RU2001409C1 - Устройство дл определени соотношени фаз двух синусоидальных сигналов - Google Patents

Abstract

Использование: область измерительной техники , определение соотношений фаз двух синусоидальных сигналов. Сущность изобретени  устройство содержит блок делени  1. дифференцирующее устройство 2, блок регистрации 3 2 ил

Description

Фиг.)

ы

и

г

о

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  определени  соотношени  фаз двух синусоидальных сигналов, в частности к устройствам определени  знака разности фаз сигналов, а частности к устройствам определени  знака разности фаз сигналов напр жени  или тока одной частоты, и предназначено дл  преимущественного использовани  в прецизионных устройствах, сохран ющих высокую точность определени  знака при малых или близких 90°, 180° абсолютных значени х этой разности фаз в инфранизкочастотном диапазоне, когда амплитуды сигналов могут различатьс  между собой и мен тьс  в широких пределах.

Известны различные устройства определени  соотношени  фаз двух синусоидальных сигналов при измерени х сдвигов

фгЭЗ.

Такие устройства характеризуютс  значительной сложностью из-за большого количества вспомогательных блоков, использующихс  дл  формировани  дополнительных импульсов в определенные моменты времени, сравнени  временных интервалов, определени  коэффициентов модул ции, коррел ции и осуществлени  дру|их функциональных преобразований. Кроме трудностей по изготовлению возникают погрешности определени  знака разности при малых сдвигах и близких 90°, 180° их абсолютных значений, а также при малой амплитуде хот  бы одного из сигналов , частота которых лежит в инфранизкоча- стотном диапазоне.

В указанных услови х погрешность становитс  значительной из-за того, что на инфранизких частотах существенно уменьшаетс  скорость изменени  сигналов и врем  срабатывани  пороговых устройств становитс  неоднозначным, особенно при малых значени х амплитуд (или амплитуды хот  бы одного из сигналов) и разности фаз, кратных 90°, при этом длительности формируемых дополнительных импульсов имеют значительный разброс, что также увеличивает погрешность измерени  знака разности фаз.

Известно устройство 4 , содержащее основные и дополнительные формирователи , два триггера и логические элементы И- НЕ.

Устройство характеризуетс  недостаточной точностью измерени  разности фаз при малых амплитудах сигналов в инфра- ниэкочастотном диапазоне при значени х сдвигов фаз близких и кратных 90°

Известно устройство, основанное на измерении фазового сдвига с помощью цифровых кодов, содержащее три формировател  импульсов, подключенных к трем входам устройства, два из которых - сигнальные, а третий - оперный, счетчик импульсов, генератор , регистры и блок сравнени , подключенный к выходу устройства.

Недостатком устройства  вл етс  значительное возрастание погрешности измерени  при малых амплитудах исследуемых

сигналов инфранизкочастотной области и особенно при значени х разности фаз между ними, близких к нулю или кратных 90°.

Этот недостаток свойственен всем устройствам порогового типа, принцип работы

5 которых основан на сравнении исследуемого напр жени  с порогом, и погрешность обусловлена неопределенностью времени срабатывани  соответствующих блоков устройства при работе в указанных услови х.

0 Наиболее близким техническим решением к за вл емому по большему количеству сходных существенных признаков  вл етс  устройство дл  определени  соотношени  фаз двух синусоидальных сигна5 лов 6 , содержащее интегрирующее устройство, дифференцирующее устройство , умножитель и регистрирующее устройство - нуль орган или компаратор. Входные сигналы соответственно интегрируютс ,

0 дифференцируютс , после чего перемножаютс  и поступают на регистрирующее устройство , которое, имеет на выходе сигнал, равный нулю при соотношени х фаз между синусоидальными сигналами 0 или 180°.

5Устройство довольно простое, однако

имеет погрешности при уменьшении амплитуды исследуемых сигналов. Кроме того, устройство не определ ет знака разности фаз между сигналами.

0 Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства при сохранении его простоты.

Цель достигаетс  тем, что устройство дл  определени  соотношени  фаз двух си5 нусоидальных сигналов, содержащее дифференцирующее устройство и блок регистрации, выход которого  вл етс  выходом устройства, дополнительно содержит блок делени , причем два входа блока деле0 ни  - один дл  сигнала-делимого, другой дл  сигнала-делител , подключены к двум входам устройства, последовательно с блоком делени  соединены дифференцирующее устройство и блок регистрации.

5 На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит блок делени  1, дифференцирующее устройство 2, блок регистрации 3.

Два входа блока делени  1 подключены к двум сигнальным входам устройства - отмечены сигналами Ux(t). Uy(t) на фиг. 1. Выход блока делени  1 подключен к входу дифференцирующего устройства 2. выход которого, в свою очередь, подключен к входу блока регистрации 3.

Устройство работает следующим образом . Синусоидальные сигналы Ux(t) и Uy(t) поступают на два входа блока делени  1 и одно из них, например, Ux(t)  вл етс  делимым , а второе Uy(t) - делителем.

Частное от делени  исследуемых сигналов , равное напр жению Ui, представл ет собой периодическую функцию, измен ющуюс  по закону, близкому к тангенсу или котангенсу, и в зависимости от знака разности фаз исходных сигналов будет представл ть собой либо убывающую функцию на каждом полупериоде Т сигнала-делител  Uy(t), как на фиг. 2 дл  положительной разности фаз, либо возрастающую функцию дл  отрицательной разности фаз. Приближенность зависимостей обусловлена тем, что в начале и конце каждого полупериода функции будут иметь не бесконечные, а некоторое конечное значение А.

Сигнал-напр жение Ui поступает на дифференцирующее устройство 2, которое дифференцирует сигнал, и на выходе дифференцирующего устройства 2 получают сигналы - импульсы напр жений Ua определенной пол рности, определ емой видом сигнала Ui, т.е. получают последовательность импульсов положительной пол рности , если сигнал-делимое опережает по фазе сигнал-делител  (Ui имеет вид котангенса ), или получают последовательность отрицательных импульсов, если сигналгде- лимое отстает от сигнала-делител  по фазе (Ui имеет вид тангенса).

Таким-образом, на вход блока регистрации 3 поступает последовательность импульсов , пол рность которых определ етс  знаком разности фаз исследуемых сигнаФормула изобретени 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ ФАЗ ДВУХ СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ. СОдержащее дифференцирующее устройство и блок регенерации, выход которого  вл етс  выходом устройства, отличающеес  тем, что оно дополнительно содержит блок

лов. Блок регистрации 3 может представл ть собой или компаратор, или интегрирующий вольтметр, или какое другое устройство, имеющий выходной сигнал дл 

сопр жени  с другими устройствами или другую необходимую индикацию,

, Информаци  о знаке разности фазы нужна либо в устройствах измерени  фазы, и тогда полученные последовательности

преобразуют в управл ющие импульсы дл  общей измерительной схемы, либо эта информаци  необходима при самосто тель-v ной регистрации, в этом случае пол рность последовательности импульса может быть

определена, например, с помощью стрелочного прибора с нулем по середине шкалы или при цифровой регистрации эти последовательности могут быть использованы как логические управл ющие импульсы.

За вл емое устройство выполнено на стандартных элементах: бпок делени  1 выполнен четырехквадратным (7а). так как на него поступают сигналы разной пол рности

и измен ющиес  во времени. Дифференцирующее устройство 2 приведено в (76), а блок регистрации в виде компаратора приведен в 7в.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР № 1138760, кл, G 01 R 25/00, 1984.

2.Авторское свидетельство СССР

№1503025.кл. G 01 R 25/00, 1989.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 1503026, кл.С 01 R 25/00, 1989.

4.Авторское свидетельство СССР

Ms 1195275, кл. G 01 R 25/00, 1986. 5 Авторское свидетельство СССР

№ 1167524. кл. G 01 R 25/00, 1985. 6. Авторское свидетельство СССР

N 256865, кл. G 01 R 25/00,1973. 7. А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Ста- родуб. Применение прецизионных аналоговых А С. М: Сов. радио, 1980: а/с 96-97.fi/c. 96-97. с. 82-84, в/с.168.

делени , причем два входа блока делени  - один дл  сигнала-делимого, другой дл  сигнала-делител , подключены к двум входам устройства, последовательно с блоком делени  соединены дифференцирующее устройство и блок регистрации.

Фиг. 2