Способ измерения разности фаз и устройство для его осуществления

ОП И САНМ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7369 1) Дополните к авт. свид-ву -22) Заявлено 10.12,74 (21) 2083 б 45/18 1 Н 25/00 присоединением Государственный комнт СССР по делам нзобретеннй н открытнй(23) Приоритет - Опубликовано 1504.79. Бюллетен К 621317. 2 (088.8) Дата опублик ия описания 15 Л) Авторы изобретен ф. Отчално, Н. Н. Штарев и К. М. Шульженко 3 Заявит Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ фАЗ Ч И УСТРОЙСТДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ особа явочность Недостатком иэ ляется сравнитель отсчета измеренно сокая инерционнос ния. естного со низкаяразностиь процесс сит ся может анин фэив мереение то есса из ь изобретения - пои быстродействия пр ости еренПо о в аз Ч г Изобретение отно к радиоизмерительной технике и быть использовано при соэд азоизмерительных систем.Известен способ измерения разности фаз гармонических сигналов 11). Устройство для осуществления этого способа содержит перемножители, интеграторы, фаэосдвигающую цепь, схему отношений и стрелочный прибор.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ измерения разности фаз 9 входных сигналов, основанный на получении квадратурных составляющих вида соз Ч и з 1 п 1 и измерении их отношения при помощи стрелочного прибора. Колебания, разность фаэ 9 которых необходимо измерить, подают на два фазовых детектора. Между одной парой входов фазовых детекторов включена 90 о фаэосдвигающая цепь.На выходе одного иэ фазовых детекторов получают ток или напряжение, пропорциональное созЮ, а на выходе другого - ток,либо напряжение, пропорциональные з 1 пЧ. Эти напряжения или токи подают на стрелочный прибор, показания которого являются функЦией отношениятоков или напряжений, подведенных к нему 21м ия.ставленная цель достигается тем, чт способе измерения разности ф, основанном на получении квадратурных составляющих вида соз 9 и,е 1 п Р иэ сигналов соз 4 и з 1 п 9 фОрмируют си налы вида соз 2 фЧ, соз 2 Ч, з 1 п 2 М, -з 1 п 2 Ч, где щф 0, 1, 2, 3и производят попарное сравнение сигналов между собой,например соз 2 9 с з 1 п 2 Ч и соз 2 М с з 1 п 2 фЧ,получая измеряемую разность фаэ в виде значения кода.Способ может быть Реализован устройством для измерения разности фаэ, содержащим два фазовых детектоРа, между одной парой входов которых включена фазосдвигающая цепь, в устройство введены парафазные усилители, схемы сравнения и два канала последовательно соединенных схем формирования сравниваеьих сигналов вида соз 2-соз 2 Ю для одного канала и зЫ 2 Ю, -з 1 п 2 М для другого канала, где щ =7369 з 6541,2,3, - порядковых номер схемы формирования в канале, причем выходы каждой схемы формирования в каждом канале подключены к соответствующимвходам, последующих схем формирования в обоих каналах. Выходы Фазовых детекторов через парафаэные усилители 8 соединены с входами первых схем Формирования сравниваемых сигналов обоих каналов, один иэ выходов одного иэ парафазных усилителей соединен с входами двух схем сравнения, вторые Ю входы которых подключены к разным выходам другого парафазного усилителя, один из выходов каждой схемы Фор" мирования сравниваемых сигналов одного из каналов соединен с входом 15 соответствующих двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам схемы формирования с тем же порядковым номером другого кан аца. 20На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства, осуществляющего предлагаеьый способ; на Фиг. 2 - эпюры напряжений на входах и выходах схем сравнения, включенных после парафазных усилителей и первых .схем. Формирования сравниваемых сигналов.Фазовые детекторы 1 и 2, между парой входов которых включена 90 фазосдвигающая цепь 3, через парафазные усилители 4 и 5 соответственно соединены с входами первых схем формирования б и 7 сравниваемых сигналов, выходы этих схем, в свою очередь, подключены к соответствующим входам схем Форьщрования 8 и 9 и т.д. до ко нечных схем Формирования 10 и 11 сигналовОдин из выходов парафазного усилителя 4 соединен с входами двух схем сравнения 12 и 13 вторым входам которых подключены выходы парафаэного 40 усилителя 5. Один из выходов первой в канале схемы Формирования 6 сигналов соединен с"входами двух схем сравнения 14 и 15, вторые входы последних подключены к выходам схемы Формирова ния 7 сигналов и т,д,Выход схеьк формирования 10 сигналов подключен к входам схем сравнения 16 и 17, вторые входы их соединены с выходами схемы Формирования 11 сигналов.Входные радиосигналы, разность фаз 9 которых необходимо измерить, подают на один иэ фазовых детекторов непосредственно, а при поступлении на другой Фазовый детектоР один из сигналов 55 проходит через 90 фазосдвигающую цепь 3. В этом случае на выходах фазовых детекторов 1 и 2 получают сигналы вида сов 9 и я 1 п 9. С выходов парафазных усилителей 4 и 5 снимаются сигналы вида сов 9, . совМ и в 1 пЧ, в 1 пМ, поступающие затем иа входы первых в каналах схем Формирования сравниваемых сигналов (схемы Формирования б и 7), Формирующих сигналы вида соя 29, -соя 29 для схема 6 и сигналы вида я 1 п 2%, 65-в 1 п 2 Ю - для схеж 7. Полученные сигналы, в свою очередь, подаются на входы вторых схем Формирования сравниваемых сигналов обоих каналов, на выходах которых выделяются сигналы видасов 4 М, - соя 4 Ч для схеьы формирования 8 и сигналы вида в 1 пЧ, -в 1 пЧ -для схеьв формирования 9,Подобное преобразование повторяется необходимое число раз и заканчивается получением на выходах схемФормирования 10 сигналов вида соя 2,соя 2 М и сигналов я 1 п 2 Ч, -я 1 п 2 -на выходах схемы Формирования 11И -количество схем Формирования сравниваемых сигналов в каждом канале определяется требуемям дискретом, а, следовательно, и точностью измеренияразности фаз.Схемы формирования 6,8 и 10 идентичны, выполняют операции согласновыражениюИ 2 В. Хсов 2 Ч = (соя 2 Ч) - (в 1 п 2 Яи одновременно производят парафазноеусиление полученного результата. Схемы Формирования 7,9 и 11 также идентичны и осуществляют выполнение операций согласно выражению ."я 1 п 2= 2 соя 2 Ч я 1 п 2 9.С целью симметрирования схемы Фазоизмерителя и уменыаения саибок измерения для получения сигналов видасоя 2 Ч, -сов 2 9 и я 1 п 2 "фЧ, -в 1 п 2 Уиспользуются все входные сигналы видасоя 2 Ч, -соя 2 Ч, я 1 п 2 9, -в 1 п 2%Одновременно с преобразованием сигналов происходит сравнение их междусобой на выходах парафазных усилителей 4 и 5, а после каждой схемы формирования сигналов - при помощи схемсравнения 12-17, причем после каждойиэ соответствующих схем формированияпроизводится сравнение сразу двух парсигналов, что необходимо для устранения неоднозначности отсчета, возникающей при сравнении только какой-либоодной пары сигналов между собой.Принцип действия схем сравненияпоясняется эпюрами (фиг. 2) . Ц( соответствует результату сравнения совМ св 1 п Ч, а П -результату сравнения соя Мс -я 1 п Ч Ц и П соответствуют результатам сравнения сов 2 9 с я 1 п 29 и соя 29с -я 1 п 29. Рналогично работают остальные схемы сравнения.В процессе измерения на выходахвсех схем сравнения создается значение двоичного расщепленного кода,однозначно связанное с измеряемой разностью Фаз.Основным преимуществом изобретенияявляется возможность увеличения точности отсчета измеряемой разности Фази повышения быстродействия процессаизмерения. Точность отсчета в этомслучае определяется ценой младшегоразряда кодового обозначения измеряемой разности фаз, т.е, определяетсяколичеством И схем формирования сравниваеьих сигналов в каждом канале, Это количество может быть выбрано достаточно большим. Если инерционность известного устройства достигает единиц и долей секунды, что обусловлено применением в нем стрелочного прибора, то инерционность предлагаемого 5 устройства на несколько порядков ниже и может достигать долей микросекунды. Кроме того, вывод информации осуществляется в виде двоичного кода, что позволяет достаточно легко производить р обработку данных с помощью ЭВМ. Все это в значительной мере повышает эффективность использования Фазоиэмерительного устройства. Кроме того, предлагаемое устройство обладает сравнительной легкостью микроминиатюризации, его можно выполнить в виде интегральной схемы.20Формула изобретения1. Способ измерения разности Фаз 9входных сигналов, основанный на получении квадратурных составляющих видасозЧи в 1 п 9 отлич ающийс я Жтем, что, с целью повышения точностии быстродействия процесса измерения,иэ сигналов сов% и эЫЧ формируютсигналы вида соэ 29, -сов 29,вЫ 2 Ч, - э 1 ц 2%, где в = 0,1,2,3, 30и производят попарное сравнение сигналов между собой, например соз 2 "фасз 3.п 2 щ, и соэ 2 Чс -э 1 п 2 Ю, получаяИзмеряемую разность Фаз в виде значения кода. 352 . Устройство дл я осуществлени яспособа по п. 1, содержащее два Фазовых детектора, между одной парой входов которых включена Фаэосдвигающая цепь, отличающееся тем, что в устройство введены параФазные усилители, схемы сравнения и два канала последовательно соединенных схем формирования сравниваемых сигналов вида соз 2 Ч, -соэ 2 Ч для бдного канала и з 1 п 2, -э 1 п 2 Ч - для другого канала, где щ = 1,2,3,- порядковый номер схем формирования в канале, причем выходы каждой схемы, формирования в каждом. канале подключены к соответ твующим входам последующих схем формирования в обоих каналах, выходы фазовых детекторов через парафаэные усилители соединены с входами первых схем формирования сравниваемых сигналов обоих каналов, один из выходов одного иэ парафазных усилителей соединен с входами двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам другого парафазного усилителя, один из выходов каждой схемы Формирования сравниваемых сигналов одного из каналов соединен с входами соответствующих двух схем сравнения, вторые входы ко" торых подключены к разным выходам схемы Формирования с тем же порядковым номером другого канала.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство 9174411,кл. С 01 й 25/00, 1966.2,Авторское свидетельство 9 47356,кл. С 01 В 25/00, 09.07.35.657369 дактор,Т. аэ 1785/44 ираи 1089И Государственногоделам иэобретенийМосква, Ж, Рауш НИ 113035 Проектная,гор СоставительТехред О, Ан лиал ППППатент ,Еремеевейко Корректор О. Би Подписноекомитета СССРи открытий.сная наб., д. 4