Способ установления сдвига фаз междудВуМя гАРМОНичЕСКиМи СигНАлАМи Советский патент 1981 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к электроизерительной -технике и может быть использовано в приборах допускового контроля параметров комплексных сопротивлений, компенсаторах и мостах переменного тока. Известен способ установления между двумя гармоническими сигналами одинаковой частоты.заданного фазового сдвига, опрэделяемого соотношением J, основанный на сравнении дополнительных сигналов , причем один из дополнительных сигналов сформирован пропорциональным временному интервалу, начало которого .совпад ает с точкой перехода одного из гармонических сигналов через нулевой.уровен с минуса на плюс (с плюса на ), а конец - с ближайшей точкой перехода второго гармонического сигнала с минуса на плюс (с плюса на минус)г второй дополнительный сигнал сформирован пропорциональным временному интервалу, начало которого совпадает сначалом первого дополнительного сигнала, а длительность пропорционал на временному интервалу первого дополнительного сигнала с коэффициентом пропорциональности ; третий дополнительный сигнал сформирован с длительностью, пропорциональной временному интервалу, начгшокоторого совпадает с концом второго дополнительного сигнала, а конец - с ближайшей точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус); четвертый дополнительный сигнал сформирован пропорциональным разности длительностей второго и третьего дополнительных сигналов, а информацию о величине и направлении отклонения действительного фазового сдвига между двум.4 гармоническими сигналами получают по величине и знаку четвертого дололнительного сигнала pj . Недостатком способа является низкая точность. Известен способ установления сдвига фаз между двумя гармоническими сигналами одинаковой частоты,основанный на формировании дополнительных сигналов, причем длительность первого дополнительного сигнала равна временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода одного из гармонических сигналов через нулевой уровень с минуса на. плюс (с плюса на минус), а конец - с ближайшей точкой перехода второго гармониеского сигнала через нулевой уроень с минуса на плюс (с плюса на инус); второй дополнительный сигнал формирован с длительностью, равной ременному интервалу, .начало котоого совпадает с концом первого дополительного сигнала, конец - с то.чкой ерехода первого гармонического сигала через нулевой уровень с плюса на минус (С минуса на плюс); третий ополнительный сигнал сформирован пропорциональным разности длительностей первого и второго дополнительных сигналов, а информацию о величине и направлении отклонения действительного фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами от заданного получают по величине и знаку третьего дополнительного сигнала 12 .

Недостатком способа является го, что он позволяет устанавливать фазовый сдвиг между двумя гармоническими сигналами, равный лишь ±Л/2,

Целью настоящего изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что при установлении сдвига фаз между двумя гармоническими сигналами способом, основанным на сравнении дополнительных сигналов, один из которых (прямоугольный импульс) сформирован с длительностью, равной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус), а конец - с ближайшей точкой перехода второго гармонического сигнала, взятого за опорный, через, кулевой уровень с минуса на плюс 1C плюса на минус), при фазовом сдвиге между гармоническими сигналами в пределах от О до J , или начало которого совпадает с точкой перехода второго гармонического сигнала через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс), а конец - с ближайшей точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) ;.ри фазовом сдвиге в пределах от - Т до О, формируют второй дополнительный сигнал (прямоугольный импульс) с длительностью, равной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода второго гармонического сигнала через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус), а конец - с ближайшей точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) при фазовом сдвиге между гармоническими сигналами в пределах от О до JT , или начало которого совпадает с точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус), а конец и ближайшей точкой перехода второго

гармонического сигнала через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) при фазовомсдвиге в пределах от - F до О, а отношение амплитуд первого и второго дополнительных сигналов равно , где д, h - на туральные числа ig : h + 1) , формируют третий дополнительный сигнал, пролорциональный разности площадей первого и второго дополнительных сигна лов, а информацию о величине и направлении отклонения действительного фазового сдвига двумя гармоническими сигналами от заданного получают по величине и знаку третьего дополнительного сигнала,

5На фиг, 1 и 2 изображены временные диаграг/1мы, поясняющие предложенный способ, причем диаграммы фиг. 1 соответствуют фазовому сдвигу между гармоническими сигналами U и U.2 в 0 пределах от О до F л конкретно ).. а дааграммы фиг, 2 - в пределах от - /У до О (конкретно -Т/З) . Действительный фазовый сдвиг V между двумя гармоническими сигналами на диаграммах фиг. 1а и 2а по абсолютной величине меньше заданного у , а на диаграммах фиг, 16 .и 2 б - больше заданного.

На фиг. 3 и 4 показаны блок-схемы

устройств, реализующих данный способ.

Формируют первый дополнительный сигнал фиг, 1а и 2 а), имеющий форму прямоугольного импульса с длительностью, пропорциональной действительному фазовому сдвигу между гармоническими сигналами Ц и и, а затем - второй дополнительнлй сигнал фиг. If), также имеющий форму прямоугольного импульса, длительность которого пропорциональна фазовому углу, дополнякацему действительный фазовый сдвиг между гармоническими сигналами U и и, до JT , а. его амплитуда относился к амплитуде первого дополнительного сигнала, как h к (.д-h). Формируют третий дополнительный сигнал фиг. Ig и 2д), пропорциональный разности площадей первого и второго дополнительных сигналов, а информацию о величине и направлении отклонения

действительного фазового сдвига меж-ду гармоническими сигналс1ми U и и от заданного получают по величине и знаку третьего дополнительного сигнала.

Первое из устройств, реализующих

данный способ фиг. 3), содержит бло.ки согласования 1 и 2, усилители-ограничители 3 и 4, элементы Запрет 5 и И 6, блок масштаба 7 и интегратор 8,

Работает устройство следующим образом.

Гармонические сигналы U и u,j (.фиг. 1а и 2а), между которыми необходимо установить фазовый сдвиг, определяемый соотношением вида -i- л , поступают через блоки согласования и 2 на усилителей-ограничителей 3 и 4. Прямоугольные импульсы, соответствующие, например, положительным полуволнам синусоиды входно го гармонического сигнала 1Ц с выхо да усилителя-ограничителя 3 (фиг. 1 и 2в), подаются одновременно на оди из прямых входов элемента Запрет и на один из входов элемента И 6. Прямоугольные импульсы (фиг, 1с и 2 соответствукнцие, например, положи1:ельным полуволнам синусоидального входного сигнала U/j с выхода усилит ля-ограничителя 4, поступают одновр менно на один из входов элемента И и инверсный вход элемента Запрет Прямоугольные импульсы (фиг, 1е и 2е) с выхода элемента И 6 подаются на вход блока масштаба 7 с передато ным коэффициентом . На управляющий вход блока масштаба поступают сигналы Запрет, задающие передаточ ный коэффициент в зависимости от заданного фазового сдвига. Прямоугольные импульсы (фйг, 1 и 2 d, f) с выходов элементов Запрет 5 и блока масштаба 7 подаются соответственно на первый и второй входы интегратора 8, величина и знак сигнала на выходе которого дают однозначную информацию о величине и отклонении дейс.твительного фазового сдвига между гармоничес кими сигналами Щ и U от заданнбго Коэффициент передачи блока масштаба 7 меньше единицы в случае фазового сдвига между сигналами U и U, в пределах от -jr/2 до + Г/2, так как h kg-h), и больше единицы при фазовом сдвиге от - JT до -J/2 и от Ж/2 до JT , так как h (,g-h) что усложняет реализацию блока масштаба 8 Для реализации данного способа можно использовать и второе устройство (фиг. 4), в котором в качестве блоков масштаба применяются делители напряжения. Устройство содержит кроме блоков, указанных на фиг. 3, добавочный блок масштаба 9 и блок управления 10. Блок управления 10 предназначен .для управления коэффициентами переда чи блоков масштаба 7 и 9, каждый из которых меньше единицы или равен ей что позволяет контролировать любой наперед заданный фазовый сдвиг между гармоническими сигналами одинаковой частоты. Назначение и работа остальных блоков схекы аналогичны назначению и работе блоков первого из устройств. Использование способа позволяет устанавливать фазовый сдвиг, определяемый соотношением - JT vh 49-1 - натуральные числа),между двумя гармоническими сигналами с высокой точностью, что имеет большое значение пп,и разработке приборов для АСУ ТП Формула изобретения Способ установления сдвига фаз между двумя гармоническими сигналами, основанный на сравнении дополнительных сигналов, один из которых (,прямоугольный импульс) сформирован с длительностью, равной временному интервалу , начало которого совпадает с точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с минуса на плюс ic плюса на минус), а конец - с ближайшей точкой перехо- . да второго гармонического сигнала, .взятого за опорный, через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) при фазовом сдвиге между гармоническими сигналами в пределах от О до 1Г , или начало которого совпадает с точкой перехода второго гармонического сигнгша через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс), а конец - с ближайшей точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с плюса на минус ic минуса на плюс) при фазовом сдвиге в пределах от -JT до О, о т л и ч а ю щ и и. с я тем, что, с целью повышения точности, формируют второй дополнительный сигнал (прямоугольный импульс), с длительностью, равной временному интервалу, начало которого совпадает, с точкой перехода второго гармонического сигнала ч-эрез нулевой уровень с минуса на плюс 1.С плюса на минус) , а конецс ближайшей точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с- плюса на минус ic минуса на плюс) при фазовом сдвиге между гармоническими сигналами в пределах от О дoJГ , или начало которого совпадает с точкой перехода первого гармонического сигнала через нулевой уровень с минуса на плюс .с плюса на минус), конец - с ближайшей точкой перехода второго гармонического сигнала через нулевой уровень с плюса на минус с минуса на плюс) при фазовом сдвиге в пределах от -JT до О, а отношение амплит/д первого и второго дополнительных сигналов равно -я , где 9, h - натуральные числа, формируют третий дополнительный сигнал, пропорциональный разности площадей первого и второго дополнительных сигналов, а информацию о величине и направлении отклонения действительного фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами от заданного получают по величине и энаку третьего дополнительного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2569376/18-21, кл. G 01 R 17/00, 12.01.78. 2,Авторское свидетельство СССР № 568896, -кл. G 01 R 17/00 inpOTOип) .

Ц

/,

U9

Afh

и

f.

и

N

V

V

Ж

А Л

/Ij

Фиг. г

Фаг.З

Фиг.