Способ определения мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов Советский патент 1991 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к фазомет- рии и может быть использовано как по прямому назначению, так и при определении переходных фазочастотных характеристик четырехполюсников и объектов исследований, при измерении неэлектрических величин электрическими (фазовыми) методами, при измерении параметров сигналов различной физической природы с использованием фазовых методов измерений и т.д.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения систематических погрешностей измерения.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы; на фиг. 2 - гтруктурнач схема устройства, реализующего пред- лаг аемый способ измерения; на фиг. 3 - схема арифметического блока.

Устройство содержит первый и второй блоки 1 и 2 суммирования, источ

ник 3 опорного напряжения, первый .и второй измерители 4 и 5 максимальных значений электрических сигналов, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой ключи 6-11, нуль-орган 12, первый, второй, третий, четвертый и пятый одновибраторы 13-17, логический элемент ЗИ-ИЛИ-НЕ 18, первый и второй логические элементы ИЛИ 19 и 20, первый и второй аналого цифровые преобразователи 21 и 22, арифметический блрк 23, первьй и второй счетчики 24 и 25 импульсов, блок 26 совпадения кодов, триггер 27, кнопка Пуск-Стоп 28, задатчик 29 чисел, отсчетно-регистрирующий блок 30, выходная шина 31 цифрового кода.

При этом первые второго блоков 1 и

входы первого и 2 суммирования

соединены, соответственно, с входными клеммами устройства, вторые входы блоков 1 и 2 суммирования объединены и соединены с входами пятого и шестого ключей 10 и 11 и подключены к выходу Источника 3 опорного напряжения. Выходы блоков 1 и 2 суммиро- рания соединены с входами первого и второго ключей 6 и 7 непосредственно, ас входами третьего и четвертого ключей 8 и 9 - через измерители 4 и 5 максимальных значений соответственно.

Выходы, первого, третьего и пятого ключей 6, 8 и 10 объединены и соединены с входом первого аналого- цифрового преобразователя 21. Выходы второго, четвертого и шестого ключей 7, 9 и 11 также объединены и подключены к входу второго аналого-цифрового преобразователя 22. Выходы аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 соединены с первыми и вторыми входами арифметического блока 23, третьи входы которого подключены к выходам счетчика 24 импульсов, чей вход установки нуля соединен с выходом логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 1 Первый вход логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 18 соединен с выходом нуль органа 12 и входом установки нуля второго счетчика 25 импульсов. Первый вход нуль-органа Т2 соединен с первым входом первого блока 1 суммирования и первой входной клеммой устройства, второй вход нуль-органа 12 соединен с общей шиной.

0

5

0

5

0

5

0

45

50 55

Второй вход логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 18 соединен со счетным входом второго счетчика 25 импульсов и подключен к выходу б арифметического блока 23, третий вход соединен с клеммой внешнего пуска Внешний пуск, четвертый вход соединен с выходом триггера 27, а выход логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 18 соединен с входом первого одновибратора 13, чей выход соединен с управляющими входами первого и второго ключей 6 и 7, входом второго одновибратора 14 и с вторым входом второго логического элемента ИЛИ 20, выход которого через пятый одновибратор 17 соединен со счетным входом первого счетчика 24 импульсов.

Первый вход логического элемента ИЛИ 20 объединен с управляющими входами пятого и шестого ключей 10 и 11 и подключен к выходу первого логического элемента ИЛИ 19, первый вход которого соединен с входом третьего одновибратора 15 и выходом второго одновибратора 14. Второй вход логического элемента 19 подключен к выходу четвертого одновибрато- ра 16, чей вход соединен с третьим входом логического элемента ИЛИ 20, с управляющими входами третьего и четвертого ключей 8 и 9 и выходом третьего одновибратора 15.

Первые и вторые входы блоков 26 совпадения кодов соединены, соответственно, с выходами второго счетчика 25 импульсов, и с выходами задат- чика 29 чисел, а выход блока 26 совпадения подключен ко входу установки нуля триггера 27, счетный вход которого через кнопку 28 Пуск-Стоп соединен с клеммой питания. I

Выходы арифметического блока 23 соединены с входами отсчетно-регист- рирующего блока 30 и с выходной шиной 31 .

Арифметический блок 23 состоит из дешифратора 32, девяти регистров 33-41, пяти блоков 42-46 вычитания, двух блоков 47 и 48 деления одновибратора 49, двух функциональных (арк- синусных) преобразователей 50 и 51, блока 52 перемножения и задатчика 53 числа.

В арифметическом блоке 23 одноименные входы первого, третьего, пятого и седьмого регистров 33, 35, 37 и 39 объединены и являются первы-

5

ми входами арифметического блока 23 Входы второго, четвертого, шестого и восьмого регистров 34, 36, 38 и 40 также объединены и являются вторыми входами арифметического блока 23, третьими входами которого являются входы дешифратора 32, четыре выхода которого соединены, соответственно, с объединенными между собой входами управления регистров 33 и 34, 37 и 38, 35 и 36, 39 и 40. Кроме того, четвертый выход дешифратора 32 подключен к входу одновибратора 49, чей выход соединен с управляющим входом девятого регистра 41 и является выходом б арифметического блока 23.

Выходы первого и пятого, второго и шестого регистров 33 и 37, 34 и 38 соединены с входами уменьшаемое И вычитаемое, блоков 42 и 43 вычитания соответственно. Выходы третьего и седьмого, четвертого и восьмого регистров 35 и 39, 36 и 40 соединены с входами уменьшаемое и вычитаемое блоков 44 и 45 вычитания соответственно .

Выходы первого и- третьего, второго и четвертого блоков 42 и 44, 43 и 45 вычитания соединены с первыми и вторыми входами блоков 47 и 48 деления, чьи выходы подключены через функциональные преобразователи 50 и 51 со входами уменьшаемое и вычитаемое пятого блока 46 вычитания, чьи выходы соединены с первыми входами блока 52 перемножения, вторые входы подключены к выходам задатчи- ка 53 числа. Выходы блока 52 перемножения соединены с входами девятого регистра 41, чьи выходы являются выходами арифметического блока 23.

Способ определения мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов заключается в следующем.

Допустим, что необходимо многократно за период измерить мгновенные значения фазового сдвига электрических сигналов (фиг.1а)

U,(t) U sinSt(1)

UЈ(t) um2sin(gzt -q), (2)

r«e 4ni Um2

- максимальные значения первого и второго сигналов .

Вначале формируют стабильный по значению опорный уровень (фиг.16)

U,(t)

Ue const

(3)

5

,,

Необходимо отметить, что значение опорного уровня устанавливают из условия

ио о - ит((г)мако

где D- дина п ческий диапазон

средства измерения,

Umi(zMwKe максимально возможные значения амплитуд исследуемых сигналов. На значение опорного уровня (3) смещают сдвинутые по фазе электрические сигналы (1) и (2). В результате получают первый и второй смещенные сигналы (фкг.Чв)

и

U,(t) ил +

U sinnt

(4)

В с;

%(t) U0 + Um2sinfet ),(5)

моменты времени (где , 2, 3,...,п) измеряют и запоминают мгновенные значения смещенных сигналов (4) и (5) (фиг.1в). В результате измерении получают

Uoi;(ijy- + йи и +

+ Uu4i+p - Аи (и0 + (б)

+ Um, sin at; , (1+p + AU; l4l иог;(1+У) + &U (U 0 +

+ 1Щ)(1+У) + Ли ив + (7)

итг sin 02t ;-() (1-ф + AU,

+ +

где Ц

Oil

0

Ди - истинные мгновенные - значения смещенных сигналов в и момен-- ты времени; аддитивная составляющая погрешности измерения, Uoiljf tUe +

5 + U sinQt- ))f -мультипликативная составляющая погрешности измерения мгновенных значений сигнала (4);

0г

LU0 +

+Urnlsin( Q t- - мультипликативная со- лЛ /fставляющая погрешности измерения мгновен5ных значений сигнала (5).

Согласно способу измеряют и запоминают максимальные (или минимальные) значения смещенных сигналов одним из известных способов. Допустим, что они измерены заранее в моменты

времени t Т/4 (или tj ЗТ/4), (Jx/Q. + Т/4 itx + Т/4 Чили lfx/C2 + ЗТ/4 At + ЗТ/4). В результате измерений получают

VT/4)(1+P

ЈTv

U .j- S arcsin U ц;

)

(18)

Ч

где S - крутизна преобразования, выбираемая, обычно, равной единице.

По разности сигналов (17) и (18) и получают i дополнительных сигналов Uy(4

(U0 + Umisin -)(1+)f) + AU

(и0 + um,)(i+jf) + йи clW( + Ди;

(8)

10Ul4i S(arcsin U10l - ar-csin U(;)

(19)

мокейГ %(Т/4 + At(1+fl) +

0 i-ом мгновенном значении фазового сдвига судят по увеличенному в К0 раз дополнительному i-ому разностноQT -i му сигналу (19), т.е„ по сигналу

+ UU Ufl + Umisin(|i -tPxJjCl- -p +(при S 1)

K0(arcsin - arcsin ) K0 arcsin(U2;/UTn2,) + Uu (u0 + um2)d+p + Ли

- UMaicc2;(1 + f) + &U,(9)

имакси имаксг истинные мак-20

симальные значения сигналов (4) и (5). Полученные результаты измерений (8), (9) запоминают. Затем измеряют значения опорного уровня.

В результате измерений получают (фиг.16):

UJj; U0; (1-ф + &U,.(10)

Затем формируют две пары разностных сигналов

- агсз1п(и ;/ЦЛ1)3 Ux; . (20)

25

I

где KQ 180/И - постоянная величина. Поскольку за период опорного сигнала (1) получают i результатов измерений, то возможно дополнительно обеспечить исключение влияния шумов и помех на точность измерения в течение выборочных произвольных (одного или многих) интервалов времени Д. TJ 0,5Т. Для этого усредняют в течение интервалов времени Д.Т, , например, усредняют результаты измерений (20) мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов 35 (1) и (2) и получают К-ое (частично усредненные) результаты измерений мгновенных значений фазового сдвига сигналов (1) и (2):

30

- Uo

максгГ о I

U, ; - ui u MaKqr UQ; ,

Q( I I

(11)

(12) (13) (14)

путем уменьшения на значения (10) опорного уровня, соответственно, измеренных мгновенных (7) и максимального (9) значений сигнала (5), мгновенных (6) и максимального (8) значений сигнала (4).

Далее определяют отношения разностных сигналов каждой пары

где KQ 180/И - постоянная величина. Поскольку за период опорного сигнала (1) получают i результатов измерений, то возможно дополнительно обеспечить исключение влияния шумов и помех на точность измерения в течение выборочных произвольных (одного или многих) интервалов времени Д. TJ 0,5Т. Для этого усредняют в течение интервалов времени Д.Т, , например, усредняют результаты измерений (20) мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов 35 (1) и (2) и получают К-ое (частично усредненные) результаты измерений мгновенных значений фазового сдвига сигналов (1) и (2):

и

40 ч-w херк m

- arcsin U

n-m

Zi(arcsin U1o;(21

45

U,oi KU6;/UT;; UM; K%/u7; ,

(15)

(16)

Jn;f i

где i 1,2,3,...,n - текущий номер

измерения, ,

га - число измерений за период. Возможен и другой подход, связанный с предварительным усреднением в течение интервалов времени ЛТ;

где К - коэффициент пропорциональное- 50 ряда дополнительных сигналов О 5) и ти, равный, например, едини-(16) с последующим функциональным

це,

которые используют в качестве дополнительных сигналов о Затем сигналы (15) и (16) функционально преобразу- 55 ют по закону синуса. В результате получают i пар преобразованных сигналов

преобразованием и определением результатов измерения мгновенных значений фазового сдвига.

Устройство функционирует следующим образом. .

На первые входы блоков 1 и 2 суммирования (фиг.1, 2) поступают исU(2; S arcsin U)0; -,

(17)

U .j- S arcsin U ц;

)

(18)

где S - крутизна преобразования, выбираемая, обычно, равной единице.

По разности сигналов (17) и (18) и получают i дополнительных сигналов Uy(4

10Ul4i S(arcsin U10l - ar-csin U(;)

(19)

K0(arcsin - arcsin ) K0 arcsin(U2;/UTn2,) 0

- агсз1п(и ;/ЦЛ1)3 Ux; . (20)

5

I

где KQ 180/И - постоянная величина. Поскольку за период опорного сигнала (1) получают i результатов измерений, то возможно дополнительно обеспечить исключение влияния шумов и помех на точность измерения в течение выборочных произвольных (одного или многих) интервалов времени Д. TJ 0,5Т. Для этого усредняют в течение интервалов времени Д.Т, , например, усредняют результаты измерений (20) мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов 5 (1) и (2) и получают К-ое (частично усредненные) результаты измерений мгновенных значений фазового сдвига сигналов (1) и (2):

0

и

ч-w херк m

- arcsin U

n-m

Zi(arcsin U1o;(21)

Jn;f i

преобразованием и определением результатов измерения мгновенных значений фазового сдвига.

Устройство функционирует следующим образом. .

На первые входы блоков 1 и 2 суммирования (фиг.1, 2) поступают исследуемые сигналы (1) и (2), соответственно. Одновременно сигнал (1) поступает и на первый вход нульоргана 12. С помощью нуль-органа 12 в моменты времени перехода сигнала

(1) через нуль в положительном направлении формируются импульсы, устанавливающие в нуль счетчик 24 импульсов и запускающие устройство. Это достигается путем запуска первого одновибратора 13 выходным импульсом нуль-органа 12, прошедшим через логический элемент ЗИ-ИЛИ-НЕ 18.

На вторые входы блоков 1 и 2 суммирования поступает сигнал (3). В результате суммирования, на входы ключей 6 и 7 поступят сигналы (4) и (5) соответственно. Эти сигналы поступают и на входы измерителей 4 и 5 максимальных значений. С помощью последних осуществляется измерение максимальных значений и UMCIK % сигналов (i) и (5). Сигналы, равные максимальным значениям сигналов (4) и (5), поступают на входы ключей 8 и 9. Одновременно сигнал (3) поступает на входы ключей 10 и 11 .

После запуска первого одновибратора 13 на его выходе в момент времени например, t| формируется импульс лительностью Ј| , который noqTvnaerr на управляющие входы ключей 6 и 7, на вход второго одновибратора 14 и на второй вход логического элемента ИЛИ 20.

В результате на входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 в течение времени Ј| поступят сигналы (4) и (5). С помощью аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 осуществляется преобразование в код мгновенных значений сигналов (4) и (5). В этой связи лительность .1( выходного импульса ервого одновибратора 13 устанавливается достаточной для надежного преобразования в код мгновенных значений сигналов (4) и (5). Коды мгновенных значений сигналов (4) и (5) удут

N, (t,)(Hp +

+ AN S(U0 -к Цц)(1 + р + (22)

+ А к ;

Ni (t,)(1 +p +

+ /U S(U0 + lfe,)(1+p + (23) + UN,

,

631458

где

S 4

S S

15

20

25

30

35

40

45

50

UN, 10

U41 U2,

10

крутизна преобразования идентичных аналого-цифровых преобразователей 21 и 22;

аддитивная составляющая погрешности пр еобр азования, S(U0+U4,) и S(U0+U2) - мультипликативные составляющие погрешности преобразования; мгновенные значения сигналов (1) и (2) в момент времени t.

Коды чисел (22) и (23) поступают на входы регистров 33, 35, 37, 39 и 34, 36, 38, 40 (фиг.З) соответственно. Выходной импульс одновибратора 13 через логический элемент ИЛИ 20 и одновибратор 17 поступает на счетный вход счетчика 24 импульсов. В результате на выходе счетчика 24 импульсов появится код единицы. С помощью дешифратора 32 арифметического блока 23 этот код дешифрируется и на первом выходе дешифратора 32 появится потенциал, разрешающий запись кодов чисел (22) и (23) в регистры 33 и 34 соответственно.

Задним фронтом выходного импульса первого одновибратора 13 запускается второй одновибратор 14, который также формирует импульс длительностью $1. Последний поступает на вход третьего одновибратора 15 и на первый вход первого логического элемента ИЛИ 19, чей выход соединен с управляющими входами ключей 10 и 11, а также с первым входом второго логического элемента ИЛИ 20.

В результате к входам первого и второго ключей 10 и 1 на время С, подключится выход источника 3 опорного напряжения. Коды значений опорного уровня (3), равные, соответственно,

N3 No

N,

No (1+1P +AN; (24) Hflf(1+p +UN,(25)

55

Ч м О ч 0 j с выходов аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 поступают на входы регистров 33, 35, 37, 39 и 34, 36, 38, 40. Поскольку через логический элемент ИЛИ 20 и пятый одновибратор 17 на счетчик 24 импульсов поступил

второй импульс, то на входы дешифратора 32 арифметического блока 23 поступит код двойки. На втором выходе дешифратора 32 появится потенциал, разрешающий запись кодов чисел (24) и (25) в регистры 37 и 38 соответственно. Выходные коды чисел (22) и (23), (24) и (25) поступают с выходов регистров 33 и 37, 34 и 38 на входы Вычитаемое и Уменьшаемое блоков 42 и 43 вычитания соответственно. В результате вычитания на первые входы блоков 47 и 48 деления поступят с выколов регистров 42 и 43 коды чисел

N5- NI - N3;

(26)

Ng NZ- N4,

(27)

Затем задним фронтом выходного импульса второго одновибратора 14 запускается третий одиовибратор 15, который также формирует импульс длительностью 5. Этот третий импульс через третий вход логического элемента ИЛИ 20 и одновибратор 17 поступает на счетный вход счетчика 24 импульсов. В результате на выходе счетчика 24 импульсов появится код тройки. Одновременно выходной импульс третьего одновибратора 15 поступает на управляющие входы ключей 8 и 9, подключая, тем самым, на время г, входы аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 к выходам измерителей 4 и 5 максимальных значений соответственно. Коды максималных значений сигналов (4) и (5), раные

поступает на управляющие входы ключей 10 и 11, а также через первый вход второго логического элемента 20 и

одновибратор 17 - на счетчик 24 импульсов.

В течение времени С. входы аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 будут подключены к выходу источника

3 опорного напряжения. Коды значений опорного уровня

N9 No, No/1+J + flN(30)

и

NW Ni VI+P on

поступают в регистры 39 и 40 соответственно с выходов аналого-цифровых преобразователей 21 и 22.

С выходов регистров 35 и 39, 36 и 40 на входы Уменьшаемое и Вычи-- таемое блоков вычитания 44 и 45 поступят коды чисел (28) и (30), (29) и (31). В результате вычитания

на вторые входы блоков 47 и 48 деления с выходов блоков 44 и 45 вычитания поступят коды чисел

N

1

НТ- N,

(32)

30

и

N12 Ng - N1Q.

(33)

С помощью блоков 47 и 48 деления осуществляется деление кодов чисел (26) и (32), (27) и (33). С выходов блоков 47 и 48 деления на входы функциональных преобразователей 50 и 51 поступят коды чисел

N

Ъ N

NJ- N j - N1 ,

{

NT - N, )

(34)

Изобретение может быть использовано для измерения сдвига фаз и определения фазочастотных характеристик объектов. Цель - повышение точности измерения. В способе измерения мгновенных значений сдвига фаз формируют опорные напряжения, формируют дополнительные сигналы смещением входных сигналов на величину опорного напряжения, измеряют и запоминают мгновенные значения дополнительных сигналов, формируя первую пару дополнительных сигналов, измеряют и запоминают значения опорного напряжения, измеряют и запоминают максимальные (минимальные) значения дополнительных сигналов, формируют первую и вторую пары разностных сигналов уменьшением на вепичину измеренного опорного напряжения измеренных мгновенных и максимальных значений допол нительных сигналов, формируют вторую пару дополнительных сигналов по соотношению разностных сигналов первой и второй пар разностных сигналов, функционально преобразуют по закону синуса вторую пару дополнительных сигналов, формируют интервал измерения и определяют фазовый сдвиг по выражению в описании изобретения. Цель достигается за счет исключения аддитивных и мультипликативных составляющих погрешностей, а также усреднения результатов за период. 3 ил. OS 4 СП 00

N NMQW,() + UN

s(u0 + ЦадМИ-р + UN

(28)

и

N8 - NWWl(H-y) + UN (2g)

S(U0 + +UN, U

поступают в регистры 35 и 36 соответственно, поскольку на их управляющие входы с третьего выхода дешифратора 32 поступает разрешающий потенциал.

Задним фронтом выходного импульса третьего одновибратора 15 запускается четвертый одновибратор 16, который формирует импульс той же длительности У , что и первые три одновибратора„ Этот четвертый импульс через второй вход логического элемента ИЛИ 19

NI N t - N4

N

1Z

Na- N10

(35)

45в результате функционального (арксинусного) пвеобразбвания на входы Вычитаемое и Уменьшаемое пятого блока 46 вычитания поступят коды чисел

50N,-N3

N, arcsin N,3 arcsin (36)

N4g arcsin .

N3. - N4 f-,-, arcsin --- .(37) N8 - N,,0 л

С выхода блока 46 вычитания код числа

N,6- N15- arcsin arcsin N,

(38)

13

поступает на один из входов блока 52 перемножения, на второй вход которого поступает код числа N0 Результат перемножения

180/1Г.

N

NnN,7 N0 (arcsin N14.(39)

- arcsin N,3)

записывается в регистр 41 при поступлении на его управляющий вход импульса с выхода одновибратора 49. Последний запускается передним фронтом импульса, появляющегося на четвертом

Л2Г

arcsin

(U2i+Uo)(1+y) + UU

- arcsin 180

N

Щп2+иоН1-Ф + Аи - ил(1+у) - Ли (1)н+ио)(1+У) +AU - UoO+Ь - Ди

%,+U0)(1+y) +Ли - U0(1+f) -AUJ

Г. Uzi. U г,. -1

arcsin гр - arcsin ( ) ,UnniJ u J

N17 через 11о(1+У) ДЦ

где U(1 и Ug, - мгновенные значения сигналов (1) и (2) в момент времени t,, первое мгновенное значение фазового сдвига сигналов (1) и (2).

Выражение (40) эквивалентно (20)

ч1.,при 1

т.е.

t

что

для t и требовалось покачать.

Процесс измерения следующего мгновенного значения фазового сдвига сигналов (1) и (2) аналогично повторяется, поскольку выходной импульс одновибратора 49 поступает через второй вход логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 18 на вход первого одно- вибратора 13. При этом первый счетчик 24 импульсов устанавливается в О, а одновибратор 13 формирует импульс второго такта измерения.

Необходимо отметить, что общее число измерений подсчитывается с помощью счетчика 25 импульсов,счетный вход которого подключен к выходу одновибратора 49 арифметического блока 23. Необходимое число измерений за период задается с помощью задатчи ка 29 чисел. При совпадении выходных кодов счетчика 25 импульсов и задат- чика 29, на выходе блока 26 появится импульс, устанавливающий триггер 27

в О. В результате на прямом выходе триггера 27 появится потенциал, запрещающий прохождение импульсов через логический элемент ЗИ-ИЛИ-НЕ 18,

145814

выходе дешифратора 32. Необходимо отметить, что время задержки выходного импульса одновибратора устанавливается достаточным для осуществления преобразовательных операций в блоках 47, 50 (и 48, 51), 46 и 52. Выходной код числа (39) является первым результатом измерения мгновенных значений фазового сдвига сигналов (1) и (2).

Покажем, что код числа N х (39) действительно равен мгновенному значению фазового сдвига электрических сигналов. Для этого в выражение (39) подставим значения кодов чисел N,

0

5

N0

+ UU

+ Аи - ил(1+у) - Ли - UoO+Ь - Ди

N17 через исходные выражения 11о(1+У) ДЦ

(40)

25

30

35

0

5

0

5

Работа устройства прекращается. Для возобновления или прекращения работы устройства в течение периода опорного сигнала нажимают кнопку 28 Пуск-Стоп, устанавливая триггер 27 в требуемое состояние. Затем подается внешний импульс запуска на третий вход логического элемента ЗИ-ИЛИ-НЕ 18, который и обеспечивает работу устройства в моменты времени, отличные от моментов времени перехода через нуль опорного сигнала (1).

При необходимости результаты измерений могут быть обработаны с помощью ЭВМ. Для этого выходную шину 31 устройства следует подключить к общей шине ЭВМ или микроЭВМ.

Особенностью описанного устройства является то, что в нем отсутствует генератор тактовых импульсов, который мог бы формировать периодическую последовательность импульсов, в моменты времени следования которых проводились бы измерения. Вместо генератора установлены логический элемент ЗИ-ИЛИ-НЕ 18 и одновибрато- ры 13 и 49, обеспечивающие адаптивное формирование тактов многократного измерения мгновенных значений фазового сдвига исследуемых сигналов (1) и (2).

Предложенный способ измерения от прототипа отличается повышенной точностью измерения, при том же быстродействии процесса измерения. Повышение точности измерения ч предложенном способе обеспечивается за счет исключения систематических (аддитивной и мультипликативной составляющих) погрешностей измерения амплитудных и мгновенных значений исследуемых сигналов, присущие известному способу.

Это достигается за счет формирования опорного уровня, смещения исследуемых сигналов на его значение, введения дополнительных тактов измерения, т.е„ информационной избыточности, формирования разностных и дополнительных сигналов. При этом формирование разностных сигналов обеспечивает исключение аддитивных составляющих погрешностей измерения, а формирование дополнительных сигналов - мультипликативных составляющих (последние исключаются только после исключения.аддитивных составляющих).

Формула изобретения 25

Способ определения мгновенных значений фазового сдвига электрических сигналов, в котором измеряют и запоминают мгновенные значения сигналов, формируют две пары дополнительных сигналов, формируют две пары разностных сигналов, функционально преобразуют по закону синуса сигналы, определяют по указанному выражению фазовый сдвиг входных сигналов, о т- л-и чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, формируют опорные напряжения, формируют дополнительные сигналы смещением входных сигналов на величину опорного напряжения, измерение и за

0

5

0

5

0

поминание мгновенных значений выполняют для дополнительных сигналов, формируя при этом первую пару дополнительных сигналов, измеряют и запоминают значения опорного напряжения, измеряют и запоминают максимальные (минимальные) значения дополнительных сигналов формирования первой и второй пар разностных сигналов, выполняют уменьшением на величину измеренного опорного напряжения измеренных мгновенных и максимальных значений дополнительных входных сигналов, при этом формирование второй пары дополнительных сигналов выполняют по соотношению разностных сигналов первой и второй пар разностных сигналов, а функциональное пр-еобразование по закону синуса выполняют для второй пары дополнительных сигналов формируют интервал измерения, а определение фазового сдвига выполняют по следующему выражению

К

ц 1 (arcsin U/)or arcsin и,)

где U- величина фазового

сдвига;

К - коэффициент пропорциональности;

х - текущее значение начала измерения; m - количество измерений в интервале измерения;arcsin Ц0;,

arcsin - результат функционального преобразования второй пары дополнительных сиг- налов

I/O

U(liUo2 ...##...

0

. . . Ifagj

23

1

1 на

fJ/

1

s a

2

S3

Уст.й

r 3.

I. 1-0

Фиг.2

САЦП21

С Cl/20

ЭдП

Фиг.З