Способ измерения фазы и устройстводля ЕгО РЕАлизАции Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Указанная цель достигается Тем, что в способе измерения фазы,основанном на преобразовании разности фазы во временный-интервал, осуществляют сдвиг обоих входных сигналов, на одинаковый фазовый угол,выделяют моменты равенства мгновенных значений входных и сдв,инутых относительно них сигналов и находят временный интервал между выделенными моментами времени. Устройство для реализации способа, содержащее триггер, выход которог соединен с входом индикатора,снабже но первым и вторым компараторами,пе вым -И вторьм фазосдвигающими элемен тами, причем вход и выход первогои второго фазосдвигающих элементов со динены соответственно с первым и вторым входами первохю и второго ко параторов , выходы которых соединены с первым и вторым входами триггера. На фиг.1 изображена блок-схема прелагаемого устройствагна фиг.2 - вре менные диаграммы,поясняющие способ измерения. Устройство,реализующее способ из мерения фазы,содержит триггер 1,индикатор 2,первый и второй компарато ры 3 и 4 и первый и второй фазосдви гающие элементы 5 и 6. Рассмотрим способ измерения фазы ( (фиг. 2) между опорным сигналом U,2(t) Uo/i+U2 -- ®t исследуемым сигналом и (t), ч-и sinCcwt-qi) ПРИ 044) 0 +цз т1Сс0ъ- с; ПРИ Jiшt- aJГ где - постоянные составляющие исследуемого и опорного сигналов {пр чем UQ-, Ф Uo2.) По данному способу осуществляют сдвиг и (t) и n2(t) на произвольн угол Ч ,в результате получают сиг-налы U и и : ru-t-usin(aut-i - f ) ПРИ О ш-Ь-Ц - ЗГ J О I и +u9i i(®t-Ч-) PW f « t-4-€ 24Г V 01 т 4l V4j5 l которые сравнивают по амплитуде с имеющимися соответственно сигналами и (t) и U.). Из выражений (1) и (fi) следует,что моменты равенства выиеупомянутых сигналов (точки t, и и хочки tj и ty) не зависят ни от значения постоянных составляющих,ни от амплитуды переменных составляющих сигналов,а разность At равна ..- , пропорциональнаясдвигу фаз W между исследуемым-.и опорным сигналами. Для более ясного.понимания сущности предлагаемого способа значени постоянных и переменных составляющи сигналов после фазового сдвига Ч в ты равными значениям постоянных и переменных составляющих сигналов до фазового сдвига. Однако данный способ справедлив и для случая неравенства этих значений. Допустимая величина изменения значений постоянных и переменных составляющих сигналов после фазового сдвига зайисит от его значения и при Ч 180° равна удвоенному минимальному значению амплитуды переменных составляющих сигналов. Вышесказанное справедливо для исследуемого и опорного сигналов,имеющих вид: ).vbu,si4i t-v U(i)U чЙи, , ог т.е. представляемых рядом Фурье. Таким образом,видно,что по предлагаемому способу производится два измерения за период и результаты измерения не зависят ни от наличия постоянных составлянядих, ни от формы сигналов. Работает устройство в режиме измерения фазового сдвига между двумя синусоидальными сигналами следующим образом. . Оба синусоидальных сигнала расположены относительно уровня нулевого потенциала так,как это показано на фиг.2,оба сигнала на. выходе фазосдвигающих элементов 5 и б сдвинуты относительно входных на определенный угол,постоянные составляющие этих сигналов на выходе фазосдвигающих элементов 5 и б останутся такими же, как и на их входах. Следовательно, сравнивая по напряжению входные и выходные сигналы фазосдвигающих цепей относительно друг друга при помощи первого и второго компараторов 3 и 4, можно определить какую-то фиксированную точку синусоидального сигнала, равноотстоящую от экстремального значения как первого,так и второго синусоидального сигналов,задержка по фазе между которыми измеряется. Другими словами,определяетея местонахождение на шкале времени экстремальных значений входных синусоидальных сигналов ( ) плюс интервал времени Atfзначение которого может быть любым в пределах 1/4 периода входных сигналов,но обязательно равны2 1 для обоих входных сигналов. Расстояние между двумя равноотстоящими от экстремума точками входных сигналов г .-э фазовому сдвигу Ц между эти;.ш сигналами. Триггер 1 формирует на своем выходе импульс напряжения с длительностью,равной фазовому сдвигу между исследуемыми сигналами,значение фазового сдвига определяется по индикатору 2. ; В предлагаемом устройстве напряжение смещения входных сигналов относительно уровня нулевого потенциала форма и амплитуда входных сигналов оказывают влияние на результат из мерения,поскольку не влияют на про|Цесс определения характерных точек сигналов tg + &t,4TO обуславливает широкую номенклатуру входных кон тролируемых сигналов. Таким образом предлагаемое устройство обладает более широкой,иежели известные,областью возможных применений. Формула изобретения 1. Способ измерения фазы,основанный на преобразовании разности фаз во временный интервал, о т л и ч а ю щ и и с я тем,что,с целью увеличения быстродействия и повышения точности, осуществляют сдвиг обоих входных сигналов на одинаковый фазовый угол,выделяют моменты равенства мгно венных значений входных и сдвинутых отностительно них сигналов и находят вр еменный интервал между выделенными моментами времени. 2, Устройство-для реализации способа по п.1,содержащее триггер,выхол ксэторого соединен с входом «ндикатора, отличающееся тем,что оно снабжено первым и вторы - компараторами, первым и вторым фазосдвигающими элементами,причем вход и выход первого и второго фазосдвигаюгцих элементов соединены соответственно с первым и вторым входами первого и второго компараторов,выходы которых; соединены с первым и вторым входами триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 491109, кл. G 01 R 25/00, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР №566201, кл. G 01 R 25/00, 1976.