Способ измерения разности фаз

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцнаяистическихРескублнк о 1991326(088.8) Дата опубликования описания 2301,83(72) Авторизобретения 4Киевский ордена Ленина политехнический институт";,.им.50-летия Великой Октябрьскойсоциалистической революции Л.Д.Огороднийчук(54) СПОСОЙ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ Изобретение относится к радйоизмерениям и, в частности, может быть исполвзовано в приборостроении для измерения разности Фаз.Известен способ измерения разности Фаз между. двумя сравннваеиюмн сиг- налавв, согласно которому из сравниваевих сигналов Формируют два квадратурных найряжения 1 .Недостаток его - невысокая точность. Наибопее близким техническим решением к данному изобретению являет-, ся способ измерения разности Фаз, состоящий в том, что из сравниваевых сигналов формируют два напряжения, . пропорциональные произведению амплитуд сравниваемых сигналов и соответственно синусу и косинусу разности Фаз, которые образуют первую нару напряжений, а также формируют третье напряжение, пропорциональное тангенсу или котангенсу разности Фаз, по которому измеряют разность Фаз 2 3.Недостатками этого способа являотся нелинейность шкалы и большие погрешности измерений.Цель изобретения - повышение линейности и точности измерения поставленная цель достигается тем, что,.согласно способу измерения разности Фаз, заключающемуся в том, что формируют первое и второе напряжение, пропорциональные произведению амплитуд и соответственно синусу и кбснну су разности фаз сравниваемых сигналов а также третье напряжение, пропорцио нальное тангенсу или котангенсу разности фаз, формируют четвертое напряжение, пропорциональное произведению амплитуд сравниваемых сигналов, которым нормируют первое либо второе напряжение, пелученное пятое напряжение 1 з усиливают и суммируют с третьим напря- жением, а полученное напряжение принимают в качестве разности Фаэ. Кроме того, усиление пятого напря+ 20. жения изменяют по закону Йо =В 1 и Ч- т где йо - коэффициент усиленйя,Ч - разность фаз.На чертеже показана структурная схема фазометра, реализующего предлагаевый способ.Схема содержит Фазовый детектор(ФД) 1, норверукщие блоки 2 н 3, сравнивающий элемент 4, делитель 5, усиЪитель 6, сумматор 7 и индикатор 8. Входами Фаэометра являются входы ФД 1.(9) Формула изобретения Два сравниваемых сигнала одной частоты, разность фаз между которыми необходимо измерять, подают на входе фазометра. После их детектирования на выходах ФД 1 выделяют два напряжения, пропорциональные произве дению амплитуд Е, Е сравниваемых сигналов и соответственно синусу и косинусу разности фаз Ч, т.е.О,= СЕЕ ЮоУ, О=СЕЕ совР, (1) и(2) 10 которые образуют первую пару напряжений. В формулах (1) и (2) С - коэффициент пропорциональности,Формируют третье напряжение 15 О =19 М или Оэ=сс 9 9, (За,б) а также четвертое напряжение О=СЕЕ (4)Первую пару напряжений (1) и (2)Онормируют напряжением а) в нормирующих устройствах 2 и 3. На их выходахполучают вторую пару напряжений:0=51 п Ч и Об=сдам 9, (5) и (6) 25Известно, что самая высокая лиейность зависимостей (3) имеет мес,то в области точек пересечения имиоси разности фаз. Это свойство используют при измерениях: напряжение З 0(За) используют для индикации разности фаз на участках шкалы 2 К90 ф,а напряжение (Зб) - на участках шкалы(2 К+1) 90 О+ 45 О, (К= О, 1, 2 ) . Приэтом входящие в формулу (3) тригонометрические функции изменяются в одинаковых пределах1. Учет знаков напряжений (1), (2) или (5), (6) позволяет измерять разность Фаз в пределах 0-360 о. 40Напряжение (3) формируют из первой (1), (2) или второй (5), (6)пар напряжений. Для этого напряженияодной пары сравнивают между, собой ипо наперед заданному их отношению, 45превышающему единицу, выбирают меньшее напряжение первой пары, котороеиспользуют в качестве делимого, адругое напряжение этой хе пары - вкачестве делитея. Приче, соответствующее напряжение второй пары такжесчитают выбранным,Выбор меньшего напряжения по наперед заданному неравенству соответствует расширению шкалы измерений,например, на 5-10 ф, что обеспечиваетуменьшение числа операций над напряжениями и исключает потерю информации.Выбор меньшего напряжения можно производить и по третьему напряжению (3)Дпя этого Формируют опорное напряжение, сравнивают с ним напряжение (3 )и по наперед заданному их отношениювыбирают меньщее напряжение первойпары. Соответствующее напряжение второй пары считают выбранным,65 Выбранное меныдее напряжение поступает из сравнивающего элемента 4 на вход усилителя 6, а также на вход "Делимое", а второе напряжение - на вход Делитель" делителя 5. В нем выполняется операция деления напряжений и на его выходе получают напряжение частного ,3. Оно поступает на один .вход сумматора 7, на второй вход которого поступает усиленное в И раз напряжениео=йьи Ч или О =МС 05 Ч (7 а,б) из усилителя 6. После суммирования получают напряжение О =О +О (8)Зависимость между измеряемой разностью фаз и напряжением (8) линейна с высокой степенью точности. Поэтому напряжение (8) принимают в .качестве разности фаз и используют для ее индикации в индикаторе 8.Возможны два основных режима измерений.1. Коэффициент усиления перед измерениями фиксируют и при измерении не изменяют. При И=2,6 нелинейность шкалы в точках, соответствующих значениям разности фаз 10 , 45 и 50 О соответственно составляет 0,08%, 0,39 и 1,33, что дает выигрыш в линейности по сравнению с известным способом в 13,5, 69,8 и 28,43 раз, а следовательно, и обеспечивает повышение точности измерений, Лри этом обеспечивается повышение чувствительности в И+1 раз на всей шкале.2. Коэффициент усиления в процессе измерений изменяют в зависимости от значения разности фаз в соответствии с условием при выполнении которого обеспечивается полная линейность характеристики, расширение шкалы по крайней мере до + 89 ф и существенное повышение точности, Для обеспечения размера шкалы +45 ф и+89 О требуется изменять коэффи- циент усиления соответственно в пределах 2-3 и 2-100. Существенное расширение шкалы позволяет упростить обработку напряжений и индикацию разности фаз.Простота схемной реализации способа обусловливает получение существенного экономического эффекта,1. Способ измерения разности фаз, заключающийся в том, что формируют первое и второе напряжение, пропорциональные произведению амплитуд и соответственно синусу и косинусу разности фаз сравниваемых сигналов, а так991326 Составитель,В.РябцевРедактор А.Козориз Техред Е.Харитончик Корре ос Тираж 708Государственного комитеелам изобретений и открытМосква, Ж-З 5, Раушская аз 124/62ВНИИ ПодпиСССРйаб д. е 130 лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.П ая же третье напряжение, пропорциональное тангенсу или котангенсу разностифаз,отличаюцийся тем, что, с целью повышения линейности и точности, формируют четвертое напряжение, пропорциональное произведению амплитуд сравниваемых сигналов, которым нормируют первое либо второе напряжение, полученное пятое напряжение усиливают и суммируют с третьим напряжением, а полученное напряжение принимают в качестве разности Фаз,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что усиленйе пятого напряжения изменяют позакону 5 где Ч - разность Фаз; йз - коэффициент усиления,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 30 1, Авторское свидетельство СССР Р 659985, кл. 6 0 1 й 25/00, 1979,2, Авторское свидетельство СССР 9 176614, кл. С 03 й 25/00, 1965,