Способ измерения фазовых сдвигов при наложении двух гармонических сигналов с неизвестными частотами и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее сумматор и вычитатель, первые входы которых соединены с шиной первого сигнала, а вторые входы - с шиной второго входного сигнала, выход сумматора соединен с входом фазовращателя, первый выход первого блока экстремума и выход первого блока выборки и хранения соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя, отличающееся тем, что, с целью повыи ения быстродействия, в него введены второй блок экстремума и второй блок выборки и хранения.

причем выход вычитателя соединен с входами первого блока выборки и хранения и второго блока экстремума, первый выход которого соединен с третьим входом вычислителя, а второй выход - с управляющим входом второго блока выборки и .хранения, выход которого соединен с четвертым входом вычислителя, выход фазовращателя соединен с входами второго блока выборки и хранения и первого блока экстремума, второй выход которого соединен с управлякицим входом первого блока выборки и хранения.

1. Способ измерения фазовых .сдвигов при наложении двух гармонических сигналов с неизвестными частотами, основанный на формировании суммарного и разностного сигнгшов, сдвиге суммарного сигнала на четверть периода, отличающийся тем. что, с целью повышения быстродействия, определяют значения максимумов разностного и суммарного сдвинутых сигналов, значение разностного сигнала в момент максимума сдвинутого суммарного сигнала и значение сдвинутого суммарного сигнала в момент максимума разностного сигнала, фазовые сдвиги находят из соотношения V - 2arcta Up(tV) , Г 2arctg ,, -и,,( где Vi,i - измеряеА«1е фазовые сдвиги; t и - моменты времени, при которых разностный сигнал имеет локальные максимумы;Q моменты времени, при кото- 8 9 ги рых разностный суммарный сиг нал имеет локальные максимума; Up(t) и Uj.j.(t) - разностный и сдвинутый суммерный сигналы соответст- с венно. 4 4 САЭ

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова но для измерения фазовых сдвигов дв сигналов . Известен способ, основанный на предварительной фильтрации и последующем измерении фазовых сдвигов между двумя гармоническими сигналам Устройство для осуществления способ содержит четыре фильтра, входы кото рых попарно соединены с шинами вход ного сигнала, и два фазометра, входы которых подключены к выходам фил тров 1 . Недостатком способа и устройства является их низкое быстродействие. Известен способ, основанный на формировании суммарных и разностных .сигналов, сдвига суммарного си нала на четверть периода, детектирование разностного сигнала, опреде ление значения и момента максимума разностного сигнала, в момент максимума разностного сигнала определяют знак разностного и сдвинутого суммарного сигнала и запоминают значение продетектированного сдвинутого суммарного разностного сигнала, по полученным величинам вычисляют значения фазовых сдвигов. Устройство для осуществления способа содержит сумматор и вычитатель, первые входы которых соединены с шиной первогосигнала, вторые входы с шиной второго сиг наш а, выход сумматора соединен через первый детектор и блок выборки и хранения с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с первым выходом блока экстремума, вход которого соединен через второй детектор с выкодо вычитателя и первым входом первого блока полярности, выход которого сое динен с третьим входом вычислителя, четвертый вход которого соединен с выходом второго блока полярности, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока экстремумов и упpaвляющи lи входами блока выборки и хр анения и первого блока полярности 2. Недостатком известных способа и устройства является их низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия , Поставленная цель достигается тем, что при способе, основанном на формировании суммарного и разностного сигналов, сдвиге суммарного сигнала на четверть периода, определяют значения максимумов разностного и суммарного сдвинутых сигналов, значение разностного сигнала в момент .1аксимума сдвинутого суммарного сигнала и значение сдвинутого суммарного сигнала в момент максимума разностного сигнала, фазовые сдвиги находят из соотношения V - 2arcta Up(ti,.) V Ucc(t;,,) - Uect) V,2 - измepяe иe фазовые сдвиги; где t- моменты времени, при котоt и рых разностный сигнал имеет локальные максимумы; моменты времени, при которых сдвинутый суммарный сигнал имеет локальные максимумы;Up(t) Ucc(t) разностный и сдвинутый суммарный сигналы соответственно. Кроме того, в устройство, содержащее сумматор и вычитатель, первые входы которых соединены с шиной первого сигнала, а вторые входы - с шиной второго входного сигнала, выход сумматора соединен с входом фазовращателя, первый выход первого блока экстремума и выход первого бло ка выборки и хранения соединень; соот ветственно с первым и вторым входами вычислителя, введены второй блок экстремума и второй блок выборки и хранения, причем выход вычитателя соединен с входами первого блока выборки и хранения и второго блока экс ремума, первый выход которого соедииен стретьим входом -вычислителя, а второй выход - с управляющим входом второго блока выборки и хранения, выход которого соединен с четвертым входом вычислителя, выход фаэовращател я соединен с входами второго бло ка выборки и хранения и первого блока экстремума, второй выход которого соединен с управляющим входом перйого блока выборки и хранения. На фиг. 1 приведены временные ди граммы, поясняющие способ; на фих. 2 - блок-схема устройства. Сформированные разностный Up(t) и сдвинутый суммарный U(,(t) сигналы подают на отклоняющие пластины осциллографа по осям У и X соответствен но. В результате под действием пода ных сигналов луч перемешается по экрану ЭЛТ, высвечивая параллелогра ABCD (фиг. 1), углы наклона сторон которого соответствуют измеряемым разностям фаз V. и v . Локальные экстремумы разностного сигнала лежат на сторонах АС BD., локальные экстремумы сдвинутог суммарного сигнала Utt, (t) - на сторонах АВ и CD. Из геометрических построений вид но, что угол наклона любой из сторо может быть определен по отрезку это стороны с известными координатами Концов этого отрезка. В итоге имеем V - 7.rt-r, - Up(t ) VT - 2arctgit 1 - U it i - cc ( 1 I- Cc « 7 ) Up (tMrJifJtVLV 2arctg- . и (- -2 UpCt;,). и Uj,(t;) соответствуют к ординатам У и X точки С. Up(t/) и U cCt-,) - координатам У и X точки А, UpCt) и Uc(tj) - координатам то ки В , Uptt ) и Utc(t2) - координатам точки А, Предлагаемый способ позволяет определить исходные для расчета вешичины и вычислить по ним искомые фазовые сдвиги без осциллографа. Устройство для осуществления способа содержит вычитатель 1, сумматор 2, первые входы которых соединены с шиной первого входного сигнала, а вторые входы - с шиной второго входного сигнала, выход cyNiMaTopa 2 соединен с входом фазовращателя 3, первые выходы блока 4 экстремума и блока 5 выборки и хранения соединены соответственно с первым и. вторым входами вычислителя 6, выход вычитателя 1 соединен с входами блока 5 и блока 7 экстремума, первый выход которого соединен с третьим входом вычислителя 6, а второй выход - с управляющим входом блока 8 выборки и хра- Яения, выход которого соединен с четвертым входом вычислителя б, выход фазовращателя 3 соединен с входами блока 8 и блока 4, второй выход которого соединен с управляющим входом блока 5, Устройство работает следующим образом. Из входных сигналов U(t) и U2(t) вычитатель 1 и сумматор 2 формируют разностный Up (t) и суммарный U(.c(t) сигналы. Затем суммарный сигнал сдвигают фазовращателем 3 на ji/2((t)) . Фазовращатель настроен на постоянный сдвиг во всей полосе частот. Блоки 4 и 7 экстаемумов определяют моменты появления локальных максимумов t и f на разностном сигнале, t и сдвинутом суммарном сигнале, и фиксируют значения локальных максимумов Up(tVr Цp(t)и ), ,). в моменты времени t и t блоки экстремумов выдают разрешающие сигналы на блоки 5 и 8, которые фиксируют значения входных сигналов UpCt), Up(tj) (t;), U(t;). Полученные значения Ucc (tp , U р ) , ,Up(t. и UpCtjj) передаются в вычислитель 6, который вычисляет выражение4- Up(ti,2i - Up(t4i:) iarctg rr :-гт ft (t- t и cc Vti I - и cc t ,2) И результаты выдает на выходы, являющиеся выходами устройства. Изобретение позволяет повысить быстродействие способа и устройства.