Способ индикации квадратурности двух гармонических сигналов и устройство для его осуществления

,123799 114 С О 1 К 25 ф:го,АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСК 554089/ 22И.Куст ССР72.Р70. тельство25/00, 19льство ССС25/04, 19 УРНОСТИ УСТ област исполь атурносУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ИНДИКАЦИИ КВАДРАДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЗЖН(57) Изобретение относитсяизмерительной техники. Можезоваться для индикации квадрти двух гармонических сигие Цель изобретения - повышение точности достигается путем расширения числа контролируемых параметров измеряемого сигнала. Устройство, реализующее способ, содержит интегратор 1,инвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор 3, компаратор 4, блок эталонного напряжения 5, генератор низкойчастоты 6, КБ-триггер 7, индикатор 8.Для достижения поставленной цели вустройство были введены интегратор 1,инвертирующий усилитель 2, компаратор 4, блок 5 и КБ-триггер 7, Последовательность выполняемых операций.изложена в способе, приведенном вописании изобретения. 2 с.п. ф-лы,2 илеИзобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для индикации квадратурностидвух гармонических сигналов.Цель изобретения - повышение точности измерения путем расширениячисла контролируемых параметров измеряемого сигнала.Сущность способа заключается вследующем,Пусть измеряемое напряжение имеетамплитуду Юц , а опорное - б , уголмежду векторами Оц иП равенцоц/2. Обозначим заданное отношениеамплитуд Бц, /цо = К, тогда увеличениеамплитуды вектора О в К раз приводитк тому, что она будет равна бцо ут.е. заданной амплитуде. измеряемогонапряжения, При повороте вектора 60на угол /2 и суммирования его .свектором Б 1 результирующий векторофЦ,- равен нулю Пусть теперь амплитуды измеряемого напряжения соответстФвуют заданной величине Бцо, а фазаотклоняется от угла и/2 на величину+ 06 . Поскольку после поворота вектора на угол - Т /2 выражение для век(тора Б будет4(1 = Б в 1 п (Яй - -=),о Ь 29то сумма векторов Пц и П соответствует выражениюБ =Б яп (уй +-+Ы) +К Б ваап(у Оо " 2 о/ГВ- - =11 1 яп(у 1 + - + ы) + яп(ц2 "о 1, 2г- ,)= 2 ц я 1 п (и Т + -) яп - Я 1322 "о 2 2 цовп ( СдС + -),2что справедливо для малых углов отклонения от й /2.Модуль этого вектора м Бц линейно зависит от величины отклонения от ортогональности МПусть теперь измеряемое напряжение 111, ортогонально по отношению к напряжению Уо, но отличается от него по амплитуде.В этом случае результирующий вектор Ю . равен0 = 11 +Б =П я 1 п(ю С + -) +Ч о О 2" - Б соя ц= Я - 1.1 ц ) соя я 1= одБсов Ю С,5 т.е. модуль этого вектора линейнозависит от величины отклонения измеряемого вектора от его зацанного значения.При одновременном отклонении от 10 ортогональности и заданного отношения амплитуд суммарный вектор будет11 я и (я+ -+Ы) +2315 + К 1 я 1 п(МС " )0 2Амплитуда этого вектора Б можетбыть вычислена в соответствии с выражением20г гА 11 ="ц + (К "о) 24 13 о К сов Мили определена графически,На фиг,1 приведен пример графического опрецеления амплитуды результирующего вектора для случая, когдаК=1; на фиг,2 - структурная схемаустройства, реализующего предлагаемый способ,30На фиг,1 приняты следующие обозначения: Б - вектор опорного напряжения; 11 - вектор опорного напряжения,ртЦповернутый на угол - : Б - век 2тор измеряемого напряжения, амплитудакоторого меньше заданной; 11 - суммапный вектор для случая Бц , ПцЧ 1и Бц - вектор измеряемого напряженияпри равенстве амплитуд и отклонений40от ортогональности на угол + оС; О;3:ги Б - результирующие векторы для4этих случаев; 11 ц и Цц . векторыизмеряемых напряжений,отличающиесякак по амплитуде, так и по углу (от45и Ц - оезультирующиеэ 5вектора для этих случаев.Таким образом, измеряя модуль вектора результирующего напряжения, можно судить о допустимом отклоненииизмеряемых напряжений от кыадратурности по параметрам заданного отклонения амплитуд и ортогональности.Устройство, реализующее предлагае 55 мый способ, содержит интегратор 1,инвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор 3, компаратор 4, блок 5 эталонно(2) 20Если отклонение от квадратурности превьппает установленный пороговый уровень на компараторе 4, то на его выходе появляются импульсы, которые поступают на первый вход КЯ-тригггера 7 с дийамическими входами, а на второй вход этого триггера 7 поступают импульсы от генератора 6 низкой частоты. В этом случае КЯ-триггер 7 переключается в состояние, соответствующее срабатыванию индикатора 8, который и фиксирует отклонение параметров квадратурного напряжения от заданных пределов. В связи с существенно более низкой частотой сигнала на втором входе КЯ-триггера 7 переключение в состояние, соответствующее заданным пределам (по фазе и амплитуде) квадратурных напряжений, происходит на время, не превьппающее периода входных импульсов, которые имеют такую малую длительность, что индикатор 8 не реагирует на них. ЕсП = Б,з 1 пый -Б яапа = Е45 (11, - Б ) з 1 паС (1) го напряжения, генератор 6 низкой часчастоты., КЯ-триггер 7 с динамическими входами, индикатор 8. При этом первый вход сумматора 3 соединен с первой входной клеммой, вход интегратора 1 5 соединен с второй входной клеммой, а выход через инвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом сумматора 3, выход которого соединен с первым входом компаратора 4, к второму входу которого подсоединен выход блока 5 эталонного напряжения, выход компаратора 4 соединен с первым входом КЯ-триггера 7 с динамичес кими входами, второй вход которого соединен с генератором 6 низкой частоты, выход КЯ-триггера 7 соединен. с индикатором 8.Устройство работает следующим образом.Контролируемые квадратурные напряжения Б,зп сдС и П соз Я с через пер. вую и вторую клеммы поступают на вхо. ды сумматора 3, но при этом напряже ние И созяпредварительно интегрируется с помощью интегратора 1 и инвертируется усилителем 2 с регулируемым коэффициентом передачи в соот" ветствии с выражением 300интер= -К Б сов яс = -К П зпуй где К - коэффициент передачи усилителя 2.При равенстве исходных напряжений 1 коэффициент передачи интегратором 1 с усилителем 2 устанавливают равным "-1". Допустим, что входные напряжения Б ь 1 п яи Б соз я й строго ортогональны, но не равны по амплитуде. Тогда на выходе сумматора 3 выходной, сигнал Б может быть определен из выражения откуда видно, что суммарное напряжение 6 линейно зависит от разности амплитуд исходных напряжений.Если же входные напряжения равны по амплитуде, но не взаимны, перпендикулярны (т,е. сдвиг фаз не соответствует 90 ), то напряжение на вьюходе сумматора будет иметь вид55Б = и выпий 1 вхп (ас +и+и)Я= 2 Б яп (Ое + - + - ) соз (- ---22 2 где Ы - отклонение от ортогональности квадратурных напряжений.Для малых углов отклонения от ор тогональйости тогда 0 Б = -ЫБ соз (Сдй + ) ьых 2откуда видно, что выходное напряже - ние Бпц .линейно зависит от величиныЕотклонения от ортогональности квадратурных напряжений, При одновременном отклонении квадратурных напряжений от ортогональности и неравенства амплитуд,на выходе сумматора 3 появляется синусоидальное напряжение, соответствующее векторной сумме напряжений, определяемых выражениями (1) и (2). Напряжение с выхода сумматора 3 поступает на первый вход компаратора 4, на второй вход которого подается пороговое напряжение от блока 5 эталонного напряжения, причем величина этого напряжения определяет допустимый уровень возникающих отклонений квадратурных напряжений как по амплитуде, так и по фазе1237991 0 15 Ои Фиг 1 ж 728 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород роектная, 4 ли же сигнал с выхода сумматора 3 непревышает порогового уровня на втором входе компаратора, то на еговыходе постоянно будет постоянныйуровень, а на такой сигнал КБ-триггер 7 не реагирует, и соответственно индикатор 8 не сигнализирует оботключении квадратурных напряженийот заданных пределов, поскольку навторой вход КБ-триггера 7 постояннопоступают импульсы низкой частоты,устанавливающие его в состояние,соответствующее удовлетворительному качеству источника квадратурныхнапряжений. формула изобретения 1. Способ индикации квадратур- ности двух гармонических сигналов, 20 заключающийся в том, что получают проекции измеряемого напряжения и йзмеряют разности величин этих проекций относительно вектора опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем расширения числа контролируемых параметров измеряемого сигнала, поворачивают вектор30 опорного напряжения на угол - , изменяют его амплитуду враз, равное заданному отношению амплитуд измеряемого и опорного напряжений, сумНИИПИ Заказ 3284/45 мируют его с вектором измеряемого напряжения и измеряют модуль результирующего вектора суммы этих векторов. 2, Устройство для индикации квадратурности двух гармонических сигналов, содержащее сумматор, вход которого соединен с первой входной клеммой,генератор низкой частоты, индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения путем расширения числа контролируемых параметров измеряемогосигнала, в.него введены интегратор,инвертирующий усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, компаратор, блок эталонного напряжения,КЯ-триггер с динамическими входами,при этом вход интегратора соединенс второй входной клеммой, а выходчерез инвертирующий усилитель с регулируемым коэффициентом передачисоединен с вторым входом сумматора,выход которого соединен с первымвходом компаратора, к второму входукоторого подсоединен выход блокаэталонного напряжения, выход компаратора соединен с первым входомЮ-триггера с динамическими входами,второй вход которого соединен с генератором низкой частоты, выход05-триггера с динамическими входамиФсоединен с индикатором,