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

&

ел -ч1

(Х

Изобретение относится к фазоиз-мерительной технике.

Известен способ измерения малых .фазовых сдвигов гармонических сигналов, основанный на интегрировании каждого из исследуемых сигналов на двух временных интервалах с помощью задатчика времени, при этом выделяют временной интервал, пропорциональный двойному фазовому сдвигу, путем задания начала и конца первого интервала интегрирования соответственно равным JF и Ti или

2

О и - .

а начало второго интервала W и 2 интегрирования равным -j-Ji или|-( Cl.J

однако способ недостаточно точен при измерении фазовых гармонических сигналов с постоянной составляющей.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения фазовых сдвигов гармонических сигналов путем преобразования сдвига фаз во временной интервал, при котором определяют временные интервалы между моментами достижения гармоническим сигнсшом первого заданного напряжения и вторым гармоническим сигналом второго заданного напряжения, определяют суммарное значение временных интервалов и по полученному результату судят о фазовом сдвиге гармонических сигналов С2. ,

Однако при использовании способа необходимо знать величину и полярность .постоянных составляющих измеряемых переменных напряжений, так как исходя из этого задается величина и полярность постоянных напряжений, с которыми сравнивается гармонические сигналы. Кроме того, данный способ измерения фазового сдвига является сложным из-за лормирования двух временных интервалов с последующим усреднением результата измерения суммарного временного интервала.

Цель изобретения - упрощение и повышение быстродействия при измерении.

Поставленная цель достигается тем. что,согласно способу измерения фазового сдвига гармонических сигналов путем пт еобразования Фазового сдвига во временной интервал, длительность которого определяется моментами достижения первым гармоническим сигналом величины первого , постоянного напряжения и вторым гармоническим сигналом величины второго постоянного напряжения, формирование постоянных напряжений производится выделением постоянных соста ляющих измеряемых гармонических сигналов путем их интегрирования с постоянной времени интегрирования значительно большей периода повторения, измеряемых гармонических сигналов ..

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для измерения фазового сдви. га гармонических сигналов/ на фиг.2временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит компараторы 1 и 2, первые входы .котор1ызс. соединены соответственно с выходами интеграторов 3 и 4, а выходы подключены к первому и второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, генере1тор б импульсов, инвертор 7,.подключенный к выходу Компаратора 1, элемент И 8, подключенный входом К выходам компаратора 1, элемента 5 и генератора 6, элемент И 9, входы которого подключены к выходам инвертора 7 и элемента 5, а выход соединен с обнуляющим входом счетчика 10, счетный вход которого соединён с выходом элемента И 8, первая и вторая входные шины 11 и 12 устройства подключены соответственно к вторым входам компараторов 1 и 2 и входам интеграторов 3 и 4.

Гармонические входные сигналы, по ступаю1чив на первую и вторую входные шины 11 и 12. интегрируются интеграторами 3 и 4 с постоянной времени, значительно превмиаюадей их период повторения, при этом выделяется постоянная составляю1.ч,ё1я входных гармонических сигналов (постоянные напряжений и и Uj приведены на фиг.2в

;иб.. . . с выделенными постоянными напряже ниями в компараторах 1 и 2 сравниваются измеряемые переменные напряжения: с постоянным напряжением 0 сигнал fi(-t), а с постоянным напряжением Uj - сигнал . В результате этого на выходе компараторов 1 и 2 формируются импульсные напряжения 4J и и 1фиг. 26, г) . Сдвиг фаз между этими импульсными напряжениями равен сдвигу фаз между измеряемыми гармоническими сигналами (t) и fj ()

Сдвиг фаз между двумя полученными импульсными напряжениями преобразуется в равный ему временной интервал (фиг. 2дГ с помощью элемента НСКЛЮЧАКЯЩЕ ИЛИ 5, напряжение логической единицы на выходе которого по является в те периоды времени, когда одно из импульсных напряжений на его входах равно логическому нулю. Эти импульсы подаются на один из входов элемента И 8, на другой вход которого подается импульсное напряжение Ц . На третий вход элемента 8 подается импульсное напряжение с генератора 6, частота которого во много раз больше длительноети измеряемого импульсного интервала t. В резул1 тате логического сложения импульсов ((иг. 2 б| , импуль са длительностью t (фиг.2 д) и импульсов с генератора б на выходе элемента И 8 формируются пачки импульсюв напряжения |(фиг. 2 ж), Час тота которых в. раза меньше первоначально сформированных импульсов такой же длительности (Аиг.2 . КолиЧ:ество импульсов в пачке. котор П1 опорционально сдвигу Лаз между сформированными импульсными на1 ряжениями и и Ug. а следовательно, и сдвигу фаз между измеряемые гармоническими сигналами f(t) и f () измеряется счетчиком 10. В промежутках между пачками импульсов счетчик 10 сбрасывается импульсами 1ФИГ.2 3jt cфop шpoвaнными с помощью элемента И 9 путем логического сложения проинвертированного инвертором 7 импульса u;J (фиг, 2 е))и импульса, пропорционального сдвигу Лаз гармонических сигналов У (фиг. 2 д ). Таким образом, применение изобретения позволяет упростить способ измерения фазового сдвиг гармонических сигналов и ускорить.процесс измерения фазовых сдвигов, так как постоянные напряжения, с которыми сравниваются измеряемУге гармонические сигналы, всегда находятся в зоне величины измеряемых сигналов.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ путем Йреобразования фазового сдвига во временной интервал, длительность Которого определяется моментами достижения первым гармоническим сигналом величины первого постоянного напряжения и вторым гармоническим сигналом величины второго постоянноЪо напряжений; отличаищ и и с я тем. что, с целью упрощения иповышения быстродействия при измерении, формирование постоянных напряжений производится выделением постоянных составляющих изглеряемых гармонических сигналов путем их интегрирования с постоянной времени интегрирования, значительно большей периода повторения измеряеквлх гармонических сигналов .