Способ измерения разности фаз и устройство для его осуществления

Способ измерения разности фаз и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И САНМ

ИЗОБРЕТЕНИ

Союз Советским

С щиапистнчесиик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) дополнительное к авт. сеид-By— (22) Заявлено 10.1274 (21) 2083645/18 с присоединением заявки М 2083644 (23) Приоритет—

1 R 25/00

Государственный комитет

СССР

llo делам нзооретеннй и открытий

Опубликовано 1504.79. Бюллетень

К 621.317.

2 (088.8) Дата опубликования описания 15 (72) Авторы

НВОбрЕтЕНИя B. Ф. Отчално, H. H. Штарев и K. N. Шульженко

pl) ЗаяВИтЕЛЬ Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) спОсОБ измеРения РАзнОсти ФАз Ч и устРОЙстВО

ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании фазоизмерительных систем.

Известен способ измерения разности фаз гармонических си гн алов (1 ) . Устройство для осуществления этого способа содержит перемножители, интеграторы, фаз осдви гающую цепь, схему отношений и стрелочный прибор.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ измерения разности фаз 9 входных сигналов, основанный на получении квадратурных составляющих вида cos Ч и sin% и измерении их отношения при помощи стрелочного прибора. Колебания, разность фаэ которых необходимо измерить, подают на два фазовых детектора. Между одной парой входов фазовых детекторов включена 90 фаэосдвигающая цепь.На выходе одного иэ фазовых детекторов получают ток или напряжение, пропорциональное cosМ, а на выходе другого — ток,либо напряжение, пропорциональные sin9. Эти напряжения или токи подают на стрелочный прибор, показания которого являются функцией отношения токов или напряжений, подведенных к нему (21.

Недостатком известного способа является сравнительно низкая точность отсчета измеренной разности фаз и высокая инерционность процесса измерения.

Цель изобретения — повьанение точности и быстродействия процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения разности фазМ, основанном на получении квадратурных составляющих вида cos Ч и,еin P иэ сигналов сов и sin P фбрмируют сигналы вида cos2+Ep, «cos2 Ч, sin2 М, -sin2 ×, где m O, 1, 2, 3,...,и производят попарное сравнение сигналов между собой,например cos2 9 с sin2 Ч и cos2 V с sin2 Ч, получая измеряемую разность фаэ в виде зн ачени я кода.

Способ может быть реализован устройством для измерения разности фаэ, содержащим два фазовых детектора, между одной парой входов которых вклю« чена фазосдвигающая цепь, в устройство введены парафазные усилители, схемы сравнения и два канала последовательно соединенных схем формироваЩ ния сравниваеьих сигналов вида cos2 g

-cos2 Ю для одного канала и sin2 9, -sin2 Ì для другого канала, где m =

7369 4 з 65

1,2, 3,...— порядковых номер схемы формирования в канале, причем выходы каждой схемы формирования в каждом канале подключены к соответствующим входам, последующих схем формирования в обоих каналах. Выходы Фазовых детекторов через парафаэные усилители соединены с входами первых схем формирования сравниваемых сигналов обоих каналов, один иэ выходов одного иэ парафазных усилителей соединен с входами двух схем сравнения, вторые Ю входы которых подключены к разным выходам другого парафазного усилителя, один из выходов каждой схемы формирования сравниваемых сигналов одного из каналов соединен с входом 15 соответствующих двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам схемы формирования с тем же порядковым номером другого кан aqa, 20

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способу на Фиг. 2— эпюры напряжений на входах и выходах схем сравнения, включенных после парафаэных усилителей и первых .схем. формирования сравниваемых сигналов. фаэовые детекторы l и 2, между парой входов которых включена 90 фазосдвигающая цепь 3, через парафазные усилители 4 и 5 соответственно соединены с входами первых схем формирования 6 и 7 сравниваемых сигналов, выходы этих схем, в свою очередь, подключены к соответствующим входам схем Формирования 8 и 9 и т.д. до ко- 35 нечных схем формирования 10 и 11 сигналов..Один из выходов парафазного усилителя 4 соединен с входами двух схем сравнения 12 и 13 вторым входам которых подключены выходы парафаэного 40 усилителя 5. Один из выходов первой в канале схемы формирования 6 сигналов соединен с"входами двух схем сравнения 14 и 15, вторые входы последних подключены к выходам схемы Формирова- 45 ния 7 сигналов и т .д.Выход схему формирования 10 сигналов подключен к входам схем сравнения 16 и 17, вторые входы их соединены с выходами схемы

Формирования l l сигналов.

Входные радиосигналы, разность фаз которых необходимо измерить, подают на один иэ фазовых детекторов непосредственно, а при поступлении на другой фазовый детектор один из сигналов проходит через 90 фазосдвигающую цепь

3. В этом случае на выходах фазовых детекторов 1 и 2 получают сигналы вида соя Ч и sin%. С выходов парафазных усилителей 4 и 5 снимаются сигналы вида соя9, . »cosÌ и я1пЧ, sin3, псступающие затем иа входы первых в каналах схем формирования сравниваемух сигнаJIoB (схемы Формирования б и 7), Формирующих сигналы вида соя29, -соя2Ч для схем 6 и сигналы вида sin29, 65

-я1п2 М вЂ” для cxema 7. Полученные сигналы, в свою очередь, подаются на входы вторых схем формирования сравниваемых сигналов обоих каналов, на выходах которых выделяются сигналы вида

cos49, — соя4Ч для схемы формирования 8 и сигналы вида я1пЧ, -я1пЧ вЂ” для схемы формирования 9.

Подобное преобразование повторяется необходимое число раз и заканчивается получением на выходах cxew

Формирования 10 сигналов вида cos2, соя2 и сигналов sin2Y, -sin29— на выходах схемы формирования 11. И— количество схем формирования сравниваемых сигналов в каждом канале определяется требуемям дискретом, а, следовательно, и точностью измерения разности фаз .

Схемы формирования 6,8 и 10 идентичны, выполняют операции согласно выражению И у и-1

cos2 Y = (cos2 Ч) — (sin2 Я и одновременно производят парафазное усиление полученного результата. Схемы формирования 7,9 и 11 также идентичны и осуществляют выполнение операций согласно выражению .

sin 2 " = 2 cos 2 Ч я1п .2 9, С целью симметрирования схемы фаэоизмерителя и уменыаения сшибок измерения для получения сигналов вида

cos2™М, -cos2 9 и я1п2" Ч, -я1п2 Ч используются все входные сигналы вида

cos2 Ч, -cos2 Ч, я1п2 Ч, -sin2 %

Одновременно с преобразованием сигналов происходит сравнение их между собой на выходах парафазных усилителей 4 и 5, а после каждой схемы формирования сигналов — при помощи схем сравнения 12-17, причем после каждой иэ соответствующих схем формирования производится сравнение сразу двух пар сигналов, что необходимо для устранения неоднозначности отсчета, возникающей при сравнении только какой-либо одной пары сигналов между собой.

Принцип действия схем сравнения поясняется эпюрами (фиг. 2) . U соответствует результату сравнения cosV c

sin 9, à U< -результату сравнения соя М с -sin $, U и U

В процессе измерения на выходах всех схем сравнения создается значение двоичного расщепленного кода, однозначно связанное с измеряемой разностью фаз.

Основным преимуществом изобретения является возможность увеличения точности отсчета измеряемой разности фаз и повьнаения быстродействия процесса измерения. Точность отсчета в этом случае определяется ценой младшего разряда кодового обозначения измеряемой разности фаз, т.е. определяется количеством N схем формирования срав657369 ниваеьих сигналов в каждом канале, Это количество может быть выбрано достаточно большим. Если инерционность известного устройства достигает единиц и долей секунды, что обусловлено применением в нем стрелочного прибора, то инерционность предлагаемого 5 устройства н а несколько пор ядков ниже и может достигать долей микросекунды.

Кроме того, вывод информации осуществляется в виде двоичного кода, что позволяет достаточно легко производить р обработку данных с помощью ЭВМ. Все это в значительной мере повышает эффективность использования фазоиэмерительного устройства. Кроме того, предлагаемое устройство обладает сравнительной легкостью микроминиатюризации, его можно выполнить в виде интегральной схемы.

Формула изобретения

1. Способ измерения разности фаз входных сигналов, основанный на получении квадратурных составляющих вида созЧи в1п9 отлич ающийс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия процесса измерения, иэ сигналов cos% и sin Ч формируют сигналы вида cos2 9, -сов2 Ч, sin2 Q, — э1ц2 %, где m = 0,1,2,3..., 30 и производят попарное сравнение сигналов между собой, например cos2 9c

sin2 $, и соэ2 Ч с -sin2, получая

Измеряемую разность фаз в виде значения кода. 35

2 . Устройство дл я осуществлени я способа по п. 1, содержащее два фазовых детектора, между одной парой входов которых включена фаэосдвигающая цепь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в устройство введены парафазные усилители, схемы сравнения и два канала последовательно соединенных схем формирования сравниваемых сигналов вида cos2 Ч, -соэ2 для бдного канала и sin2 $, -sin2 Ч— для другого канала, где m = 1,2,3,...порядковый номер схе ь формирования в канале, причем выходы каждой схемы, формирования в каждом. канале подключены к соответ твующим входам последующих схем формирования в обоих каналах, выходы фазовых детекторов через парафаэные усилители соединены с входами первых схем формирования сравниваемых сигналов обоих каналов, один из выходов одного иэ парафазных усилителей соединен с вХодами двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам другого парафазного усилителя, один из выходов каждой схемы формирования сравниваемых сигналов одного из каналов соединен с входами соответствующих двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам схемы формирования с тем же порядковым номером другого канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l Авторское свидетельство 9174411 кл. G 01 R 25/00, 1966.

2.Авторское свидетельство Р 47356, кл. G 01 R 25/00, 09.07.35.

657369

Составитель В. Еремеев

Техред О.Андрейко Корректор О. Билак

Редактор,Т, Янова

Тираж 1089 Подписное

ЙНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий.

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

Эакаэ 1785/44

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4