Устройство изменения фазового сдвига

)и /цдщр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ. ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Красноярский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР М 1377765, кл, 6 01 Я 25/00, 1985.Труды Краевой конференции, т, 1, г.Красноярск, 1971, с. 3-7.(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА Изобретение относится к области электрорадиоизмерений 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, а также некратное периоду сигнала, с повышенной точностью и помехоустойчивостью.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения фазового сдвига при наличии в сигнале постоянной составляющей.На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 - структурная схема генератора опорного напряжения; на фиг. 4 - эпюрь 1 напряжения в блоке управления.Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, первый и второй пере- множители 2 и 3, входы которых подключены к входу измеряемого сигнала и 1647446 А 1(57) Изобретение может быть использовано для определения фазовых сдви ав сигналов, содержащих постоянную составляющую, Цель изобретения - повышение точности и быстродействия при наличии в сигнале постоянной составляющей. Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, перемножители 2, 3 и б, квадраторы 4 и 5, интеграторы 7-14, вычислительный блок 15 и индикатор 16, Цель достигается за счет выполнения дополнительных измерений и использования оптимальной (по систематической и случайным погрешностям) обработки результатов измерений, 4 ил,выходам генератора 1 опорного напрякания; первый и второй квадраторы 4 и 5, входы которых подключены к выходам генератора 1 опорного напряжения; третий перемножитель 6, входы которого также подключены к выходам генератора 1 опорного напряжения; интегратор 7, вход которого подключен к входу измеряемого сигнала; интеграторы 8-12, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго перемножителей 2 и 3, первого и второго квадраторов 4 и 5 и третьего перемножителя б; интеграторы 13 и 14, входы которых подключены к выходам ге- нератора 1 опорного напряжения вычислительный блок 15, входы которого подключены к выходам интеграторов 7-14, а выход - к входу индика гора 16; блок 17 управления, выходы которого подключены к управляющим входам интеграторов 7-14 и индикатора 16,Блок 17 управления содержит формирователь 18 импульсов пуска (ФИП), времяза 1647446даюций элемент ВЗЗ) 19 и формирователь2 О импульсов 1;), последовательно соединенные между собой. ВыхОДОм блока 17 управления являются шины а и б, причемшина а является выходом Времязадаюцегоэлемента 19, а шина б - формирователя 2 Оимпульсов, Шина а подключена к управляюЩим ВхОдам ГенеоатООа 1 Опорного напрЯжения и интеграторов 7-14, а шина б - куправляющим входам интеграторов 7-14 ииндикатора 1618 нератОр 1 ОпорнОГО напрЯжения СОдрргит тактовг гй генератоо 1 ГЩ вход "отооого подкгпочен к выходу а блошка 17управления, два запоминающих д действаЯЯ 2",1 И .1 В Ог 1 Ы".ггп;.Х ПгдуЛЮЧрНГЧВЫХОГ:ПГ тахте:1 ОГ П 81 "ггааГО "а 21 И Вва ЦГИфОоанвОГовы;,;рг;О,с,;зов:теля Ц,.2 г иВХ"ДЫ К " )Ых ПОДХг 1 ОЧГНЫ Х СоответстВуюшуюл выходам,.:.поминающих устройств22 и 23, а Выходы являются выходами синуснпй Яоз;т) и ког".ИнУн )й ЯоЦ сосгавлЯЮЩихОПООНОГО сигнала генератора 1 Опорногонапряжения,Ятройство работает следующим ЯраЗОМ.-8 пеРвый и ВтОРой пеРемножитгч 1 л 2 иП-,С г-гар га а;Аъ.-гсгаЬй СИГНВЛ и пкога,-.М 8 РЧаМОГгСИГНВЛа а таКЖЕ ГИНУиаЯ И КОсинусная составляОЛи 8 Опорного сиг ГалавыхОДОВ Гещоатора 1 опорнОГО напряже"НИЯ. ГСНг 83 атор 1 ОПООНОГО НВПОЯЖЕНИЯ МОжет работать в автономном режиме либосинхронизироваться о; блока 17 управления. На выхОде первого интегоатора 8 формируется сиГналТпа=(Т)Воз 1)Ф,ТпоГД 8ИЗМЕРЯВМЫЙ СИГНВЛ, а Воз(Т) СИНУСная сОставляющая ОпОрнОГО сиГнала с выхО"да генератора 1 ОпорнОГО напряжения.На выходе второго интегратора 9 формируется сигналТпР Т 3 4 Т)Зос 1)бт,ГД 8 ЗОс(Т) - КОСИНУСНаЯ СОСтаВЛЯЮЩаЯ ОПОРного сигнала с выхода генератора 1 опорного напряжения.Кроме того, синусная и косинусная составляющие ОпорноГО сиГнала с ВыхОда Генератора 1 опорного напряженияВозводятся В кВадрат при помОщи п 8 рВОГОи второго квадраторов 4 и 5 и перемножаются между собой при помощи третьего перемножителя 6. На выходе третьегоинтегратора 10 формируется сигналаф = - , 3 озТ ) бТ1, Тппо на выходе четвертого интегратора 11 формируется сигналТп.д а = У Я осС ) бТ,5и она выходе пятого интегратора 12 формируется сигнал:ТпУ = Т 1 8 оз (Т) Яос Т) Ф.1 О Кроме того, на вход шестого интегратора 7 также поступает измеряемый сигнал ина его выходе формируется сигналТпР = 3 (,т) сК,1Тп оНа входы седьмого и восьмого интеграторов 13 и 14 поступают соответственно синусная и косинусная составляющиеопорного сигнала с генератора 1 опорного2 О напряжения, и на выходе седьмого интегратора 13 формируется сигналУф = - 3 Воз) СК,Тп оа на выходе восьмого интегратора 14 - сигналт,/Ф = - ,: Яос) 1 ТТпд) Вычислительный блок 15, куда поступают сигналы со всех интеграторов 7-14: аР дфРРУф УффУосуществляет перевод их в цифровую форму и вычисление результата измерения, На 35 индикаторе 16 формируется результат измерения фазового сдвига измеряемого сигнала Относительно Опорногоггпу о Яуъ = агаа4 О гг( -Р)-ь (Рт -И)-аЬт -Р)что, как показано выше, соответствует результату измерения фазового сдвига с мини мальной погрешностью.Синхронизацию работы интеграторов7-14 и индикатора 16 осуществляет блок 17 управления.Блок 17 управления (фиг. 2) работает.5 О следующим образом.Формирователь 18 импульсов пускаформирует одиночные импульсы, которые запускают времязадающий элемент 19. Последний формирует импульс, равный по 55 длительности требуемому времени измерения Ти. Зтот импульс поступает на выход а блока 17 управления и на вход формирователя 2 О импульсов, на выходе которого создается прямоугольный импульс, который поступает на выход б блока 17 управления, 1647446В течение действия импульса на выходе а длительностью Ти происходит интегрирование сигналов, поступающих на входы интеграторов 7-14. В течение действия импульса на выходе б происходит запоминание ре зультата интегрирования, вычисление результата измерения и подключение элемента памяти индикатора 16 к выходу вычислительного блока 15, Индикатор 16 запоминает результат измерения и отобража ет его до прихода следующего импульса по шине б. Для пояснения работы блока 17 управления на фиг. 4 приведены эпюры напряжений в элементах блока 17 управления в точках а, б; в. 15Вычислительный блок 15 может представлять собой стандартную микроЭВМ с АЦП на входе, Вычислительный блок 15 выполняет следующие функции, вытекающие из описания работы предлагаемого устрой ства;подключение выходов интеграторов к входам АЦП, содержащихся в вычислительном блоке, причем это может происходить. как автоматически, по концу времени интег рирования Ти, так и ранее времени Ти по командам оператора (или по программе) для получения нескольких текущих значений фазового сдвига;считывании цифровых кодов с выходов 30 АЦП и занесение их в память блока 15;вычисление результата измерения по укаэанной формуле и преобразование его к виду, удобному для отображения на индикаторе; 35переход в режим ожидания для повторения всех операций.Технико-экономический эффект предлагаемого устройства заключается в возможности уменьшения погрешности 40 измерения при существенном повышении быстродействия. Особенно это важно при измерениях сдвига фаз сигналов на инфра- низких частотах при времени измерения меньшем периода сигнала, При временах 45 измерения, меньших периода сигнала, и при наличии в сигнале постоянной составляющей измерение фазового сдвига известными способами становится фактически невозможным ввиду больших погрешностей.Для измерения с приемлемой точностьювремя измерения необходимо увеличить дозначения, кратного периоду или полупериоду сигнала. Используя предлагаемое устройство, время измерения, по сравнению спрототипом, можно уменьшить, как минимум, на один-два порядка,Формула изобретенияУстройство измерения фазовогосдвига, содержащее генератор опорного напряжения, три перемножителя, два квадратора, пять интеграторов, вычислительныйблок и индикатор, причем входы первого ивторого перемножителей подкл,о ень к воду измеряемого сигнала и саот в; ствующи.1выходам генератора опорного нг.:.:,ен,.чвходы первого и второго квадра 1 ор;, итретьего перемножителя Г 1 о/; 1 ох -чк еходам генератора опорного нагр:1 с ,вход первого интегратора подклю 1 енходу первого перем ожцтеля, ва: в:прооинтегратора - к выход второго персмнож 11.теля,вход третьего интегратора - к выходупервого квадратора, вход четвер;ого интегратора - к выходу второго квадр;,тора,.хо,1.пятого интегратора - к выходу третье о перемножителя, выходы пяти интегра 1 вовподключены к соответствующим ви:,л.числительного блока, соединенчогм с;" -катором, о т л и ч а ю щ е е с я т:,;, ч,1целью повышения точности и быг,гавия при наличии в сигнале пос;олиной .ставляющей, оно снабжено шестым,седьмым и восьмым интеграторами и блоком управления, причем вход шестого:;тегратора подключен к входуз.";еряемог,сигнала, входы седьмого и восьмого нн 1 ераторов подключены к соответствуюш,1 мвыходам генератора опорного напряжения,а выходы шестого, седьмого и восьмого интеграторов подключены к соответствующимвходам вычислительного блока, выходы блока управления соединены соответственно суправляющими входами интеграторов, индикатора и.генератора опорного напряжения, 16474461647446 Составитель М. Катанова Техред М,Моргентал Корректор А.Осауленко Редактор И. Шулла Заказ 1396 Тираж 424 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская неб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101