Способ измерения малых разностейамплитуд и фаз синусоидальныхсигналов

Союз Советскими Социапистическиз Республик 6(22) Заявлено 180676 (21) 2372911/18-21 6 01 В 23/00 с присоединением заявки Но Государственный коинтет СССР но делам нзобретеннй открытнй(72) Автор. изобретения А.П, Григорьев яти (наприм недостатком е дополнител изменении ч аличия заде р конденсатоможно счиьной погстоты сигжки т и элементов памров),. Другимтать появленрешности при5 налов из-за ения - повышенипри измеренииаз син со альн Цель изобрет естродействия разносамплитуд и фгналов.Поставленная цель достигается тем, что после сравнения исследуемого сигнала с опорным и вычитания одного иэ другого стабилизируют исследуемый сигнал по амплитуде на уровне, равном амплитуде опорного сигнала, и вновь вычитают один сигнал из другого, после чего полученный второй разностный сигнал вычитают из первого разностного сигнала и по величине полученного третьего раэностного сигнала судят о разности амплитуд, а по величине второго разностносудят о величине Фазового бы ти т 0 сиго сигнала5 сдвига. Сущностьв следующем Приняв эчета исслед Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано как при раздельном, так и при совместном измерении малых разностей амплитуд и Фаз синусоидаль ных сигналов, а также Флуктуаций этих параметров.Известен способ измерения амплитудных и фазовых Флуктуаций, при использовании которого на экране осциллографа по угловому размеру изображения судят о величине фазовых Флуктуаций, а по радиальному размеру - о величине амплитудных Флуктуаций 13 .Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ измерения азимутальной неоднородности магнитного поля, представляющий собой Фактически способ измерения разностей амплитуд и Фаэ синусоидальных сигналов и заключающийся в том, что по амплитудам разностного сигнала в моменты Т/4 и ,1 - Т/2 судят, соответственно, о разности амплитуд и Фаз 2,Однако способ обладает недостаточным быстродействием вследствие необходимости запоминания амплитуд сигналов и использования для этого эобретения заключается начало временного отс мый сигнал (ОХ), можнего и опорный по амплитуде сигналэаписатв в видеОХ = Огр 51 пс 6, (1)Оо = Оогтъ 51 (аР), (2)где 4 - фазовый сдвиг между сигналами 15Огп,00- амплитуды сигналов.учитывая, что при малых фазах Р(порядка единиц градусов) 51 пР:Р,со 5 р = 1,путем вычитания одного сигнала из другого получают первый разностный сигналОр = О)( Оо = ЬОП 51 пЫ 1 Оорс 05 й)(3)гДе 10 гг = (.)г - Оогг 1 - Разность амплитуд сигналов.Затем стабилизируют исследуемый 15сигнал по амплитуде на уровне, равном амплитуде опорного сигнала,т.е. выполняют операцию выравниванияОгг 1 = 00 и вновь вычитают один сигнал из другого, получая при этом 20с учетом Ь О = 0Ор,1 = Ор)Рс 05 СБ = Оргр с 050(4)Для реализации данной операциивозможны следующие пути:а) если амплитУДа ООгг 1 = соп 5 истабильна, то стабилизируют толькоОгг 1 на уровне опорного сигнала",б) если амплитуды обоих сигналовменяются, то можно стабилизироватьоба сигнала на одном и том же уровне,в) возможно использование выравнивающего устройства, которое постоянно поддерживает уровень исследуемого сигнала на уровне опорного, даже если последний также меняетсяпо амплитуде,Следующая операция заключается втом, что из первого разностного сиг"нала (3) вычитают второй разностныйсигнал (4) и получают 40Ор =Оу, 5 О Ю = Орп 510 08, (5)Из выражений (4) и (5) следует,чтоОр,гп / Оогг(6)Оп, - О Оог, 45 т.е, по отношению амплитуд второго и третьего разностных сигналов к амплитуде опорного сигнала можно непосредственно получить информацию о фазе и относительном значении разности амплитуд.Таким образом, оказывается, что величина второго разностного напряжения однозначно определяет фазу между сигналами, а величина третьего разностного сигнала однозначно определяет разницу амплитуд сигналов.Во всех случаях использования предлагаемого способа измеряются только синусоидальные напряжения, изменения которых мгновенно следуют уО за изменениями измеряемых параметров (О;,Р ): оба параметра могут быть измерены (или записаны) одним и тем же прибором - вольтметром. Для реализации способа не требует- д ся использование сложных электронных схем, поскольку стабилизация(выравнивание) сигналов и операциивычитания осуществляются с помощьювесьма простых и широко применяемыхв измерительной технике устройств.Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:а), Погрешность измерения разностиамплитуд сигналов не зависит от фазы (при любых Фазах) и определяется,главным образом, погрешностью измерительного прибора,б), При измерениях разности амплитуд нет необходимости компенсировать фазу, которая к тому же самапредставлена в виде синусоидальногонапряжения и может быть измеренаи автоматически записана;в), Скорость измерения обеих величин ( Ь Огд, Ф ) определяется лишьбыстродействием индикаторного устройства;г). Для измерения разности амплитуд и фаз достаточно одного индикатора,д). Представление параметров ввиде синусоидальных сигналов удобнодля построения различных системконтроля и измерения (двух параметрически), например, при измеренияхградиента магнитного поля;е). Процесс измерений при реализации способа может быть автоматизирован,ж). Измеряемые параметры - разности амплитуд и фаз-не зависят от частоты, поэтому способ применим вшироком диапазоне частот,э). Представление разностей амплитуд и фаз в виде синусоидальныхсигналов, амплитуды которых мгновенно следуют за изменением этихпараметров, позволяет измерить ихфлуктуации, используя для этого900-ный фазовращатель и осциллограф(оценка производится по "раэмытию"изобретения - кольца),Предлагаемый способ может бытьиспользован при неразрушающем контроле изделий, при измерении неоднородностей магнитных полей и 1 т.п. Формула изобретенияСпособ измерения малых разностей амплитуд и фаз синусоидальных сигналов, основанный на сравнении исследуемого сигнала с опорным и вычитании одного из другого, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, стабилизируют исследуемый сигнал по амплитуде на уровне, равном амплитуде опорного сигнала,к вновь вычитают один сигнал иэ другого; после чего полученный второй разностный сигнал вычитают иэ первого раэностного сигнала, и по величине полученного третьего раэностного сигнала судят о разности ампли815660 Составитель А. ДанилинРедактор Т. Киселева Техред М.Лоя Корректор Л. Иван Заказ 1029/75 Тирам 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,. Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Фт филиал ППП "Патент", г, Узгород, ул, Проектная, 4туд, а по величине второго разностного сигнала судят о величине фазового сдвига.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Готсбан С.М. Метод совместного измерения фазовых и амплитудных флуктуаций, Сб, "Промышленное применение токов высокой частоты", Труды ВНИИФВЧ. М "Машиностроение", 1968, вып. 9.2. Авторское свидетельство СССР М 471562, кл. 6 01 й 33/00, 1973 (прототип).