Способ измерения малых фазовых сдвигов гармонических сигналов

Способ измерения малых фазовых сдвигов гармонических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.02.73 (21) 1883548, 18-10 (51) Ч. Кл. G 0Ir 25< 00 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Онубликов! и<; 25.06.75. Бюг<летень М 23

Государственный комитет

Совета Миннстров СССР

< 53) УДК 621.317. .772 (088.8) по делам изобретений и открытий, IBTB oI1< б, як<)ва пня он пса н ия 28.01. < 0 (72) Авторы изобретения

П. M. Щучкии и С. Д. Ли (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ФАЗОВЫХ

СДВИГОВ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1 о Ь з!и (01 Upppp

U,. = Up sin (alt — q:).

1О

Уав! ц"

; и ., — .-:, и .< / ) .

<1) 30

Изобретение относится к области фазопзмерительной техники и может найти применение при исследовании динамически свойств различных механических устройств.

Известны способы измерения фазовых сдвигов на основе интегрирования исследуемых сигналов.

Цель изобретения — повысить точность измерения малых фазовых сдвигов между гармоническими сигналами.

Это достигается тем, что выделяют временной интервал, пропорциональный двойному фазовому сдвигу на основе интегрирования каждого из исследуемых сигналов на двух временных участках следующим образом: два гармонических инфранизкочастотных сигнала, сдвинутых один относительно другого на некоторый угол подают на интегрирование в течение времени т! — — t2 — t< — — сопз1, причем отрезок времени т, выбирают на одном из полупериодов гармонических сигналов; интегральные значения исследуемых ст<гна loB запоминают до следующего полупериода гармонических сигналов, в котором исследуемые сигналы в момент времени t снова подают на интегрирование и одновременное сравнение с предыдущими интегральными значениями; в моменты равенства интегралов формируют два импульса, време<гной сдвиг между которымн,ропорц;<опален двойному фазовому

< дви <

На фнг. 1 пок<1зан гpафнк, поясня<о<цнй предлагаемый способ; !!à фнг. 2 — блок-схема

5 устройства для его осуществления.

11сследуемыс снг <алы можно представ;<ть следующим образом:

Опр делим интегралы (U dt н i U,dt за времешгои интервал т<, которые прнннмак)т слеу <ощне значения:

=1 тУ (U„dt = — (cos

U cos

U,.dt == — - — - (cosp

Определим н<пегралы 1 Upd! и (U,.dt за време<<ные интервалы т и та, соответственно:

U<

1 Updt - (cosset, — cos

Usinq — -(sin(vt,. — sin(vt,).

t, =- — arccos1 = — О; (О

1 т

t, =- -- arccos(— 1) =(О (О

3

В

U cos

L U,dt = — - (cos(vt, — cos(vt„,)— и

Зо

1!з условия равенства интервалов На щух участках интегрирования, а именно

° 1 (Uodt: U„dt (U,dt= ((1.ж определим значения t4 и t5 соответствеппо:

t4 — — — агссоз (cos (Otal + cos (О4 — cos Ы(), 1

t „. = — + — a(.ccos (cos (р (cos (v t.- +- cos o. l — cos (vt() + sin (р(sin (vt; + sin (()i» — sin (vt()).

Из анализа выражеиий для t4 и ts следует, что если на пределы интегрирования наложить следующие условия:

3 5 л) (О(ч =:т, (((tq= и и etq= -л то t и (.

2 2 принимают следующие значения:

1 24р.

t, = — + — arccos созр = -- (О (Э (О

6} (vt(— 0) (vt = — и (О1 — — т

4(3

2 " 2

ro (4 и t;- принимают следующие значения: р 1 2р

-- агссоь cos(+ р)= --=-- — —. (О (О (V (О

Следовательно, выделяемый временной интервал т в обоих случаях принимает следующее значение: — (- — (2 р

Из выражения (3) следует, что т, равное разности между моментами времени t, и пропорционально двойному фазовому сдвигу.

Относительная погрешность измерения фазового сдвига в этом случае определяется следующим равенством: При равпоточш(х измерениях круговой частоты и времеппого интервала точность измерения фазового сдвига предлагаемым сНособом повышается в два раза по сравнению с известцым.

Схема устройства для осуществления предлагаемого способа включает следующие элементы: ключи 1, 2 и 8, интеграторы 4 и 5, нуль-органы 6 и 7, схему «ИЛИ» 8, задатчик времени 9, шины 10 и 11 входных сигналов, шину 12 импульса «Пуск» и выходную шину И.

В исходном состоянии ключи 1, 2 и 8 закрыты, интеграторы находятся в нулевом состоянии. При подаче импульса «Пуск» по шияе 12 задатчик времени 9 формирует временной интервал т, (см. фиг. 1), на который открываются ключи (и 2, причем начало времеш(ого интервала т(привязывается к положительному (отрицательному) полупериоду опорного сигнала U((. В течение времени г( входные сигналы U, и U,. интегрируются интеграторами 4 и 5. На следующем отрицательном (положительном) полупериоде опорного сигнала в момент времени t; (см. фиг. 1) задатчик времени открывает ключи 1, 2 и 8.

Входные сигналы снова поступают ца входы интеграторов 4 п 5 до моментов времени, когда содержимое интеграторов становится равным нулю, что соответствует равенству интегральных значений функций на первом и втором участках интегрирования. Возвращение интеграторов в нулевое состояние фиксируется нуль-оргапами б и 7, с выхода которых появляются импульсы, времепной интервал между которыми пропорционален двойному фазовому сдвигу между исследуемыми гармоническими сигналами. Выходные импульсы с нульоргана закрывают ключи 1, 2 и 8 и поступают на выход через схему «ИЛИ» 8. На этом работа устройства заканчивается.

Предмет изобретения

Способ измерения малых фазовых сдвигов гармонических сигналов, основанный на интегрировании каждого из исследуемых сигналов на двух временных интервалах с помощью задатчика времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых фазовых сдвигов, выделяют временной интервал, пропорциональный двойному фазовому сдвигу, путем задания начала и конца перзого интервала интегрирования соответст3 венно равным (и — -- (или О и — —, а начало второго интервала интегрирования равным о 3

- --, (или

2 2

Оиг 1

1Р(Ух)

Риг 2

Составитель Л. Прохорова

Техред Л. Казачкова

Корректор В. Гутман

Редактор О. Степина

Заказ 234/453 Изд. № 814 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип, Харьк. фил. пред. «П атент»