Способ измерения фазового сдвига

Способ измерения фазового сдвига

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01)., 3 (яэ 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3288540/18-21 (22) 16.03.81 (46) 33.05.83. Бюл. И 19 (72) В.Н. Чинков, В.Г. Войтенков, С.А. Кравченко и В.В, Фокин (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Галахова О.П., Колтик E.Ä., Кравченко С.А. Осйовы фазометрии.

Л., "Энергия", 1976, с. 140-142.

2. Авторское свидетельство СССР

11 834594, кл. 6 01 R 25/00, 1979. (54)(57) спосоь измерения ФАзового

СДВИГА, основанный на интегрировании входйого сигнала, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения точности и исключения зависимости результата измерений от частоты входного сигнала, Формируют два временных интервала, причем один - между переходами опорного сигнала через нуль и измеряемого сигнала через максимум, а,второй - между переходами опорного и измеряемого сигналов через одноименные максимумы, в течение каждого из временных интервалов стробируют измеряемый сигнал, образуя тем самым два кусочно-гармонических сигнала, измеряют средние значения этих .сигналов и по отношению средних значений находят искомый фазовый сдвиг.

1019355

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке фазометров.

Известен способ измерения фазовых сдвигов, основанный на промежуточном преобразовании Фазового сдвига в по= стоянное напряжение путем осреднения прямоугольных импульсов, имеющих постоянную амплитуду и длительность, равную временному интервалу, пропорциональному фазовому сдвигу 1 Q

Недостатком этого способа является зависимость: результата измерений от амплитуды прямоугольных импульсов, что ограничивает его точность, Наиболее близким по технической сущности и достигаем@му результату к изобретению .является способ измерения фазового сдвига, основанный на основном и дополнительном интегрировании входного сигнала, причем начало дополнительного интегрирования фиксировано во времени, а конец дополнительного интегрирования является несущей координатой времени 2 .

Недостатки известного способа за" ключаются в следующем. Во-первых, ему присуща недостаточно высокая точ" З0 ность из-за необходимости измерения амплитуды сигнала и наличия двух операций интегрирования. Этот недостаток особенно ощутим в области низких и инфранизких частот. Возникающие 35 за счет этого погрешности затем никак не компенсируются. Во-вторых, результат измерения зависит от частоты входного сигнала, что приводит к ус.ложнению как процесса измерений, так 40 и к дополнительной погрешности за счет измерения частоты или нестабильности частоты, .если она считается фиксированной.

Целью изобретения является повыше- 45 ние точности измерения и исключения зависимости результата измерений от частоты входного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения фазово-g0 го сдвига, основанному на интегриро,вании входного сигнала, формируют два временных интервала, причем одинмежду переходами опорного сигнала через нуль и измеряемого сигнала через максимум, а второй - между переходами опорного и измеряемого сигналов через одноименные максимумы, в течение каждого из временных интервалов стробируют измеряемый сигнал и тем самым образуют два кусочно-гармонических сигналов, измеряют средние значения этих . сигналов и по отношению средних значений находят искомый фазовый сдвиг, На фиг; 1 приведены временные диаграммы, поясняющие предлагаемый спо-. соб; на фиг. 2 - структурная схема устройства, реализующего способ.

Пусть необходимо измерить фазовый сдвиг между двумя синусоидальными напряжениями (фиг. 1с1), которые описываются выражениями

U = Un, singlet

U> = Urn sin(cot - Ч) (1) где Ч - измеряемый Фазовый сдвиг;

U - амплитуда напряжений (для упрощения записи она принята одинаковой для обоих сигналов,(так как окончательный результат от этого не меняется), Из одного из этих сигналов, предположим сигнала U, сформируем два кусочно-гармонических сигнала (фиг. 1,б, 6) описываемых выражениями

,.= csin(u)t-9) при 2Щ<шт.(2TiK+ (+ Ч ), где К = 0,1,2...;

2 .02с — = 0 при остальных значения(dt;

u, = U i (t-Vjj при ЯК+У/2 <

U = 0 при остальных значения tdt.

Ойределим среднее значение каждого из этих сигналов

3T/2+ 9

U == U s in(ÎÝt - Р)Й((.ОЙ)

2t 2л tn

О

= — -"- cos 9

27Г у/2+

u == U sin(t "Ч ) 3(ь )

25 2п 3ъ

7I

Ulfn e

= 2у s

tg {, с . (g) откуда

«г = arctg — ° .

1 25

2С

Таким образом, фазовый сдвиг действительно может быть определен по отношению постоянных напряжений, пропор-. циональных средним значениям кусочногармонических сигналов.

1019355 4

Как следует из лриведенных соотно- напряжения- U<(t) через максимум.и шений, погрешность предлагаемого сто- Формируются управляющие сигналы, дли". соба практически не зависит от неста- . тельность которых определяется выражебильности напряжения. Кроме того, при ниями (2). Этими сигналами открыреализации предлагаемого способа вооб- ваются ключи 1 и 2, и в результате . ще нет необходимости: Формировать пря- на их выходах Образуются кусочно-гармоугольные импульсы, что значительно монические сигналю, поступающие на упрощает процесс измерений, а в ко- - интеграторы 4 и 5. На выходах инте" нечном итоге и его реализацию. граторов образуются сигналы 0 и

8 состав устройства, реализующего щ бас, которые подаются на арифметипредлагаемый способ, входят ключи 1 ческий блок б, где осуществляется . и 2, Формирователь3 временных интер- .определение Фазового сдвига. валов, интеграторы 4 и 5, арифметический блок 6 и индикатор. 7. Напря- Таким образом, предложенная сово» жение 0 (й) подается на ключи 1 и 2 и купность операций над входными сигна» . и на формирователь. 3 временных ин- лами в предложенном способе поэволятервалов, на который поступает также . ет избавиться от погрешности измеренапряженйе U (t). Формирователем 3 ния, обусловленной неизвестностью . выделяются моменты переходов напря- амплитуд входных сигналов, а также жения 0„(й) через нуль и максимум, а исключить операцию измерения частоты, ю

Составитель В. АФанасьев

Редактор В. Данко Техред Ж.Кастелевич КорректорA. Повх

° ЬЮ ФВ 4В ю аа @ фа

Заказ 3695/39 . Тираж $16 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений: и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4