SU748273A1 - Способ измерени сдвига фаз - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике, в частности к области фазовых измерений, и может быть использовано дл  измерени  сдвига фаз между двум  периодическими сигналами с получением результата в виде цифрового кода, пригодного дл  ввода в цифровую ЭВМ.

Известен способ цифрового измерени  среднего значени  сдвига фаз, основанный на подсчете числа квантующих импульсов, сгруппированных в пачки, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу между исследуемыми колебани ми и обратно пропорциональна их частоте и которые проход т на вход счетчика за,измерительное врем , краткое периоду квантующих импульсов l .

Однако этот способ характеризуетс  пониженной точностью измерени  из-за того, что в обшем случае интервал времени, пропорциональный фазовому сдвигу между исследуемыми колебани ми , не кратен периоду квантующей последовательности, и период исследуемых колебаний не кратен измерительному времени..

Известен также способ измерени  сдвига фаз, основанный на сравнени

во времени коротких импульсов, сформированных из исследуемых сигналов, с короткими импульсами опорного генератора , частота которого близка к

частоте исследуемых сигналов, и выделении временного интервала между выходными импульсами схем совпадений , равного интервалу времени, пропорциональному углу сдвига фаз, ноженному на целое число 2,

Недостатками, данного способа  вл ютс  йизка  достоверность результата измерени , обусловленна  возможностью нефиксаций момента совпадени  импульса опорного генератора с импульсом, сформированным из исследуемого сигнала, в случае малой величины перекрыти  упом нутых импульсов; жесткие требовани  к длительности и форме сравниваемых во времени импульсов, обусловленные требованием получени  одиночных совпадений.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

И Поставленна  цель достигаетс  тем, ,что при измерении сдвига фаз, основанного на трансформации фазового сдвига на низкую частоту путем сравнени  во времени последовательностей

30 импульсов, сформированных из -исследуемых сигналов, с опорной последовательностью импульсов и последующем врем -импульсном преобразовании времёйнах интервалов , пропорциональных искомому сдвигу фаз и периоду исследуемых сигналов, дл  формировани  fpSttKfU упом нутых временных ин ёрвалоп используют соответствующие выделенные , одинаковые по пор дку импульсы в последовательно -идущих пакетах совпадений.

На фиг.1 и 2 представлены схемы реализации способа.

Схема устройства (фиг.1) содержит формирователи 1 и 2, элементы 3 и 4 совпадений, блоки 5 и 6 селекции, блок 7 автоматической подстройки частоты , управл емый генератор 8, формирователь 9, триггер 10 со счетным входом, симмётри-чный триггер-11, временные селекторы 12 и 13, счетчики 14 и 15 импульсов.

измерение производ т следующим ,образом,Исследуемые периодические сигналы с частотой Jex- Формировател ми 1 и 2 преобразуютс  во вг одные пбследовательности пр моугольных импульсов длительностью -с и периодом

Т&% 1/ -импульсы вход- , ных последовательностей одинаково прив заны к фазе исследуемых сигналсгвт ТЬ между ними сохран етс  искомый угол сдвига фаз с соответствующим ему временным сдвигом ty . Далее входные последовательности импульсов поступают на первые входы элементов 3 и 4 совпадений, на вторые входы которых с управл емого генератора 8, частота которого п близка к частоте 1вх исследуемых сигналов , через формирователь 9 поступаisT опорна  последовательность пр моугольных импульсов длительностью tx и с периодом Трп-

Тогда, если длительность -с импульсов входных и опорнрй последоватeльнbctи Удовлетвор ет следующим услови м

(1)

г (

-сГ (2)

на выходах элементов 3 и 4 образуют е  пё йШй 1ё (с:й:И следующие пакеты совпадений ,число импульсов в которых . пропорционально tr и обратно пропорционапьно разности |Твх-Топ1

Выполнение услови , (i) необходимо дл Лблучени  на выходах элементов 3 и 4 пакетовсовпадений. Н выполнение услови  (2) приводит к по c-lrioWftиОМУ совпадению во времени им пулзьсЬв входных и опорной поСлёйЫвательностей .

С помощью блока 7 частота генератора 8 подадерживаетс  близкой к Шё° й Ш ЙУёЖх o eeifeчиваетс  выполнение формировател ми 1, 2 и 9 условий (1) и (2). Пакеты

совпадений с выходов, элементов 3 и 4 поступают далее на блоки 5 и 6. ФункциОнальное назначение последних состоит te выделении одинаковых гто пор дку следовани  i -ых импульсов пакетов совпадений, временной интервал между пропорционален Тц,.,. и не зависит от длительности -тг .

В способе измерени  сдвига фаз имеет место трансформаци  искомого фазового сдвига на низкую частоту (частоту следовани  пакетов совпадений ) .

В зависимости от опережени  или отставани  фазы йсследуемлх сигналов мен етс  очередность срабатывани  элементов 3 и 4 и, как следствие этого , очередность поступлени  на входы симметричного триггера 11, который формирует в устройстве временьГой интервал Ьф , пропорциональный искомому углу сдвига фаз 1} . А триггер 10 выполн ет в устройстве функцию формировани  временного интервала Тд С помощью времейных селекторов 12 н 13 временные интервалы соответственно заполн ютс  квантующими импульсамиопорной .последовательности с периодом TQP, число которых ТВ-Поп и tip подсчитываетс  счетчиками 14 и 15 импульсов. Значение искомого угла сдвига фаз определ етс  по формулё.

. 360°

.оп.

Изображенный на фиг.2 фазометр состоит из формирователей 16, 17 и 18, управл емого генератора 19, блока 20 автоматической подстройки частоты, логических.элементов 21 и 22 И, блоков 23 и 24 селекции, электронного, коммутатора 25, индикаторов 26, 21 совпадений, блокирующего блока 28, триггера 29 со счетным входом, симметричного триггера 30, первого ключа 31, второго ключа 32, счетчиков 33 и 34 импульсов и арифметического узла 35.

Фазометр работает следующим образом . Опорное и измер емое напр жени  поступают соответственно на формирователи 16, 17. Кроме того, с управл емого генератора 19 на формирователь 18 .поступает напр жение вспомогательной частоты fgj. , близкой к частоте {g входных напр жений. Формиррватель 18 Вспомогательную последовательность пр моугольных импульсов длительностью t и периодом T.

1/ кпБлок 20 автоматической подстройки

частоты. На входы которого поступают одни из в содных напр жений частоты и напр жение частоты i , поддерживает частоту tatn выходного напр жени  управл емого генератора 19 вспомогательной частоты, близкой к частоте tв, входных напр жений,Опорна  и измер ема  последовательности пр моугольных импульсов поступают на первые входы логических элементов 21 и 22 И соответственно, на вторые входы которых поступает вспомогательна  последовательность импульсов, на выходах их формируютс  пакеты совпадений Un, и Л)пг

Пакеты сов,падений ОпцС выводов элементов 21 и 22 поступают на блоки 23 и 24. С выхода блока 23 выделенные первые импульсы двух последовательных пакетов поступают на вхо триггера 29, формирующего временной интервал Т , который с помощью второго ключа 32 квантуетс  импульсами с периодом Твсп Число го квантующих импульсов, заполн ющих временной интервал , подсч:итываетс  счетчиком 33 импульсов.

Значени  тип ввод тс  в арифметический узел 35, где по формуле ,

V.360°

определ етс  искомый угол сдвига фаз

Положительный эффект от исполь;зовани  предложенного способа заключаетс  в повышении достоверности результата измерени  при одновременном снижении требований к длительности и форме сравниваемых во времени импульсов . При этом снижаютс  требовани , предъ вл емые к парс1метрам отдельных узлов устройств, реализующих насто щий способ, что повышает их технологичность и уменьшает себестоимость .

Claims (1)

1.Смирнов П.Т. Цифровые фазометры . Л. Энерги  , 1974, 33.

2,Авторское свидетельство СССР 324588, кл: q 01R 25/00.