Способ определения фазового сдвига

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 19) (11 1)4 601 К 25 ОПИС ИЭОБРЕТЕНИ Цифровые аэ. Ново АЗОВОГО ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФСДВИГА(57) Изобретение может быть использовано для измерения сдвига фаэ сигналов, в составе которых присутствует постоянная составляющая. Цельизобретения - сокращение времени иповышение точности измерения. Устройство, реализующее способ, содержитгенератор 1 опорного напряжения, перемножители 27, квадраторы 810,интеграторы 1116, элементы 17 и18 вычитания, преобразователь 19 отношений, блок 20 вычисления арктангенса, индикатор 21 и блок 22 управления. Устройство позволяет проводить следующие операции, Синусную икосинусную составляющую (КС) опорного сигнала возводят в квадрат и интегрируют. КС и измеряемый сигнал(ИС) также интегрируют. Затем результат интегрирования перемноженныхКС и ИС перемножают с результатом интегрирования квадрата синусной составляющей (СС) опорного сигнала.Результаты интегрирования измеряемого сигнала, КС и квадрата СС перемножают и из предпоследнего результатаперемножения вычитают последний результат перемножения. Результат интегрирования перемноженных ИС и ССперемножают с результатом интегрирования квадрата КС. После этого результат интегрирования КС возводятв квадрат и перемножают с результатом интегрирования перемноженных ИСи СС. Из результата предпоследнегоперемножения вычитают результат последнего перемножения и по результатам данных вычитаний вычисляют результат измерения. 4 ил.Изобретение относится к электрорадиоиэмерениям и может быть использовано для измерения сдвига фаз сигналов, в составе которых присутствует постоянная составляющая,за малое время измерения, в том числе и за время измерения, меньшее периода сигнала, с повышенной точностью и помехоустойчивостью. ОЦель изобретения - сокращение времени и повышение точности измерения фазовых сдвигов сигналов.На фиг. приведена структурная схема устройства, реализующего пред лагаемый способ; на фиг.2 и 3 - схема блока управления с временными диаграммами; на фиг. 4 - структурная схема генератора опорного напряжения, 20Устройство .содержит (фиг.1) генератор 1 опорного напряжения, пере- множители 2-7, квадраторы 8-10, интеграторы 11-16, элементы 17 и 18 вычитания, преобразователь 19 отно шения, блок 20 вычисления арктангенса, индикатор 21, блок 22 управления, причем генератор 1 опорного напряжения, выходами подключен к перемножителям 2 и 3 и квадраторам 8 и 9, вто рые входы перемножителей 2 и 3 и вход интегратора 11 - к шине входа измеряемого сигнала, выходы неремнбжителей 2 и 3, квадраторов 8 и 9 и коси. нусного выхода генератора 1 опорного напряжения подключены к входам соответственно интеграторов 12-1 б,.выходы интеграторов 11, 14 и 16 подключены к входам перемножителя 4, выход интегратора 16 также подключен к входу квадратора 1 О, выход которого подключен к входу перемножителя 5, к второму входу которого подключен.выход интегратора 12, который также подключен к входу перемножителя б, второй вход которого подключен к выходу интегратора 15, выходы интеграторов 13 и 14 подключены к входам перемножителя 7, выходы перемножителей 4 и 7 подключены к входам элемента 17 вычитания, выходы перемножителей 5 и 6 подключены к входам элемента 18 вычитания, выходы элементов 17 и 18 вычитания подключены к преобразователю 19 отношения, выход которого подключен к входу блока 20 вычисления арктангенса, выходом подключенного к индикатору 21, первый выход подключен к управляющим входам генератораопорного напряжения и интеграторов 11-16, второй выход подключен к управляющим входам интеграторов 11-16 и индикатора 21.Блох управления (фиг.2) содержит формирователь 23 импульса пуска, времязадающий элемент 24 и формирователь 25 импульса, последовательно соединенные между собой. Выходами блока управления являются шины а и юГенератор, опорного напряжения (фиг.4)содержит тактовый генератор (ТГ) 26, вход которого подключен к выходу а блока управления, два запоминающих блока 27 и 28, входы которых подключены к выходу ТГ 26, и два цифроаналоговых преобразователя 29 и 30, входы которых подключены к выходам запоминающих блоков 27 и 28, а выходы являются выходамч синусного и косинусного сигналов генератора 1 опорногонапряженияСущность предлагаемого способа состоит в следующем.Фазовый сдвиг определяется выражением-т(чТ, (2А = - 8 ( С,) с/;12 Т Оз-т(2т(2в,в н;1тн (чВ, =-8 (г) /т.,12-Ти -т,/чгде 8(г) - измеряемый сигнал; Я ,Б (Г) - синусная и косинуснаясоставляющие опорногосигнала.Способ реализуется следующим образом.Момент начала измерения формируется формирователем.23 импульса пус 1377765ка блока 22 управления, работающего в ручном или автоматическом режимах. Времязадающим элементом 24 блока 22 управления Формируется импульс, равный по длительности времени интегрирования Т (Фиг.З) который по шине ц подается на генератор 1 опорного напряжения, на вход тактового генератора 26 и интеграторы 11-16. В тече ние времени интегрирования генератор 1 опорного напряжения формирует синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, которые подаются на перемножители 2 и 3, квадратор 9 15 и интегратор 16. Перемноженные с измеряемым сигналом косинусная составляющая опорного сигнала, квадрированная косинусная составляющая опорного сигнала и измеряемый сигнал интегрируются в течение времени Т. ПослеЙ -окончания интегрирования результаты интегрирования запоминаются на время Т,д (Фиг.З) равное длительностч импульса с выхода Формирователя 25 им пульсов, поступающего по шине Б на все интеграторы и индикатор. Сигналы с выходов интеграторов, которые в течение действия импульса по шине 6 постоянны во времени, подаются на соответствующие перемножители 4-7 и квадратор 10. На выходе перемножителя 4 Формируется сигнал, пропорциональный перемноженным значениямд, АВ, на выходе перемножителя 6 - сигнал, пропорциональный перемножен 35 ным значениям Ы В на выходе перемножителя 7 - сигнал, пропорциональный перемноженным значениям р А на выходе квадратора 10 - сигнал, пропорциональный значению В , на выходе перемножителя 5 - сигнал, пропорциональный перемноженным значениям сВ, где сс,РА В 1 В обозначены в соответствии с 2-7, 45 Сигналы с выходов перемножителей 4- 7 поступают на элементы вычитания, с которых подаются на преобразователь отношения, на выходе которого действует сигнал, пропорциональный величине (рА- Ы А В,) /(ЫВ- о( В,),2 50 Этот сигнал поступает на блок вычисления арктангенса, который вычисляет фазовый сдвиг по арктангенсу от значения сигнала на его входе. Результат вычисления поступает на индикатор 21, который запоминает его во время действия импульса по шине ь и индицирует его до окончания следующего измерения.Использование предлагаемого способа дает возможность уменьшения погрешности измерения, Особенно этоважно при измерении сдвига фаэ сигналов на инфраниэких частотах привремени измерения, меньшем периодасигнала. При малых временах, меньшихпериода сигнала, погрешность можетдостигать 20 и более, т.е, измерение фактически становится невозможным. Для выполнения измерения с приемлемой точностью время измерениянеобходимо увеличить до значения,кратного периоду (полупериоду) сигнала. Таким образом, можно существенно уменьшить время измерения. Например, на частоте 0,001 Гц минимальное время измерения по прототипу составляет 500 с, а при использованиипредлагаемого способа время измерения можно уменьшить на один-два порядка,Формула изобретенияСпособ определения фазового сдвига, основанный на перемножении измеряемого сигнала на синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, интегрировании результатов перемножения и вычислении результата измерения по арктангенсу отношения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени и повышения точности измерения, синусную и косинусную составляющие опорного сигнала возводят в квадрат и интегрируют, косинусную составляющую опорного сигнала интегрируют, измеряемый сигнал интегрируют, затем результат интегрирования перемноженных измеряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрирования квадрата синусной составляющей опорного сигнала, результаты интегрирования измеряемого сигнала, косинусной составляющей опорного сигнала и квадрата синусной составляющей опорного сигнала перемножают и из предпоследнего результата перемножения вычитают последний результат перемножения, результат интегрирования перемноженных измеряемого сигнала и синусной составляющей опорного сигнала перемножают с результатом интегрирова 3377765ния квадрата косинусной составляющейопорного сигнала, результат интегрирования косинусной составляющей опорного сигнала возводят в квадрат иперемножают с результатом интегрирования перемноженных измеряемого сигнала и синусной.составляющей опорного сигнала, из результата предпоследнего перемножения вычитают результат последнего перемножения и по результатам данных вычитаний вычисляют результат измерения.1377765 Составитель Е. ШубинТехред М,ДидыкКорректор О, Кравцова Копча еда каз 867/4 ское предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 оизводственно-полиг Тираж 772 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р