Способ измерения фазового сдвига Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(отрицательными) полуволнами входных синусоидальных сигналов порога в соответствующем канале, при этсм половину разности длительностей указанных дополнительных импульсов вычитают из длительности импульса, про порциональной разности фаз, если длительность дополнительного импульса первого канала больше длительност дополнительного импульса второго канала, или добавляют если длительност импульса первого канала меньше длительности дополнительного импульса второго канала. На фиг.1 показаны временные диагpaNWvbi поясняющие сущность предложенного способа; на фиг.2 - устройство, реализующее предлагаемый способ. На фиг.1 .приняты следующие обозначения f (t) , fQ(t) - первый и второй гармонические сигналы; Uc-t / UcQ амплитуды первого и второго сигналов ,- первая и вторая пороговые величины; ) - первый сигнал, фор мируемый по первым моментам совпадения мгновенных значений сигналов f (t) и ) с пороговыми величинам и q соответственно; ) , Vjlt) второй и третий сигналы,.формируемые по первым и вторым моментам совпадения мгновенных значений сигналов f(t) и f(t) с пороговыми величина ми и f rj соответственно; четвертый сигнал, формируемый как мо дуль половины разности длительностей сигналов (t) и Vj(t); (t) - пяты сигнал, формируемый как сумма произведения сигнала У4() на единичный сигнал и сигнала V(t) . Способ реализуется следующим образом. По первым моментам совпадений сиг налов f(t.) и fr(t) с пороговыми величинами f , и 5 г соответственно выра батывается сигнал % (t) . y(t) 1 в интервале At t,--Ц Сигнал f(t) сравнивается с пороговой величиной . В результате вырабатывается сигнал (t) . .(t) 1 при f-,(t) f i (t) 0 при f (t) f i V(2(t) 1 в интервале istrj t . Сигнал fr (t) сравнивается с пороговой величиной fr, . В результате вырабатывается сигнал ). ) 1 при f(t) f ; fj(t) С) при f (t)-, V,,(t) 1 в интервале at3 В результате сравнения сигналов frjCt.) и tj,(t) вырабатывается сигнал 4(1). Интервал времени й, в котором t4(t 1 равен -,t, . результате сравнения сигналов Vrj(t) и Vj (t) вырабатывается единичный сигнал 1 (t). 1 (t) +1 если utfi / Atj i 1 (t) -1 если u.i л f В результате сложения сигнала V (t) с сигналом V4 (t) , умноженным на сигнал l(t) вырабатывается сигнал (t) . Интервал времени в котором У (t) 1 равен ut5 1 (t)At4. Далее определяется Jl)aзoвый сдвиг между сигналами (t) и fri(t) . лФ--у -и( , где Т - период сигналов f,(t) и ff(t) , Интервал времени it4, умноженный на единичный сигнал 1(t), можно представить в виде . At, ( (t) t Jl-torcs.(l--a., Фазовый сдвиг, соответствующий этому значению, равен . h .. гГ --drcsi i .drcsin Ошибку измерения фазового сдвйга, обусловленную погрешностью установки пороговых величин можно существенно уменьшить с помощью- предлагаемого способа измерения фазового сдвига. Усдройство, реализующее описанный способ, содержит первый формирователь 1 импульсов, второй формирователь 2 импульсов, первый формирователь 3 коротких импульсов, второй формирователь 4 коротких импульсов, триггер с раздельными входами 5, первый электронный ключ 6, счетчик 7 импульсов, генератор 8 импульсов, второй электронный ключ «9, третий электронный ключ 10, первый элемент временной задержки 11, реверсивный счетчик 12 импульсов, второй элемент временной задержки 13, третий элемент временной задержки 14, третий формирователь 15 коротких импульсов, сумматор 16. Устройство работает следующим о.бразом. Гармонические, сигналы ) и (t) приложены ко входам первого и второго формирователей импупьсов 1 и 2. При пересечении сигналами . f(t) и f7.(t) пороговых уровней f и Г2 соответственно на выходах формирователей формируются сигналы VijCt) и (t) (фиг,1). В моменты t t Q.,1 первым и вторым формирователями коротких импульсов 3 и 4 сформируют ся импульсы, которые поступают на входы триггера с раздельными входами 5. На выходе триггера .5 формируе ся сигнал ( (t) , когорый затем пост пает на управляющий вход первого электронного ключа б. На информацио ный вход электронного ключа 6 подае ся последовательность импульсов пос тоянной чартоты, вырабатываемых ген ратором импульсов 8. В результате на выходе электронного ключа 6 формируется пачка импульсов, которая затем поступает на вход счетчика им пульсов 7. Счетчик импульсов 7 подсчитывает число импульсов в пачке. Это число пропорционально длительности временного интервала иt. Управляющие входы второго и трет его электронных ключей 9 и 10 соеди нены с выходами первого и второго , формирователей импульсов 1 и 2 соответственно. На информационные входы второго и третьего электрон|ных ключей 9 и Ю подается последовательность импульсов постоянной частоты с генератора импульсов 8. На выходах второго и третьего элект ронных ключей 9 и 10 формируются пачки импульсов, которлле затем посту пают на вычитающий и суммирующий входы реверсивного счетчика 12 импульсов соответственно. Импульсы с выхода третьего электронного ключа 10 проходят через первую схему 11 временной задержки, при наличии кото рой работа по вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчик 12 импульсов разделена по времени, что необходимо для нормальной работы счетчика. При превышении количества импульсов в пачке, снимаемой со второго электронного ключа 9 .над количеством импульсов в пачке, снимаемой с третьего электронного ключа 10, на выходах реверсивного счетчика 12 импульсов образуется дополнительный код, соответствующий этому превышени При наличии обратной ситуации на выходах реверсивного счетчика 12 импульсов образуется прямой код. Таким образом,- если единичный сигнал имеет отрицательный знак, то на выходах реверсивного счетчика 12 импульсов образуется дополнительный код, в про тивном случае код будет прямым. Деление кода, образованного в реверсивном счетчике импульсов, на 2 производится путем сдвига кода в сторону младшего разряда на один разряд. Это осуществляется определенным соединением выходов счетчика 12 с сумматором 16 (фиг.2). На сумматор 16 поступает также код со счетчика 7 импульсов. В момент времени tr (фиг.1) третьим формирователем коротких импульсов 15 формируется импульс, который, пройдя через вторую схему временной задержки 13, поступает на управляющий вход сумматора 16 и разрешает операцию суммирования кодов, находящихся на счетчиках 7 и 12. Операция суммирования прямого кода с дополнительным эквивалентна . операции вычитания, а операция суммирования прямого кода с прямым эквивалентна операции сложения. Импульс, снимаемый со второй схемы 13 временной задержки, пройдя через третью схему 14 временной згщержки, производит обнуление счетчиков 7 и 12, подготовив, тем самым, схему к следyющe гy . В результате работы схемы на выходах сумматора 16 образуется искомый код разности фаз между гармоническими сигналами f (t) и f U). Формула изобретения Способ измерения фазового сдвига, посредством формирования импульса, длительность которого пропорциональная разности фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при произвольных амплитудах входных сигналов и большом динамическом диапазоне изменения их амплитуд, формируют дополнительные импульсы в каждом канале с длительностями, равными временным интервалам между моментами пересечения положительными (отрицательными) полуволнами входных синусоидальных сигналов порога в соответствующем канале, при этом половину разности длительностей указанных дополнительных импулЬсов вычитают из длительности импульса, пропорциональной разности фаз, если длительность дополнительного импульса первого канала больше длительности дополнительного импульса второго канала, или добавляют, если длительность дополнительного импульса первого канала меньше длительности дополнительного импульса второго канала. Источники информации, принятые.во внимание при экспертизе; 1.Оратынский П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев. Е ысшая школа , 1971, с. 415-422. 2.Глинченко и др. Цифровые методы измерения сдвига фаз. Новосибирск, Наука, 1979, с. 10-14.

/ЙУ./