Способ измерения угла сдвига фаз

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 0, 31074 51)4 С 01 В 25/00 3ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ в Цифровые и др,га фаз35-4ьство25, 19 вос СССР78.СДВИГ ФАЗ (57) фаз о от ге низир ныл и 3 4 сл пу ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕРЬСТВ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ Способ измерения угла сдвигасуществляют следующим образом:нератора (Г) 2 частоты, синхроуемого опорным Г 1, синусоидальапряжения поступают на элементы.совпадения, на которые поданыдуемые сигналы. Формируютсяьсные сигналы, смещенные одинительно другого. Далее они поступают на счетчики 7, 8 соответственно, на выходе которых с помощьюдешифраторов 9, 10 определяются парыидентичных импульсов. Измерители 11,12 интервалов времени определяют временной интервал аС, пропорциональныйискомому углу фазового сдвига, относительно момента нулевой фазы. Многократное измерение интервалов временимежду идентичными импульсами обеихпоследовательностей эквивалентно умножению измеряемого интервала д 1 ви раз. Следовательно, увеличиваеФсяпропорционально разрешение измеренияугла сдвига фаз. В % уменьшаютсяслучайные составляющие погрешности, .а на сверхнизких частотах дополнительно, не дожидаясь последующего момента нулевого уровня, т.е. изменения характеристик преобразователейиз-за изменения внешних условий, обрабатывается информация. 2 ил.1 131Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано,для повышения точностифазометров и расширения их частотного диапазона до сверхнизких частот.Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - график, иллюстрирующий способ измерения разно-,сти фаз.Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 1) содержитопорный генератор 1, синхронизирующийвспомогательный генератор 2, выходкоторого подключен одновременно кдвум входам элементов 3 и 4 совпадений, Входные сигналы Ц, и 11 подаются на вторые входы элементов 3 и 4совпадений и входы формирователей 5и 6 импульсов, выходы которых объединены с входами счетчиков 7 и 8, вторые входы которых подключены к выходам элементов 3 и 4 совпадений. Выходы всех разрядов счетчиков 7 и 8 соединены с входами дешифраторов 9 и10. Выходы дешифраторов 9 и 1 О попарно поданы на входы соответствующихизмерителей 11 и 12 интервалов времени. Сумматор 13 кодов соединен свыходами измерителей 11 и 12, выходсумматора является информационнымвыходом устройства.Способ осуществляют следующим образом.От генератора 2 частоты, синхронизируемого опорным генератором 1,синусоидальиые напряжения с частотойц , большей частоты м исследуемогосигнала (Т ф Тв), поступают на входыэлементов 3 и 4 совпадений, на вто"рые входы которых поданы исследуемыесигналы. При достижении равенстванапряжений каждой пары сигналов -вспомогательного сигнала высокойчастоты Пв = 0 вима С и исследуемыхО = ЦвицюС й Б = 1,вдпы С - приодинаковых знаках их первых производных на выходах соответствующихэлементов 3 и 4 совпадений формиру"ется импульсный сигнал.Таким образом, на выходах элементов 3 и 4 совпадений образуются импульсные сигналы С, и С с частотой,близкой к й (Фиг. 2). Оба сигналаи С смещены один относительно 0741 2другого на время д , эквивалентноесдвигу фаз между исследуемыми сигна"лами, т.е. осуществлен перекос углафазового сдвига на более высокуючастоту. Далее импульсные сигналыС в С первой и второй последовательностей поступают соответственнона счетчики 7 и 8, на выходах которых с помощью дешифраторов 9 и 10 10 определяются пары идентичных импульсов. Измерители 11 и 12 интерваловвремени определяют пропорциональныйискомому углу Фазового сдвига ц временной интервал дС - интервал между 15 поступившими на них равноотстоящимипо порядковому номеру относительномомента нулевой фазы импульсами.Счетчики 7 и 8 обнуляются импульсамис формирователей 5 и 6, возникающими 20 в момент прохождения исследуемых.сигналов через нулевой уровень. Сумматоркодов определяет среднее значениесуммы кодов измерителей 11 и 12 интервалов времени25ц ьдС 1 э Ск Б где дСк - показание К-ого измерителя интервалов времени.Иоменть 1 С совпадения первогоиз исследуемых сигналов с вспомогательным сигналом Определяются изуравнения БВ = 13: Цвь.пы С 35= 0 вп Б(в+ ай)С = 11 впщС,где: .дм - значение некратности частот (Возможно Ьй = 0) ШвС- ШС 1(1)ю ыгде К - номер импульса.Как следует из уравнения (1), приравенстве амплитуд импульсы располо жены на равном расстоянии друг отдруга.Иоменты ъ совпадения. второго изеисследуемых сигналов с вспомогательным сигналом определяются из уравне ниЯ ВЦвз.по С = С 1,в 1 п Б(со + йм)С =1310741 4ут измерение Ч за время, значительно р- меньшее периода требуемого сигнала;со увеличивается точность формированиявременного интервала дС: -, такв 5 как в Б раз увеличивается крутизна ами измеряемого сигнала, временной интервал умножается в Б раз.ВПредлагаемый способ позволяетпроводить измерения за время, мень 10 шее одного периода исследуемой частоты, т.е. на сверхнизких частотах,с высокой точностью. Формула Ру изобретения 3Импульсы второго сигнала С ид с той же частотой ып - сн, что й пе вого С, но задержаны относительн него на время, пропорциональноеМногократное измерение интервала времени между идентичными импульси С обеих последовательностей: первымй после нулевой фазы - 1, вто рыми - 2 и т.д., эквивалентно умножению измеряемого интервала д С в Б раз. Следовательно, пропорционально увеличивается разрешение измерения угла сдвига фаз. В % раз уменьшаются случайные составляющие погрешности, а на сверхнизких частотах допол кительно, не дожидаясь последующего момента нулевого уровня, т,е, изменения характеристик преобразователей из"за изменения внешних условий, обрабатывается информация. 20 Более высокая точность измерения обусловлена алгоритмом преобразования, как показал вьппе приведенный расчет основных составляющих погрешности; квантование по уровню производится одним высокостабильным вспомогательным сигналом, а не несколькими уровнями напряжений, обеспечивая . тем самым стабильность и равномер ность шага квантования; исключена необходимость длительного перебора Б пар уровней квантующего напряжения для последовательного анализа временных интервалов, т.е. требования к З 5 долговременной стабильности преобразователей значительно ослаблены; отсутствует АЦП, имеющий точность, на несколько порядков меньшую частотно- цифрового преобразователя; возможно 40 Способ измерения угла сдвига фаэ между двумя гармоническими сигналами, заключающийся в преобразовании его вимпульсных сигналов, опреде-, лении и усреднении их длительностей и вычисления угла сдвига фаз, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, сравнивают текущие значения амплитуд исследуемых сигналов с текущими значениями амплитуд в и раз большего по частоте вспомогательного гармонического сигнала, формируют импульсы в моменты равенства мгновенных значений вспомогательного сигнала с каждым из исследуемых сигналов при одинаковых знаках первых производных укаэанных сигналов, преобразуют полученные две им 1пульсные последовательности в Ж импульсных сигналов, выделяя при этом пары импульсов, равноотстоящие по порядковому номеру от моментов перехода каждого из исследуемых сигналовгчерез йУлевой уровень.1310 41 д У Ф У3б оставитель В. Шубинехред М.Ходанич Корр А. 0 ор М, Шароши едак аж 730 Подл Государственного коми лам изобретений и от сква, Н, Раушская Заказ 2977 оизводственно-полиграфическое предприятие жгород, ул, Проектн 1 1 12 11Ти ВНИИХИ по 3035, исноетета СССРрытийнаб , д. 4