Способ определения разности фаз между гармоническими сигналами инфранизкой частоты Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к области фаэометрии и инфранизкочастотных синалов и предназначено для измерения запаздьгоания одного гармонического сигнала относительно другого в элементах электронной техники при переходных режимах, а также-для иссле-. дований диэлектрическр х, механических, теплофизических и др. свойств материалов на инфранизких частотах при изменяющихся средних уровнях гармонических-сигналов.

Цель изобретения - повышение точности при монотонно смещающихся средних у ювнях входных сигналов ,

На фиго показаны временные диаг раммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг.2 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Исследуемые сигналы, представляющие собой гармонические сигналы с изменяющимися средними уровнями (фиг.), аналитически могут быть записаны в виде

и- (t) С (t)+A. sin(wt+f)

()

Ug(t) С j(t)+A2sin(ut+fi),

где АН и AS, и fa постоянные, а С;, (t) и Сг (t) - монотонно изменяющиеся за время измерения величины.

Иэ уравнений (Ij) можно легко най ти для каждого из исследуемых сигналов по три ближайших друг к другу момента t/, t/ , t/,, t( , tl в которые данные напряжения переходят через свои уровни сравнения (фиг,) а следовательно, и соответствующие этим моментам полные фазы гармонических сигналов.

Зная полные фазы, модно определить и значения разности фаз по формулам

(1r.itJfS .

Ц). |p(t..T5).

1

4

---.(,},:

где 4Й 21Г/Т; fa-H -i ; S s -.

Таким образом, для определения разности фаз между гармоническими сигналами, средние уровни которых изменяются со временем, необходимо знать не только длительности вре12

г

), .

396241

менных интервалов, но и значения величин S и г. . зависящих от амплитуд этих сигналов и скоростей . изменения уровней. Так как опреде5 лить значения величин S vi S при произвольном монотонном изменении средних уровней невозможно, то расчет разности фаз по длительностям временных, интервалов приводит

10 к ошибке Л4( S /ф. Ошибку можно уменьшить, проводя вычисление разности фаз по длительности не двух, а трех временных интервалов, так как при монотонном изменении

ts средних уро1зней S и5 имеют проти- воположные знаки и компенсируют (частично или даже полностью) друг друга.

Устройство для осуществления

20 предлагаемого способа состоит из усилителей-ограничителей 1 и 2.с активными фильтрами 4-го порядка, компараторов 3 и 4 и трех частотомеров 5-7 типа 43-54, содержащих блоки

25 измерения интервалов времени.Усили- тепи-ограничители с активными фильт-. рами 4-го порядка позроляют повысить крутизну исследуемых-сигналов U (t) и (t) и уменьшить влияние высоко30 частотной помехи на работу компар а- торов. Компараторы вырабатьгаают прямоугольные напряжения, фронты и спады которых совпадают по времени с моментами переходов исследуемых

,, сигналов U,(t) и U.Ct) через уровни сравнения v и V соответственно ii Прямоугольное напряжения с компарато ров поступают на входы встроенных в частотомеры блоков измерения тер;валов времени. Два частотомера 5 и 7 измеряют временные интервалы Ц и ТГг между положительными перепадами (фронтами) прямоугольных напряжений с вькодов компараторов, а третий час,f тотомер 6 - между отрицательными переперепадами (спадами) Tj .

В начале импульс Запуск подается оператором только на частотомер 5, что приводит его в состояние

50 готовности к измерению, в то время как два других частотомера пока не могут реагиробать на сигналы, поступающие на их входы. После того, как частотомер 5 начнет измерение, им55 пульс Запуск подается оператором на два других частотомера, в результате чего они приводятся в состоят ние5 подготовленное к измерениям.

31

После того, как измерены длительности всех т.рех временных интервалов, т.е. все три частотомера закончат счет, можно проводить новые измерения. При этом разность фаз рассчитывается по формуле

,|). гП

Предлагаемый способ позволяет определить разность фаз, не дожидаясь установления стационарного процесса (при переходных режимах, и не только сократить время эксперимента, но и повысить точность определения фазовых сдвигов между опорным и исследуемым сигналами.

Формула изобретения

Способ определения разности фаз между гармоническими сигналами

62А4

инфранизкой частоты, заключающийся в том, что измеряют длительности двух временных инте рвалов, сформированных в моменты между перехода- ми сигналов, заданных для каждого из уровней, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при монотонно смещающихся средних уровнях входных сигналов, измеряют период сигнала, формируют и измеряют длительности трех начинающихся друг за другом временных интервалов Т,г. и f-i между моментами переходов текущих значений сигналов от минимума до максимума, от максимума до - минимума и снова от минимума до максимума установленных ранее уровней, а разность f фаз этих сигналов рассчитьшают по формуле

. Г 4 Т

р

2Г.

f при Of Const и С const

Изобретение относится к.фазо- метрии инфранизкочастотных сигналов и предназначено для измерения запаз- дьшания одного гармонического сиг-°- нала относительно другого в элементах электронной техники при переходных режимах, а также для исследований диэлектрических, механических и теплофизических и других свойств материалов на инфранизких частотах при изменяющихся средних уровнях гармонических сигналов. Цель изобретения - повышение точности определения разности фаз. Способ -заключается в том, что при моно- тонно смещающихся средних уровнях входных сигналов измеряют период сигнала, формируют и измеряют длительности трех начинающихся друг за другом временных интервалов «Сг 3 .между моментами переходов текущих значений сигналов от минимума до максимума, от максимума до и снова от минимума до максимума установленных ранее уровней, а разность фаз этих сигналов рассчитьта- ют по формуле, приведенной в описании изобретения. Устройство для реализации способа состоит из 2 .ус1ти- телей-ограничителей с активными фильтрами 4-го порядка I и 2, компараторов 3 и 4, трех частотомеров 5, 6 и 7, содержащих блоки измерения интервалов времени. Способ позволяет определить разность фаз при переходных режимах, сократить время эксперимента, повысить точность определения фазовых сдвигов между опорным и ис- следуемь м сигналами. 2 ил. I Jpnt/CK S (Л Ю СО ;о 05 го

Редактор Л.Гратилло

Фиг. /

Составитель В.Шубин Техред гМ.Ходанич Корректор Е.Рошко

Заказ 3391/45 . Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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