Способ определения фазового сдвига Советский патент 1991 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений, может быть использовано для измерения сдвига фаз сигналов, в составе которых присутствует n-я гармоника и постоянная составляющая, за малое время измерения, в том числе и за время измерения меньше периода сигнала, а также за время некратное периоду сигнала, с повышенной точностью и помехоустойчивостью, и является усовершенствованием способа по основному авт.ев0 № 1430904„

, Цель изобретения - повышение точ- ,ности измерения фазового сдвига при наличии в сигнале постоянной составляющей о

На фиг. 1 приведена стуктурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - вариант схемы блока управления; на фиг. 3 - вариант схемы генератора опорного напряжения; на фиг. 4 - временные диаграммы работы блока управления.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит генератор опорного напряжения 1, перемножители 2-5, квадраторы 6-9, перемножители 10 и 11, интеграторы 12-24, вычислительный блок 25, индикатор 26, блок 27 управления, причем генератор 1 опорного напряжения выходом, являю щимся выходом синусной составляющей опорного сигнала, подключен к первому входу перемножителя 2S к входу квадратора 6 и к первому входу перемножителя 10, выходом, являющимся выходом косинусной составляющей опорного сигнала, подключен к первому входу перемножителя 3, к входу квадратора 7, к первому входу перемножит ля 11 и к входу интегратора 23, выходом, являющимся выходом синусной составляющей n-й гармоники опорного сигнала,, подключен к первому входу перемножителя 45 к входу квадратора 8 и к второму входу перемножителя 10 выходом,, являющимся выходом косинусной составляющей n-й гармоники опорного сигнала, подключен к первому

5

0

5

0

5

0

5

0

5

входу перемножителя 5, к входу квадратора 9, к второму входу перемножителя 11 и к входу интегратора 24, вторые входы перемножителей 2-5 подключены к шине входа измеряемого сигнала, подключенной также к входу интегратора 12, выходы перемножителей 2-5 подключены к входам соответственно интеграторов 13-16, выходы квадраторов 6-9 подключены к входам соответственно интеграторов 17-20, выходы перемножителей 10 и 11 подключены к входам соответственно интеграторов 21-22, выходы интеграторов 12-24 подключены к входам вычислительного блока 25, выходом подключенного к индикатору 26.

Блок 27 управления содержит формирователь 28 импульса пуска, времязада- юший элемент 29 и формирователь 30 импульсов, последовательно соединенные между собой. Выходом блока 27 управления являются шины Q и б , причем шина д является выходом времяза- дающего элемента 29, а шина В является выходом формирователя 30 импульсов. 1 1ина q подключена к управляющим входам генератора 1 опорного напряжения и интеграторов 12-24, а шина О подключена к управляющим входам интеграторов 12-24 и индикатора 26.

Генератор 1 опорного напряжения содержит тактовый генератор 31, вход которого подключен к выходу fl блока 27 управления, четыре запоминающих устройства 32-35, входы которых подключены к выходу тактового генератора 31 и четыре цифроаналоговых преобразователя 36-39, входы которых подключены к соответствующим выходам запоминающих устройств 32-35, а выходы являются выходами синусной и косинусной составляющих опорного сигнала и синусной и косинусной составляющих n-й гармоники опорного сигнала генератора 1 опорного напряжения, i

Способ реализуется следующим об разом.

16

Момент начала измерения формирует- ся формирователем 28 импуиьса пуска блока 27 управления, работающего в ручном или автоматическом режиме Времязадающий элемент 29 блока 27 управления формирует импульс, равный по длительности времени измерения Т, который по гвдне Оь подается на генератор 1 опорного напряжения, на управляющий вход тактового генератора 31 и на интеграторы 12-24. В течение времени интегрирования генератор 1 опорного напряжения формирует синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, которые подаются на перемножители 2 и 3, квадраторы 6 и 7 перемножители 10 и 11, интегратор 23, синусную и косинусную составляющие n-й гармоники опорного сигнала, кото рые подаются на перемножители 4 и 5, квадраторы 8 и 9, переьножители 10 и 11, интегратор 24. Перемноженные с измеряемым сигналом синусная и косинусная составлякиоие опорного сигнала и синусная и косинусная составляющие n-й гармоники опорного сигнала, квадрированные синусная и косинусная

227°

составляйте onopnoi о сигнала и синусная и косинусная составляющие n-й гармоники опорного сигнала, перемноженные межпу собой синусная составляющая опорного сигнала и синусная составляющая п-и гармоники опорного сигнала, косин тсная составляющая опорного и косинусная

составляющая n-й гармоники опорного сигнала, косинусная составляющая опорного сигнапа, косинусная составляющая n-й гармонию опорного сигнала, а также измеряемый сигнал интегрируются в течение времени Т,,. После

5

И

окончания интегрирования результаты запоминаются на время Т, равное длительности имп тльса с выхода Формирователя импульсов 30 в блоке управлени я 27, поступающего по 1Ш1не & на интеграторы 12-24 и индикатор Ь, Сигналы с выходов интеграторов 12-24, которые в течение действия импульса по шине Б постоянны во времени, подаются на входы вычислительного блока, где происходит их преобразование в цифровую форму и вьпчтг тонне результата измерения по rhopM j e

Изобретение относится к элект- рорадиоизмерениям и может быть использовано для измерения сдвига фаз сигналов, в составе которых присутствует n-я гармоника и постоянная составляющая, за малое время измерения, в том числе и за время измерения, меньшее периода сигнала, а также за время, на кратное периоду сигнала, с повышенной точностью и помехоустойчивостью. Цель изобретения - повышение точности измерения фазового сдвига при наличии в сигнале постоянной составляющей - достигается тем, что формируют и интегрируют измеряемый сигнал, формируют и интегрируют косинусную составляющую опорного сигнала и косинусную составляющую n-й гармоники опорного сигнала и определяют значение фазового сдвига по результатам интегрирования и с учетом всех сформированных сигналов. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 опорного напряжения, перемноЙ

Ц

игм

arctg

Р

де ( - интегратор перемноженных из- 35 меряемого сигнала и синуской составляющей опорного сигнала;

-интегратор перемноженных измеряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнапа; 40

У - интегратор перемноженных измеряемого сигнала и синусная составляющая n-й гармоники опорного сигнала;

р - интегратор перемноженных изме- 45 ряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала; р( - интегратор квадрата синусной

составляющей опорного сигнала,

-интегратор квадрата синусной 50 составляющей n-й гармоники опорного сигнала;

-интегратор перемноженных синусных составляющих опорного

f

У

сигнала и n-и гармоники опорного сигнала;

интегратор косинусной составляющей опорного сигнала;

Р,- ингегратс кьчдр. тл косинуснон сос -а- ляю цег опорного CHI-

5

0

5

0

5

f Р

интегратор квадрата косинусной составляющей n-й гармоники оп ор но г о сиг на л а;

-интегратор перем«оч нных косинусных составпяющнх опорного сигнала и его гармоники;

- интегратор косинусной составляющей гармоники опорного сигнала;

-интегратор измеряемого сигнала .

С выхода вычислительного блока 25 сигнал, являющийся резу п-татом изме-. рения, поступает на индикатор 26, который запоминает результат на время действия импульса по о и отображает затем его до окончания следующего измерения.

TexHHKo-3KonovH4ecMui эффект настоящего способа заключается Р возможности уменьшения погрешности измерения при существенном повышении гродействия измерения за счет уменьшения времени измерения. Особенно это важно при измерении сдвига фаз сигнапов на инфранизких частотах при времени измерения, меньшем периода сигнала. При временах измерения, меньших периода сиг1 нала, при наличии в сигнале гармоник и постоянной составляющей измерение фазового сдвига известными Q способами становится фактически невозможным из-за больших погрешностей. Для измерения с приемлемой точностью время измерения необходимо увеличить до значения, кратного периоду

полупериоду сигнала. Используя настоящий способ, время измерения, например, по сравнению с известным способом, можно уменьшить, как минимум, на

Ч

и$м

arcLg

a(t -Уг)С() +ffVЈ-p f) +pQf-6 N) ( )) ) + )

Фиг.:

один-два порядка без существенного увеличения погрешности измерений. Формула изобретения

Способ определения фазового сдвиг по авт.св. № 1430904, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия при наличии в сигнале постоянной составляющей, формируют сигнал О, дополнительно интегрируя измеряемый сигнал, и сигналы и X1 , интегрируя соответственно косинусную составляющую опорного сигнала и косинусную составляющую n-й гармоники опорного сигнала, затем по результатам интегрирования и с учетом всех сформированных сигналов определяют значение фазового сдвига по формуле

Фиг. 5

0

п

г

Фиг. 4