Способ определения сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями одинаковой частоты Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями одинаковой частоты при времени измерения, много меньшем периода колебаний.

Целью изобретения является сокращение времени измерения не менее чем на порядок по сравнению с периодом колебания.

На фиг. 1 представлен вьгоод формулы для tg vf (1 и 2 - измеряемое и опорное колебания; х, х и х, х, - смещения и скорости изменения смещений в измеряемом и опорном колебаниях в произвольный момент времени О; А и В - моменты перехода через нуль измеряемого и опорного колебаний). Сдвиг фаз Ч между ксзлебаниями 1 и 2 определяется фазовым интервалом АВ. Если принять за начальный момент времени О, то колебание 1 будет отставать по фазе на угол Ч , определяемый фазовым интервалом АО, а колебание 2 будет опережать по фазе на угол Vcj , определяемый фазовым интервалом ОВ. Так как АБ АО+ОВ, то

,.

(1)

Для Ч взят знак минус в соответствии с тем, что колебание 1 отстает по фазе. Для смещений х в колебаниях 1 и 2 можно написать выражения rA,sin(cJt-4 ,) (2) AjSin(vJt+Y),

где А и А - амплитуды обоих колебаний. Дпя скоростей изменения этих смещений можно использовать выражения

X

f oJ A,cos(u)) l Aj cosGJt+yJ

В момент времени О, принячальный , и

, sins ,

x,,j

X uJA COS4 ,

.jC08 f,

Разделив x на x и x

оба выражения Hajjj

, Ч

tg

,.

, полу- 50

(4)

(5)

Подставляя з| ачения Р и Ч в формулу tl) и использовав вырс1жение для суммы арктангенсов, получают окончательно

199792

il.

i-i (f)

oJX JXj

5 Ha фиг. 2 представлена схема устройства для реализации способа, кот.орая содержит идентичные преобразователи 3.1 и 3.2, преобразующие смещения колебаний в силу тока (в

10 случае колебаний напряжения таким

преобразователем может быть усилитель постоянного тока); калиброван ные омические резисторы 4.1 и 4.2, катушки 5.1 и 5.2 взаимоиндукции, изJ5 мерители 6.1 и 6.2 отношений, вычислительный блок 7.

Устройство работает следующим образом.

В преобразователях 3.1 и 3.2 сме20 щения колебаний х, х„ преобразуются в пропорциональную им силу тока. Этот ток протекает через цепь, состоящую из омического резистора 4,1 (или 4.2) и первичной обмотки катушки 5.1

25 (или 5.2) взаимоиндукции. Напряжение на омическом резисторе пропорционально силе тока, т.е. х(или х„), напряжение на зажимах вторичной обмотки катушки взаимоиндукции - про2Q изводной силе тока по времени,-т.е. х (или Xj). Оба эти напряжения поступают на два входа измерителя 6.1 (или 6.2) отношений, в который также вводится частота - . В измерителях 6.1 и 6.2 вырабатываются сигналы, равные отношениям uJ . Эти сигналы поступают на оба входа вычислительного блока 7, в котором производятся вычисления согласно формуле (6). Результат этих вычислений выводится на шкалу, отградуированную в значениях сдвига фаз.

35

40

Формула изобретения

Способ определения сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями одинаковой частоты, заключающийся в том, что измеряют смещение в измеряемом колебании, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения не менее чем на порядок по сравнению с периодом колебания, дополнительно измеряют смещение в опорном колебании и скорости изменения смещений в опорном и измеряемом колебаниях, смещения в обоих колебаниях и их скорости изменения измеряют в произвольный момент времени, а искомьм сдвиг tg vp определяют по формуле

21i 4- -25

X., Хг

1 - 1 ,

частота колебаний; смещения в опорном и измеряемом колебаниях; скорости изменения этих смещений.

Фиг.

Фиг.г

Составитель Н. Агеева редактор Т. Кугрьшева Техред О.Сопке Корректор В.Бутяга

Заказ 1319/53 Тираж 728Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .

Филиал П1Ш Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения сдвига фаз между двумя гармоническими колебаниями одинакО г вой частоты при времени измерения, много меньшем, чем период колебаний. Цель изобретения - сокращение времени измерения не менее чем на порядок по сравнению с периодом колебания. Способ предусматривает выполнение следующих операций;: измерение смещения в измеряемом колебании, дополнительное измерение смещения в опорном колебании и измерение скорости изменения смещения в опорном и измеряемом колебаниях. При этом измерение смещений в обоих колебаниях и их скоростей изменения производится в произвольный момент времени. Искомый сдвиг фаз определяется по формуле, приведенной в описании изобретения, где приводится также пример практической реализации предложенного способа. Ил. 2. S (Л со ;о о