Способ измерения фазового сдвига Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

У1 ел

со Изобретение относится к измерительной технике. По основному авт.св. 748274 узвед ен способ измерения фазового сдвига, основанный на формировании двух последовательностей коротких импульсов, соответствующих моментам перехода входных сигналов через нулевой уровень, и последующем формировании прямоугольных сигналов так, чтобы начгшо одного из прямоугольных сигналов соответствовало нечетному импульсу первой последов ательности коротких импульсрв, конец - четному импульсу второй после довательности коротких импульсов, начало второго прямоугольного сигнала - нечетному импульсу второй последовательности коротких импульсов, а конец - четному импульсу пер вой последовательности коротких импульсов, длительности сформированны прямоугольных сигналов равны соответственно t+су , где с 1/2 периода исследуемых процессов; ( - измеряемый фазовый сдвиг между сигналами ij . Недостатком известного способа является низкая точность измерения фазового сдвига при наличии помех. Целью изобретения является повыш ние точности измерения фазового сдв га. . Цель достигается тем, что соглас но способу измерения фазового сдвиг основанному на формировании двух по ледовательностей коротких импульсов соответствующих моментам перехода входных сигналов через нулевой уровень , с последующим формированием двух последовательностей прямоуголь нык сигналов так, что начала прямоугольных сигналов .первой последовательности совпадают с нечетными импульсами первой последовательности коротких импульсов, а концы - с чет ными импульсами второй последовател ности коротких импульсов, начала прямоугольных сигналов второй после довательности - с нечетными импульсами второй последовательности коротких импульсов, а концы - с четны ми импульсами первой последовательности коротких импульсов, при этом длительности сформированных прямоугольных сигналов равны соответстве но для первой и второй последовательности i 4tf Иб-( , где -1/2 пе риода входного сигнала f (f - измеряе мый фазовый сдвиг, устанавливают , 3, 4, 5, ..., п+1 дополнительных уровней |Jn , в моменты совпадения с которыми второго входного сиг нала формируют п последовательносте коротких импульсов, с помощью каждо из которых формируют соответствующу первую и вторую последовательности прямоугольных .сигналов, начала кото рых при Uf,0 совпадают с нечетными, а при UfjcO - с четными импульсами первой последовательности коротких импульсов, концы прямоугольных сигналов первой последовательности прямоугольных сигналов совпадают с нечетными импульсами соответствующей последовательности коротких импульсов, а второй последовательности с четными импульсами той же последовательности коротких импульсов, при этом разность фаз вычисляют как среднее арифметическое значение. Сущность решения заключается в том, что при измерении фазового сдвига на каждом, периоде входного сигнала используется информация не только о моментах пересечения входными сигналами нулевого уровня, но также и дополнительная информация о моментах пересечения входными сигналами п фиксированных уровней. Таким образом, на каждом периоде производится неодно или два, а (п-И) измерение интервалов времени, пропорциональных и 3 меря емому фаз ов ому.сдвигу. . На чертеже изображены временные диаграммы, иллюстрирующие способ измерения фазового сдвига. На временной диаграмме а изображен первый и второй и2 (i) входные сигналы, ка диаграммах Ь и Ь соответственно первая и вторая последовательность коротких импульсов Ькц), на временной диаграмме i 1-ая дополнительная последовательность коротких импульсов ДПКЙ, соответствующая фиксированному уровню и; О, на диаграмме g представлена j-ая ДПКИ, соответствующая фиксированному уровню . На диаграммах е и ж изображены соответственно первые и вторые прямоугольные сигналы (ПС), соответствующие , а на диаrpaNa-iax и U - первые и вторые ПС, соответствующие Uj . Выбор п фиксированных уровней U; (2 и +1) в общем случае может производиться произвольным образом, важно лишь то, чтобы второй входной сигнал пересекал все эти п фиксированных уровней. В.каждом периоде для снижения влияния помех производят усреднение по полученным п+1 измерениям. Если второй входной Сигнал не пересек k фиксированных уровней, то при определении (1/ необходимо делать усреднение по пересеченным n-k +1 фиксированным уровням. Для простоты дальнейших расчетов выберем равномерный шаг между соседними фиксированными уровнями, т.е.. iU (Un-U,)/ii . В этом случае значения фиксированных уровней увеличи-. ваются от U7 шагом дУ . Обозначим через 1.ц длительность первого прямоугольного сигнала, а через 1;j; - длительность второго пря моугольного сигнала, причем эти сиг налы получены при использовании информации о пересечении вторым входным сигналом фиксированного уровня О; . Тогда л л Т .-,л iH2x где Jy - интервал времени, пропорци ональный измеряемому фазов му сдвигуf Т - период исследуемых сигнало (f - измеряемый фазовый сдвиг, выраженный в радианах. Отсюда следует, что фазовый сдви измеренный при использовании информации о пересечении только i-ro фи сированного уровня- 1завен :,„ .н i После усреднения полученных за один период измерений, имеем in Xt. (Я- . n + где Cfo - фазовый сдвиг, полученный обычным способом, т.е. по моментам пересечения входным сигналом нулево го уровня, т.е.и,. При использовании п+1 фиксированных уровней удается снизить влияние шумов на точность измерения фазы примерно в п+1 /2раз. Кроме того, способ позволяет измерять фазовые сдвиги не только между синусоидальными сэсгналами, но также и между другими сигналами, в которых каждая первая и третья четверть сигнала симметрична соответственно второй и четвертой четверти -периода сигнала, т,е. может производиться измерение фазового сдвига между, например, треугольным и синусоидальным сигналами. Следует отметить, что требования к временной стабильности фиксированных уровней значительно ниже, чем к стабильности нулевого уровня. На точность измерения фазового сдвига оказывается только изменение Uv за время периода входных сигналов и не сказывается изменение U; от периода к периоду. Таким образом, данный способ позоляет увеличить .точность измерения азового сдвига втГ(п+Т) /2 раз, где - число сформированных дополнительых последовательностей коротких имульсов, а фазовый сдвиг может И:змеяться в диапазоне от нуля до-360

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА ПО авт. ев., 748274, отличающий с я тем, что, с це, лью првшения точности измерения, устанааливают , 3,4,5,о.., п+1 дополнительных уровней (J , в моменты совпадения с которыми второго входного сигнала формируют п по следовательЦостей KOpoTKHjT импульсов, с помощью каждой из котор х формируют соответствующую первую и Ht вторую последовательности пря лоугольных сигналоз, начала котоjpHBc при UijV О совпадают с нечет ньпли, а при Uy,0 - с четньи«ш импульсами первой последовательности коротких импульсов, концы прямоугольных сигна,лов первой последовательности, прямоугольных сигналов совпадают с нечетными импульсами соответствующей последовательности коротких импульсов, а второй последовательности с четными импульсами той же последовательности коротких импульсов, при j этомразность фаз вычисляют как среднее арифметическое значение.