Способ определения фазового сдвига гармонических сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 К 25/ОО 5 БРЕ Я Е ЬСТ хническии ельство СССР 25/00, 984, ьство СССР 25/00, 1980.1 Я ФАЗОВОГО СИГНАЛОВ сится к электр может бытьения фазовых ках в.пде ние ига о изменяющимнся поствремя, меньсигналов. ющими иными соста периода исследуемых графики,особ; наустройства,емого споа.Спосо е оотн ан ос иях. Рассмотрим умме треугол ны которогоигнал Г (г.ого сигнал остроены к равныи Г(1), стос атель ными УДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ ЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГКНТ ССОф ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение отноизмерительной техникеиспользовано для опре Изобретение относится к электроизерительной технике и может быть исользовано для определения плраме ров гармонических сигналоЦель изобретения - повности измерения фазовогомонических сигналов с лин На фиг.1 и 2 приведены оясняющие предлагаемый с фиг.3 - структурная схема для осуществления предлаг 90162799 сдвигов глрмонггческих сигналов. Сцелью повышения точности измеренияза время, меньшее периода исследуемых сигналов, при наличии в них линейно изменяющейся постоянной состлвляющей определяются временные интервалымежду моментлми достижения первымглрмоническим сигналом первого и второго, л вторым гармоническим сигналом третьего и четвертого заданныхпороговых уровней нлпряжения, Злтемопределяются координлты экстремумовтреугольных сиг нанон, лппроксимирующих глрмонпческие сигнллы, и по ихразности судят о Фазовом сдвиге гармонических снгнллов, 3 ил. к синусоидлльному сигналу в точ среднего уровня, и линейно изменяющегося сигнала Сг(Г ) (фиг.1).Из грлфикл видно, что линейно изменяннцляся составляющая С (г) не влияет на абсциссу положения экстре-Iмума сигнала г (1), поскольку полагаем, что наклон С (г.) меньше наклона прямых, образующих сигнал Г(1), т.е, координата экстремума треугольного сигнала является характеристикой, не зависящей от линейно изменяющейся составляющей, тогда как экстремум синусоидального сигнала смещается под действием С (С), Координату экстремума 11, относительно точки 1(начала измерения) можно найти из подобия треугольников аЬс и аге и треугольников Е 8 Ь.и г 1 еЬ, образованных пересечением сигнала Гс линиями заданных пороговых уровнейнапряжения 1 и О.Ииеемас ае иЬ ЬеаЪс деГц ЙеЬс Га ас яЬа а фде Йе ае ЬеТак как асС- С , ае С - С, ЗЬ,сч -св, Ье с, - с(С к- С), тоС 1 - С СФ- СЗС - С, С 4.- С, - (С - С ю)С - С 1 Са- С 11Н 1 (1)(С - С )+(С 4, СУ)При переходе от треугольного сигнала к синусоидальному расчет по фдриуле (1) производится с погрешностью, так как вместо моментов времени С, С, С 9 и С переходов треугольного сигнала через значения пороговых напряжений О и 0 определяются моменты времени С, С , Си Спереходов синусоидальйого сигнала25 через эти же значения напряжения (фиг.1), т,е. координата экстремума определяется какРасчет.по формуле (2) эффективен ,в том случае, если синусоидальный сигнал можно с достаточной точностью аппроксимировать треугольным сигналом. Очевидно, наибольший эффект на блюдается тогда, когда порогпвые напряжения О и 0 выбираются вблизи среднего уровня сииусоидального сигнала.Фазовый сдвиг двух гармонических 40 сигналов с линейно изменяющимися составлякщиии (фвг,2) представляем в следующем виде5 (С) а С 4(С) + Ав 1 пфдС +ф);Е(С) а С(С) + Ар 1 п(СЖ +ф, 45 где С (С) и С (С) - линейно изменяющиеся постоянныесоставляющие исследуемых сигналов. 50.Для определения фазового сдвига, используются измеренные моменты времени СС и определяются координаты экстремумов обоих сигналови9 по формуле (1)3 559л л л,лЛ йФ Л ьв Tл л 39 а Л+4Фазовый сдвиг гармонических сигналовл л Л лЧл л Я 4Яв И (, - "- - л" +, )(3)Ошибку расчета фазового сдвигапо формуле (3), вызванную неточнойаппроксимацией синусондального сигнала треугольным сигналом, можноуменьшить, если внести коррекцию аппроксимации синусоидального сигналатреугольным сигналом следующим обраэои, Определим для моиента времениперехода синусондального сигнала1через данный уровень напряжения Цмомент времени С перехода аппроксимирующего треугольного сигнала черезэто же напряжение. Тангенс угла наклона прямых треугольного сигналаГ(С) находится иэ значения производной синусондального сигнала в точкесреднего уровнА в 1 п(Я +Ц)АусоафЕ41 и: щТак как для нас важны интервалы, ане моменты времени, то для упрощения будем вести отсчет времени отточки среднего уровня синусондального сигнала, Тогда треугольный сигналописывается уравнениями:АЯСУесли - - - ( Сй- -Т Т4 4 фАЯ( " - С) если - -С .- - Т.Т Т14 4ИДпя моментов времени С, и Сможно записатьМ - АФ+ С (С,) - Ав 1 идС, ++ С (Сц),где СТ л4Из этого уравнения определимА в 1 пИ С, С С - С ССчитая С(С, ) - С (С) ( А, получимв 1 пй С 1ТС в 1 пи)( - - -8)1627996 Формула изобретения Способ определения фазового сдвига гармонических сигналов, заключающийся в том, что за время одного периода сигналов с известной частотой Я фиксируют для определения временных интервалов первый и второй моменты времени перехода первым сигналои уровня первого порогового напряжения, а также третий к четвертый моменты вреиени перехода вторым сигналом уровня второго порогового напряжения, о т л в ч в ю щ и й с я тем, что, с целью повыаеиыя точности л лл Глл л л 1Чл л с 08 И Ье-Ф) - с 08 Яа " - со 8 Я(ь 7) с 08 (д 9.3К9 совЯ(у бу) совЯь 9 - с 08(д(ь 1) + совам(19 ф( Сг)сОВяь ы сОВиьдч - сойяь-ь 1 - с 08 и.вдсовЯ(ю Й ) со 8 ЯЦ - с 08 Я(5 (.а) + с 08(ЗС 8+ . -с, а) 45 где Я - чвстота гармонических сигналов с - 0 - измеренные временные интер валы,Входные сигналы Й(С) .и ГВ(С)поступают на формирователи 1-4,которые срабатывают в моменты прохождения сигналами соответствующихуровней напряжений 0 - Уа, Импульсыс выходов формирователеЯ поступаютна блоки 5 и 6, в которых формируютЛ лсЯ импУльсы с ДлительностЯми с г - ь.,которые измеряются блоками 7 и 8,после чего поступают в микропроцессорный блок, осуществляющий расчетл линтервалови с 9 и расчет фазовогосдвига по формуле (6), Блок управления осуществляет установку исходныхсостояний блоков 7-9 и дает информацию об окончании измерения,Таким образом, способ позволяетповысить точность измерения фазовогосдвига гармонических сигналов, имеющих линейно изменяющиеся постоянныесоставляющие. измерения фазового сдвига гармонических сигналов с линейно изменяющейся постоянной составляющей, вводяттретий уровень порогового напряжения,больший первого уровня пороговогонапряжения, если в первый момент вре"мени первый сигнал нарастает, и меньшиЯ, если первый сигнал спадает,вводят четвертый уровень пороговогонапряжения, больший второго уровняпорогового напряжения, если в третиймомент времени второй сигнал нарастает, и меньший, если второЯ сигнал 15 спадает, фиксируют пятый и шестоймоменты времени перехода первым сигналом третьего уровня порогового напряжения и седьмой и восьмоЯ моментывремени перехода вторым сигналомчвтвертого уровня порогового напряжения, с помощью полученных восьмимоментов времени формируит временные интервллы: ь - между третьим илпервым моментами времени; с - между 25 пятым и первым иоментами времени;- между вторым и шестым моментамилвремени а - между вторым и первымлмоментами времени; ь - между седьмым и третьим моментами времени;- между четвертым и восьмым момен 6лтами времени, " между четвертыми третьим моментами времени, рассчил фтывают интеРвалы времени С я идо момента экстремума первого и второго сигналов:л л лЛ Сг а Л (8(и2+сЗ 9+вопределяют фазовый сдвиг по формуле1627996 Сост Редактор А,Огар Корректор Н.Ревск е Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага ЗаВНИИПИ тель И,МакаревЛ.Олийнык 38 Тираж 407 Под пис н оеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕРУ СССР113035) Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5