Способ измерения сдвига фаз Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

1236386

Изобретение относится к способам Усредненное измеренное значение измерения сдвига фаз двух гармони- сдвига фаз при этом будет равно

М

10

ческих сигналов одной частоты.

Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига фаз путем пре- s образования основной погрешности измерения фазовых сдвигов в случайную погрешность с. нулевым математическим ожиданием, усредняемую при последующей обработке. Преобразование производится за счет введения случайных до-попнительных фазовых сдвигов в отдельных измерениях.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг.2 - блок-суе- ма блока управления.

Устройство (фкг,1) содержит фазовращатель 15 двухканальный фазометр 2j блок 3 усреднения и коррекции и 20 блок 4 управления, включающий (фиг.2) генератор 5 случайных чисел, циф- роаналоговый преобразователь 6, измеритель 7 частоты и масштабирующий усилитель 8.

При этом первый вход устройства через фазовращатель 1 подключен к первому входу фазометра 2,выход которого соединен с первым входом блока 3 усреднения и коррекции. Второй вход устройства подключен к второму входу фазометра 2 и через блок 4 управления подключен к второму входу блока 3 усреднения и коррекции.Второй выход блока 4 управления соединен с вторым входом фазовращателя 1.

Измерения по предлагаемому способу выполняется следующим образом.

С блока 4,управления выдаются сигналы управления на фазовращатель 1, задающие известные фазовые сдвиги -f J , вводимые в один из каналов фазометра 2, Информация о вводимых фазовых сдвигах также подается на блок 3 усреднения и коррекции. Фазометр 2 измеряет суммарное значение сдвига фаз f. - %, „ , где измеряемый сдвиг фаз.

Ч

ИЭМ

г - IW

-If .

М ® 1 М Так как дополнительно вводимые в каждом цикле сдвиги фаз известны,вт рое слагаемое может быть исключено из результата измерения.

Значения основной погрешности из мерения в каждом цикле измерения случайны и в силу периодичности зависимости этой погрешности 5 от измеряемого сдвига фаз их средне

М

д У,

-Hi )/М при достаточ

значение( i -- 1

но большом М стремится к нулю. В результате эта погрешность практически исключается из измеренных зна чений сдвига фаз.

Период основной погрешности при синусоидальном характере ее измене ния равен 360°, что и определяет ма симальные пределы изменения вводимы с помощью фазовращателя 1 фазовых сдвигов.

Блок управления (фиг.2) работает

30 следующим образом.

Генерируемые случайные числа с помощью Е(А11 6 преобразуются в напря жение, умножаемое в усилителе 8 на масштабный коэффициент, задавае35 мый измерителем частоты 7. ВыхЪдное напряжение усилителя 8 управляет фа зовращателем 1. Возможна также цифровая реализация блока 4 управления ОстатО Чная основная погрешность

40 в данном способе измерения связана с конечным числом циклов измерения (усреднения), степенью асимметрии кривой зависимости основной погрешности от измеряемого сдвига фаз

45 (называемой также фазовой характеристикой фазометра), степенью слу- чайнос 1 и вводимых фазовых сдвигов и точностью их задания. Также должн быть обеспечена хорошая развязка

Измеренное значение сдвига фаз в каждом цикле измерения м содержит основную погрешность , зависящую от измеряемого сдвига фаз

Ч. Ч , - ч . -ч- . ; Ч t; I iM I ci 1 вх

-( - л Ч

jon,i осн.

Результаты отдельных измерений поступают на блок 3 усреднения и кор- , где они усредняются за М циклов измерения.

Ч

ИЭМ

-If .

М ® 1 М Так как дополнительно вводимые в каждом цикле сдвиги фаз известны,второе слагаемое может быть исключено из результата измерения.

Значения основной погрешности измерения в каждом цикле измерения случайны и в силу периодичности зависимости этой погрешности от измеряемого сдвига фаз их среднее

0

М

д У,

-Hi )/М при достаточзначение( i -- 1

но большом М стремится к нулю. В результате эта погрешность практически исключается из измеренных значений сдвига фаз.

Период основной погрешности при синусоидальном характере ее измене- ния равен 360°, что и определяет максимальные пределы изменения вводимых с помощью фазовращателя 1 фазовых сдвигов.

Блок управления (фиг.2) работает

0 следующим образом.

Генерируемые случайные числа с помощью Е(А11 6 преобразуются в напряжение, умножаемое в усилителе 8 на масштабный коэффициент, задавае5 мый измерителем частоты 7. ВыхЪдное напряжение усилителя 8 управляет фазовращателем 1. Возможна также цифровая реализация блока 4 управления. ОстатО Чная основная погрешность

0 в данном способе измерения связана с конечным числом циклов измерения (усреднения), степенью асимметрии кривой зависимости основной погрешности от измеряемого сдвига фаз

5 (называемой также фазовой характеристикой фазометра), степенью слу- чайнос 1 и вводимых фазовых сдвигов и точностью их задания. Также должна быть обеспечена хорошая развязка

0 между входами устройства.

В современных цифровых фазометрах зависимость основной погрешности от сдвига фаз носит сложный быстро- изменяющийся характер в отличие от 5 просте ппих аналоговых фазометров,где она практически не отличается от синусоидальной функции. Это связано со сложным характером взаимовлияния

каналов, наличием быстроизменяющихся импульсных сигналов и т.д. Все это улучшает условия усреднения основной погрешности при использовании данного способа измерения; позволяет уменьшить диапазон изменения вводимых фазовых сдвигов.

Формула- изобретения

Способ измерения сдвига фаз, заключающийся в том, что измеряют вре

Составитель В. Шубин Редактор С. Патрушева Техред Г.Гербер Корректор Е. Сирохман

3085/47

Тираж 728 Подписное 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

менной сдвиг двух сигналов одинаковой частоты и усредняют результаты отдельных измерений, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения среднего зна- чения фазового сдвига, при каждом отдельном измерении осуществляют случайное изменение фазы сигнала в одном из каналов на известную величину, которую вычитают из результата измерения.

8

-

Изобретение относится к способам измерения сдвига фаз двух гармо7 ч нических сигналов одной частоты. Цель изобретения - повьшение точности измерения сдвига фаз. Устройство; реализующее способ измерения, содержит фазовращатель 1, двухканальный фазометр 2, блок 3 усреднения и коррекции, блок 4 управления. Способ содерзшт операции преобразования основной погрешности измерения фазовых сдвигов в случайную погрешность с нулевым математическим ожиданием,усредняемую при последующей обработке. Преобразование осуществляется за счет введения случайных дополнительных фазовых сдвигов в отдельных измерениях. В описании приведена струю турная схема блока 4 управления.2 ил о (/) J Ю оо О5 со оо а фиг. /