периодических сигналов относительно первой гармоники.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения начальных углов сдвига фазы между первой и последующими гармониками входного сигнала.Сущность способа заключается в том, что одновременно компенсируют первую и одну из высших гармоник сложного сигнала и измеряют мгновенные значения линейно изменяющегося сигнала, соответствующего высшей гармонике, в момент равенства нулю линейно изменяющегося сигнала, соответствующего первой гармонике. Такая последовательность операций исключает неоднозначность определения угла сдвига фазы высшей гармоники, гак как отпадает вопрос: между какими нуль-переходами гармоник сложного сигнала надо измерять интервал времени, по которому в дальнейшем определяют угол сдвига Фазы. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство, реализующее способ измерения угла сдвига .Фазы между .,высшей (К-й) и первой гармоникой сложного сигнала, содержит два канала 1 и 2 компенсации первой и К-й гармоник, входы которых объединены и подключены к входной шине, нуль- орган (НО) 3, вход которого подключен к выходу канала 1, аналоговый запоминающий блок (АЗБ) 4, сигнальный вход которого соединен с выходом канала 2, а вход управления - с выходом НО 3, регистрирующий прибор 5, который подключен к выходу АЗБ 4.Каждый из каналов 1 и 2 содержит последовательно соединенные блок сравнения б, измерительный преобразователь (ИП) 7, выделяющий первую или К-ю гармонику, соответственно в канале 1 или 2, узел управления (УУ) 8, генератор 9 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), Функциональный преобразователь (ФП) 10, который пре 65641 2образует линейно изменяющийся сигнална выходе ГЛИН 9 в синусоидальныйсигнал, управляемый масштабный пре. образователь (УМП) 11, вход управле ния которого соединен с вторым входом узла 8, а его выход - с вторымвходом блока 6. Выходами каналов 1и 2 являются выходы ГЛИН 9.Входной сигнал П, можно предста вить в аналитической записи такимобразом, чтобы начальная фаза первойгармоники равнялась нулю:. П=Ц, зпяТ +П зп (2 О г.+(р )15 + П,з .п (К сй г + Ч) +где и, , ЦПкм . - амплитуды;- начальные фазыпервой второй,К-й,.гармоник сигнала П;Я - круговая частота первой гармоники.Измерению подлежит начальная фазаК-й гармоники (.Рассмотрим работу каналов 1 и 2компенсации первой и высшей гармоники. Они различаются между собой тем,что ИП 7 в канале 1 настроен на первую гармонику, а ИП 7 в канале 2на К-ю гармонику,Входной сигнал П сравнивается вблоке 6 с компенсйрующим сигналомП. Разность этих сигналов поступаетв ИП 7, который выделяет огибающуюпервой гармоники разности сигналовПк и ПРазмах колебаний выходного сигналаГЛИН 9 стабилизирован, изменение выходных сигналов ГЛИН 9 П, и Ц,соответственно в каналах 1 и 2 (фиг. 2)от нухщ до максимального значеняясоответствует изменению текущей фазы от 0 до 2 Т (от, 0 до 360 ) . Сигналы П и Ц, нри помощи ФП 10 преобразуются в синусоидальные сигналыП, и П, Эти сигналы масштабируютсяпри помощи УПМ 11 и подаются на второй вход блока 6. УУ 8 формирует сигналы управления Фазой ГЛИН 9 и коэффициентом передачи УМП 11 таким образом, чтобы привести выходной сигнал ИП 7 к нулевому значению (метод экстремального, уравновешивания). В этом случае амплитуда и .Фаза первой гармоники вход1265641 Составитель В. ШубинТехред И.Ходанич Редактор Н. Яцола рректор И. Г 1 уск акаэ 5657 Тираж 728 Государетвенног делам изобретении осква, Ж, РаушПодписномитета СССР ВНИ и открытийская наб., д. 4/ 1303-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна роизводствен ного сигнала Ц совпадает с амплитудой и фазой компенсирующего сигнала П 1. Соответственно мгновенные значения линейно изменяющегося сигналаП на выходе ГЛИН 9 соответствуюттекущей фазе первой гармоники входного сигнала П. Канал 2 работаетаналогично, мгновенные значения линейно изменяющегося сигнала соответствуют текущей фазе К Ой гармоники входного сигна -ла. НО 3 в момент равенства нулю выходного сигнала каал 1 П, формиру-ет импупьс, который поступает на вход управления АЗБ 4, в котором фиксируется мгновенное значения выходного сигнала канала 2 Пд (фиг. 2). Нулевое значение сигнала 11, соот-,ветствует нулевому значению текущей фазы первой гармоники, когда величина ц с кратна 2. В этом случае величина сигнала Ппропорциональна величине начального угла сдвига фазыЦ К-й гармоники относительно первой гармоники. Выходной сигнал АЗБ 4, пропорциональный величине Ч, индицируется регистрирующим пробором 5. 4Таким образом, предлагаемый способизмерения угла сдвига фазы позволяетизмерять начальные углы сдвига фазымежду первой и высшими гармоникамисложного сигнала. Формула изобретения Способ измерения угла сдвига фазы, заключающийся в том, что компенсируют, гармоники входного сигнала синусоидальными сигналами, которые получают путем функционального преобразования линейно изменяющихся сигналов постоянной амплитуды, частота которых совпадает с частотой соответствующей, гармоники, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения начальных углов сдвига фазы между первой и последующими гармониками ходного сигнала, компенсируют укаэанным путем одновременно первую и анализируемую гармоники и измеряют мгновенное значение линейно изменяющегося сигнала, соответствующего анализируемой гармонике, в момент равенства нулю линейно изменяющегося сигнала, соответствующего первой гармонике.