Способ измерения сдвига фаз двух сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения фазового сдвига между двумя сигналами и может быть использовано р цифровых фазометрах.

Целью изобретения является повьшге- ние точности измерения фазового сдвига за счет проведения анализа взаимного временногр расположения сигналов

На фиг. приведены временные диаграммы, поясняющие способ измерения сдвига фаз двух сигналов; на фиг. 2 - схема устройства для измерения сдвига фаз двух сигналов.

Устройство (фиг.2) содержит первый формирователь 1, второй формирователь 2, первый триггер 3, второй триггер 4 третий триггер 5, причем выход первого соединен с входом второго триггера счетчик 6, первым входом соединенный ,с выходом первого ключа 7, а вторым входом первого триггера, второй ключ 8, генератор 9, первым выходом соединенный с первым входом элемента 10 совпадений, четвертый триггер JI, выходом соединенный с вторым входом элемента 10 совпадений, третий вход которого соединен с инверсньп- выходом третьего триггера, а выход с третьим входом счетчика, третий ключ 12, входы которого соединены с прямым выходом третьего триггера, инверс ным выходом четвертого триггера, первым выходом генератора, а выход с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, входами соединенного с выходом первого триггера, инверсным выходом второго триггера, вторым выходом генератора, первые и вторые входы второго, третьего и четвертого триггеров соединены, выходы первого и второго формирователей соединены с С-входами первого и второго триггеров, соединенных через первый инвертор 13 и второй инвертор 14 с С-входами третьего и четвертого триггеров, соответственно.

На фиг. 1 показаны; первый входной сигнал (кривая 1), второй входной сигнал (кривая 2);Пщ и .- пороговые напряжения соответственно первого и второго усилителей-ограничителей - формирователей 1 и 2,

При пороговых напряжениях близких к нулю синусоидальные сигналы как правило, используемые в фазометрии, можно для наглядности заменить треугольники без нарушения строгости в

0

5

s

рассуждениях. Все сказанное в зтом случае будет справедливо и для синусоидальных сигналов.

Измерение интервалов времени-про- .изводится, начиная с момента времени tj и кончается в момент t , когда напряжения входных сигналов по величине равны соответствующим пороговым напряжениям формирователей. Затем производится измерение интервала времени, начиная с момента tg и кончая моментом tg , когда значения входных сигналов равны соответствующим пороговым напряжениям.

Если временное расположение моментов перехода входными напряжениями соответствующих пороговых напряжений в обоих направлениях совпадают, точный результат измерения принимается равным полусумме результатов промежуточных измерений, в противном случае полуразности:

tvt ,(t г 2

Очевид,но, что для симметричных относительно экстремумов сигналов справедливо следуюа1ее выражение:

t -2

т.е. результат соответствует более точному сдвигу фаз входных сигналов.

Устройство работает следующим образом.

При приходе импульса запуска на выходы триггера 3 и счетчика 6 триггер 3 переходит в нулевое состояние и обнуляет триггеры 4, 5 и II, одновременно обнуляется счетчик 6.

Формирователи 1 и 2 формируют на выходах меандры, логические единицы которьпс соответствуют превышению входньпс сигналов пороговых напряжений формирователей 1 и 2.

При появлении на С-входе триггера 3 положительного перепада напря- жения триггер 3 переходит в единичное состояние и на счетчик 6 через к.псючи 8 и 7 поступают импульсы с генератора 9.

При появлении на С-входе триггера 4 положительного перепада напряжения он переходит в единичное состояние и блокирует прохо дение импульсов через ключ 8 на счетчик 6. Таким обра

3

зон, производится первое измерение сдвига фаз входных сигналов.

Второе измерение производится следующим образом.

В зависимости от того, на выходе какого формирователя раньше появляется отрицательный перепад напряжения срабатьшает один из триггеров 5 или 11 , открьтая прохождение импульсов на сзтмирующий или вычитающий входы счетчика 6. Запрет на прохождение импульсов появляется с появлением второго от{1ицательного перепада на выходах формирователей.

Таким образом, производится второе измерение и окончательное вычисление сдвига фаз входных сигналов. В конце измерения все триггеры находятся в единичном состоянии, пока не прийдет следующий импульс запуска.

Генератор 9 генерирует парафазные последовательности импульсов, не перекрывающихся во времени.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют производить измерение фазового сдвига двух сигналов, причем результат измерения, в отличие от известного способа не зависит от амплитуд входных сигналов и пороговых напряжений формирователей. Это позволяет производить измерения с большей точностью.

Формула из.обретения

1. Способ измерения сдвига фаз двух сигналов, заключающийся в том, что формируют прямоугольные импульсы в моменты превышения входными сигналами устанавливаемых постоянных уровней напряжения, на которых выделяют и измеряют несовпадающие по длительности части импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличе26329

ния точности измерения, фиксируют моменты переходов сигналов через устанавливаемые постоянные уровни напряжения, анализируют взаимное временное г расположение фронтов прямоугольных импульсов, которое учитывают при измерениях.

I

2. Устройство для измерения сдви10 га фаз двух сигналов, содержащее первый и второй формирователи, первый, второй, третий триггеры, причем выход первого соединен с D-входом вто- . рого триггера, счетчик, первым входом

15 соединенный с выходом первого ключа, а вторым выходом с R-входом первого триггера, второй ключ, генератор, первым выходом соединенный с первым входом элемента совпадений, о т л и2Q чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены четвертый триггер, прямым выходом соединенный с вторым входом элемента совпадений, третий вход ко25 торого соединен с инверсным выходом третьего триггера, а выход - с третьим входом счетчика, третий ключ, входы которого соединены с прямым выходом третьего триггера, инверсным выходом четвертого триггера, первым выходом генератора, а выход - с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, входами соединенного с прямым выходом первого триггера, инверсным

35 выходом второго триггера, вторым выходом генератора, D- и R-входы второго, третьего и четвертого триггеров соединены, выходы первого и второго формирователей соединены с С40 входами первого и второго триггеров, соединенных через инверторы с С-вхо- дами третьего и четвертого триггеров соответственно.

30

nopZ

t noflJ

tst Щ

Z

t« is

.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть, использовано в цифровых фазометрах. Цель изобретения - повышение точности измерения фазового сдвига. Формирование прямоугольных импульсов проводят в фиксированные моменты превьпдения входными сигналами устанавливаемых постоянных уровней напряжения. Выделяют и измеряют несовпадающие по длительности части импульсов и анализиругот взаимное временное расположение фронтов прямоугольных импульсов, которое учитывается при измерениях. Устройство, реализующее способ, содержит формирователи 1 и 2, триггеры 3, 4, 5 и 11. счетчик 6, 7, 8 и 12, генератор 9, элемент 10 совпадения и инверторы 13 и 14. Предложенные способ и устройство позволяют производить измерение фазового сдвига двух сигналов, причем результат измерения не зависит от амплитуды входных сигналов и пороговых напряжений формирователей. 2 с.п. ф-лы. 2 ил. с S С tc к; а ее К Фнг.2

Редактор Р.Пицика

Составитель В,Шубин Техред Л.Олейник

2125/42

Тираж 728Родписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор М.Максимипшнец