Способ измерения фазы сигналов Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

(21)4082977/24-21

(22)05,05.86

(46) 15.01.88. Бюл. № 2

(71)Главная геофизическая обсерватория им. А.Е. Воейкова

(72)B.C. Снегуров

(53)621.317.77(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 651268, кл. G 01 R 25/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 462145, кл. G 01 R 25/00, 1973.

(54)СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛОВ

(57)Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов гармонических составляющих широкополосных сигналов, в

частности для исследования фазовых спектров электрома гнитного излучения как искусственного, так и естественного происхождения в диапазоне низ- них частот. Целью изобретения является повьшение быстродействия при измерениях фазы гармонических составляющих широкополосных сигналов. Эффективность предложенного способа заключается в возможности одновременного измерения сдвига фазы по п гармоническим составляющим широкополосного сигнала при времени измерения и записи информации о фазовых характеристиках гармонических составляющих в сверхдлинноволновом диапазоне за короткое время. 1 ил.

i

(Л

00

С35 О5 СО О5 00

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов гармонических составляющих широкополосных сигналов,, в частности для исследования фазовых спектров электромагнитного излучения как искусственного, так и естественного происхождения в диапазоне низких частот.

Цель изобретения - повышение быстродействия при измерениях фазы гармонических широкополосных сигналов.

На чертеже представлена структурная схема устройства, поясняющая сущность предлагаемого способа.

Устройство содержит N блоков измерителей фазы, включающих полосовой фильтр 1-15 формирователь 1-2 нулевых переходов, триггер 1-3, элемент Pi 1-4, делитель 1-5 частоты, счетчик 1-6 импульсов,первый 7 высокостабильный и второй 9 формирователь прямоугольных импульсов, генератор 8, индикатор 10, причем,входы полосовых фильтров 1-1, N-1 и формирователей 7, 9 соединены с источником широкополосных импульсных сигналов, выходы полосовых фильтров соединены с входами формирователей 1-1, N-2 нуль-переходов, выходы которых соединены с первыми входами триггеров 1-3, N-3, вторые входы которь х соединены с выходом первого формирователя 7, а выходы - с первыми входами элементов И 1-4, N-4, вторые в.ходы которых соединены с выходом 1 енератором 8, а выходы через делители 1-5, N-5 частоты - со счетчиками 1-6, N-6 импульсов, выходы которых соединены с входами инди- . катора 10, выход генератора 8 соединен с вторыми входами первого 7 н второго 9 формирователей импульсов, а выход второго формирователя соединен с синхронизирующим входом индикатора 10.

Устройство работает следующим образом.

Широкополосный сигнал подается на входы полосовых фильтров 1-1, N-1 и на оба формирователя ,7,9 прямоугольных импульсов. Поскольку принцип действия блоков измерителей фазы одинаков, рассмотрим работу первого блока 1. Отклик полосового фильтра 1-1 подается на формирователь 1-2 нулевых переходов, на выходе которого формируются короткие Импульсы, соответст

10

И

20

25

66968, 2

вующие моментам перехода сигнала через нуль. Передним фронтом широкополосного сигнала запускается формирователь 7 высокостабильного прямоугольного импульса, длительность которого выбирается равной 5-8 периодам низшей рабочей частоты и определяется добротностью полосовых фильтров из расчета, что измерение фазы целесообразно проводить в ср ед- ней части отклика, где наблюдаются минимальные фазовые искажения. Задним фронтом прямоугольного импульса с выхода первого формирователя триггер 1-3 опрокидывается, на его выходе формируется уровень логической единицы. Ближайшим импульсом нулевого перехода формирователя 1-2 триггер 1-3 устанавливается в исходное состояние. Таким образом, на выходе триггера формируется прямоугольный импульс длительностью, равной фазе с гармонической составляющей на данной частоте. Этот импульс заполняется квантующими импульсами с выхода генератора 8. Далее через делитель 1-5 квантующие импульсы поступают на счетчик 1-6. В зависимости от 30 рабочей частоты коэффициент деления в делителе 1-5 подбирается таким образом, чтобы на выходе число импульсов соответствовало зтлу фазы (на один градус - один импульс). Подсчитанное счетчиком 1-6 число импульсов записывается на индикаторе или ЦПУ, работой которого управляет сигнал с выхода второго формирователя 9 прямоугольных импульсов. Длительность импульса, управляющего работой индикатора 10 или ЦПУ, определяется способом индикации - визуально или записью на ленту ЦПУ. При автоматической регистрации фаяовых характеристик составляющих широкополосного сигнала время обработки и записи информации определяется низшей из рабочих частот. Так, на частоте 1 кГц при добротности полосовых фильтров 20 время обработки информации составляет около 10 мс, а время записи на ЦПУ-16/3 - порядка 30 мс.

Эффективность предлагаемого способа в сравнении с прототипом заключается в возможности одновременного измерения фазы по п гармоническим составляющим широкополосного сигнала при времени измерения и записи информации а фазовых характеристиках гар36

40

45

50

55

монических составляющих в сверхдлинноволновом диапазоне за короткое время.

Формула изобретения

Способ измерения фазы сигналов, заключаюп1,ийся в том, что фиксируют моменты нулевых переходов исследуемых переменных напряжений, формируют прямоугольные импульсы длительностью равной фазе исследуемых напряжений, кодируют значения фазы заполнением квантующими импульсами и измеряют фазу гармонической составляющей

6ло измерителя (раз(/

сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, из широкополосного сигнала выделяют гармонические составляющие, фиксируют начало широкополосного сигнала и формируют первый высокостабильный пряммоугольный импульс, связанный с началом щироко- полосного сигнала, измеряют фазы между задним фронтом первого высокостабильного прямоугольного- импульса и ближайщими нулевыми переходами гармонических составляющих сигнала, а по числу квантующих импульсов измеряют фазовые сдвиги гармоник.