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

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и мо- jker быть использовано для определения фазовых параметров гармонических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности определения фазового сдвига гармонических сигналов с линейно изменяющимися составляющими исследуемых сигналов.

На фиг.1 показана диаграмма определения экстремума сигнала; на фиг.2 - диаграмма определения фазового сдвига сигнала, на фиг.З - пример реализации устройства.

Устройство содержит формирователи 1-4, первые входы которых попарно соединены с шинами источников входных сигналов, а вторые - с шинами источников заданных значений напряжений, а выходы соединены соответственно с входами блоков 5 и 6 определения координат экстремумов и блока 7 определения фазового интервала. Выходы блоков 5-7 соединены с входами сумматора 8.

Рассмотрим сигнал f (t), равный сумме треугольного сигнала f (t) и линейно изменяющегося сигнала c(t) (фиг. 1).

Из графика видно, что линейно изменяющаяся составляющая не влияет на абсциссу положения -экстремума сигнала f (t) (если наклон c(t) больше наклона прямых f(t), то экстремума не будет), т.е. координата экстремума треугольного сигнала является характеристикой, не зависящей от линейно изменяющейся составляющей. Координату экстремума tK относительно точки t (начало измерения) можно найти из подобия треугольников abc и ade и треугольников fgh и deh, образованных пересечением сигнала f (t) с линиями заданных значений напряжений U и Ug.

Имеем

g Г1

-8 -у

10

Найдем разность моментов времени на- iчала измерений первого и второго сиг- jналов:

А - «6, С5 С

, Разность координат экстремумов ,сигналов будет равна

Ј -4х л. Л - л- ./ С7 Лс - с, + , - с t, + г-г-к 15

Л Л

f2j4

-} т

20

25

-г т, Фазовый сдвиг гармонических сигналов

равен

Cf-COAfc-OiHU + ).5 («)

Јг+ с3

Определение фазового сдвига по формуле (4) позволяет исключить влияние

Так как

ас t 2 - t,,

ае tv - t.

то

к Ч (2) gh t4-t, he t4.-tr(tK-t, ),

,

td-t,-(tx-t4)

4 - t- ,- - .

tx- Ч - (,)+()

При определении фазового сдвига двух гармонических сигналов с линейно изменяющимися составляющими определяют координаты экстремумов обоих сигналов g и Ј,, согласно формуле (3) и по их разности судят о фазовом сдвиге (фиг. 2).

Координаты экстремумов первого и второго сигналов следующие:

линейно изменяющихся составляющих и, следовательно, повысить точность измерения фазового сдвига гармонических сигналов.

Способ может быть реализован, на30 пример, с помощью устройства, изображенного на фиг.З, состоящего из формирователей 1-4, блоков 5 и 6 определения координат экстремумов, ()) блока 7 определения фазового интер25 вала и сумматора 8.

Измеряемые сигналы f(t) и f-(t) поступают на входы формирователей 1 - 4, которые срабатывают в моменты перехода сигналами соответствующих за4Q данных значений напряжений . Сигналы с выхода формирователей 1-4 поступают на блоки 5 и 6, в которых формируются интервалы времени Јг ,

с} 4 С5 6 7 и опРеДеляются 45 координаты экстремумов Јg и Ј„ . Ин- (3) тервал времени ,, определяемый моментами времени начала измерений первого и второго сигналов, формируется в блоке 7. Из интервалов Ј, , CQ 6g, Co сумматором находится значение, пропорциональное сдвигу фаз согласно формуле (4).

Таким образом, определение фазового сдвига по описанному способу позволяет исключить влияние линейно изменяющихся составляющих и, следовательно, повысить точность измерения фазового сдвига по сравнению с известным способом.

55

g Г1

-8 -у

Найдем разность моментов времени на- iчала измерений первого и второго сиг- jналов:

А - «6, С5 С

, Разность координат экстремумов ,сигналов будет равна

Ј -4х л. Л - л- ./ С7 Лс - с, + , - с t, + г-г-к 5

Л Л

f2j4

-} т

0

5

-г т, Фазовый сдвиг гармонических сигналов

равен

Cf-COAfc-OiHU + ).5 («)

Јг+ с3

Определение фазового сдвига по формуле (4) позволяет исключить влияние

линейно изменяющихся составляющих и, следовательно, повысить точность измерения фазового сдвига гармонических сигналов.

Формула изобретения Способ определения фазового сдвига гармонических сигналов, заключающийся в том, что формируют первое и второе заданные значения напряже- нин, формируют первый временной интервал между моментом времени достижения первым гармоническим сигналом первого, а вторым гармоническим сигналом второго заданных значений напряжений, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности определения фазового сдвига гармонических сигналов с линейно изменяющимися составляющими измеряемых сигналов, формируют третье к четвертое заданные значения напряжений, формируют второй, третий и четвертый временные интервалы между моментами времени прохождения первым гармоническим сигналом соответственно первого и третьего заданных значений напряжений и между моментами прохождения4 первого заданного значения напряжения при возрастании и убывании указанного сигнала формируют пятыйа шестой и седьмой временные интервалы между моментами про

хождения вторым гармоническим сигналом второго и четвертого заданных значений напряжений и между моментами прохождения второго заданного значения напряжения при возрастании и убывании указанного сигнала, определяют координату экстре: -ума первого гармонического сигнала. как произведение величин второго и четвертого временных интерваловt деленное на сумму величин второго и третьего временных интервалов, определяют координату экстремума второго гармонического сигнала как произведение величин пятого и седьмого временных интервалов, деленное на сумму величин пятого и шестого временных интервалов, а временной интервал Д$ , пропорциональный разности фаз входных сигналов, определяют по сумме величин первого временного интервала и разности координат экстремумов первого и второго входных сигналов, при 5 этом фазовый сдвиг q определяют согласно выражению

1р CO-&U,

где СО частота входных сигналов«

0

Изобретение относится «: электроизмерительной технике и модет быть использовано для определения фазовых параметров гармонических сигналов. Цель - повышение точности определения фазового сдвига с линейно изменяющимися составляющими исследуемых сигналов. Способ определения фазового сдвига включает формирование четырех заданных значений напряжений, формирование временного интервала между моментами достижения первым - гармоническим сигналом первого, а вторым гармоническим сигналом второго заданных значений, формирование временных интервалов по моментам достижения первым входным сигналом первого и третьего заданных значений и первого заданного значения при возрастании и убывании указанного сигнала, формирование временных интервалов по моментам достижения вторым гармоническим сигналом второго и четвертого заданных значений и второго заданного значения при возрас- дании и убывании указанного сигнала. По величинам сформированных временных интервалов определяют координаты экстремумов первого и второго входных сигналов, определяют значение фазового интервала дЈ как сумму величины временного интервала между моментами достижения первым гармоническим сигналом первого, а вторым - второго заданных значений и разности координат экстремумов первого и второго входных сигналов, а фазовый сдвиг Ц определяют по формуле Cf 63йЈ, где СО - частота входных сигналов . Цель достигается за счет выполнения дополнительных измерений и специальной обработки результатов основных и дополнительных измерений. 3 ил. С с& ел ю ю 00

Ф«&

зд

tt

Cft)