СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА Советский патент 1969 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может найти применение при создании помехоустойчивых фазометров, отличающихся малой чувствительностью к искажениям входных сигналов.

Известные способы измерения разности фаз путем перемножения и интегрировання входных сигналов имеют сравнительно невысокие помехоустойчивость и точность измерения.

Предложенный снособ позволяет повысить точность и помехоустойчивость за счет того, что в нем синхронно определяют мгновенные значения входных сигналов через равные промежутки времени возводят их в квадрат, результат суммируют в течение периода, затем дополнительно перемножают суммы квадратов мгновенных значений, полученные после окончания периода, извлекают из этого произведения квадратный корень, на который делят сумму произведений мгновенных значений входных сигналов, и по результату последней операции судят о значении искомой величины.

На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего предложенный способ измерения фазового сдвига в диапазоне низких и инфранизких частот.

.Полагая амплитуды входных сигналов Л,,,, и Am, постоянными, а фазы - распределенными по закону равномерной плотности на участке возможных значений, можно определить значение косинуса угла фазового сдвига как

соз,., -()

0)

YD,D,

10

где KXV (т) - взаимнокорреляционная функция входных сигналов, сдвинутых во времени на величину т;

-дисперсия.

определяемая по

автокорреляционной функции первого входного сигнала при т 0;

А -дисперсия, определяемая по

i

автокорреляционной функции второго входного сигнала ирн т 0.

Выражение (1) является исходным в предложенном способе измерения фазового сдвига. Необходимость интегрирования для определения значения корреляционных моментов входных напряжений и их действующих значений, равных корням квадратным из дисперсий, не позволяет использовать это выражение

В инфранйзкочастотном диапазоие этот метод находит применение при использовании его дискретной реализации, связанной с заменой действительного значения корреляционной функции КХУ (т) и дисперсий D и Dy их дискретными состоятельными и несмещеяными оценками (:), D и Dy.

l-n

К.,(С «

I

Djf- - - 2 i

и 1

где лг;, У1 -мгновенные значения входных сигналов, п - количество равномерно распределенных по времени синхронных выборок мгновенных значений входных сигналов.

При этом получаем выражение, исходное для построения иифранизкочастотного фазометра, осуществляющего измерение по предлагаемому способу:

cosy.i --Ё(3)

1/ 2- 2 у

Фазометр представляет собой специализированное вычислительное устройство, работающее по жесткой программе, причем алгоритм работы определяется выражением (3). Входные сигналы поступают на первый и второй входы блока / определения периода, к точности работы которого не предъявляются л есткие требования, так как его погрешность не должна превышать лишь время между соседними выборками мгновенных значений входных напряжений, определяемых и преобразуемых в дискретную форму двумя аналого-цифровыми преобразователями 2 и 3, управляемыми блоком 5. Выходные величины преобразователей 2 и 5 в дискретной форме поступают на вход арифметического устройства 4, выполняющего операцию умножения мгновенных значений входных величин и их суммирования

в пределах периода, возведения в квадрат мгновенных значений входных величин и суммирования иолученных значений на протяжении периода, перемножения полученных сумм квадратов мгновенных значений после окончакия периода, извлечения квадратного корня из полученного произведеиия и деления суммы произведений мгновенных значений входных величин, полученной в течение периода, на значение корня квадратного из произведения

сумм квадратов мгновенных значений входных величин за то же время. В результате последней операции на выходе арифметического устройства получается величина, пропорциональная косинусу фазового сдвига входных сигналов фазометра, которая отсчитывается цифровым или аналоговым прибором.

Блок 5 управления нормирует по времени работу блока определения периода и арифметического устройства 4, возобновляя цикл измерения по истечении заданного заранее числа выборок мгновенных значений п.

Предмет изобретения

Способ измерения фазового сдвига путем перемножения и интегрирования входных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, определяют синхронно мгновенные значения входных сигналов через равные промежутки времени, возводят их в квадрат, результат суммируют в течение периода, затем дополнительно перемножают суммы квадратов мгновенных значений, полученные после окончания периода, извлекают из этого произведения квадратный корень, на который делят сумму произведений мгновенных значений входных сигналов, и по результату последней операции судят о значении искомой величины.